球磨機是熱電廠燃煤鍋爐的必備設備，在球磨機運轉過程中，發出強烈的噪聲。多臺球磨機同時運轉時的車間內聲級可超過110dB( A)，已接近人體所能承受的最高限值，崗位工人深受其害。中國鋁業中州分公司熱電廠鍋爐車間老系統目前有6臺尺寸為(b2500×3900側聯式球磨機，經測定6臺球磨機同時運轉時，其治理前單臺球磨機噪聲數據分布如圖1所示。
國家衛生部頒發的《工業企業職工聽力保護規范》規定，對高噪聲暴露崗位的廠房設備應采取工程治理措施。為此，必須對球磨機的噪聲進行控制，使球磨機崗位作業工人的噪聲暴露降低到噪聲作業分級標準即0級安全作業標準。
1、球磨機噪聲源分析
球磨機又叫筒磨機，主要由大罐筒、大小齒輪、軸承、傳動裝置和電動機等幾部分組成。當球磨機運行時，殼體轉動，原煤與鋼球混合，在離心力和筒體襯瓦工作時產生的摩擦力作用下被帶到一定的高度，在重力的作用下做有初速度的自由落體運動，落下的鋼球沖擊其下部的原煤，把原煤擊碎，因此球磨機噪聲是主要由鋼球、物料和襯板之間互相撞擊與研磨而產生的，這種噪聲屬于機械性噪聲，由罐體的表面向外輻射，也是主要的噪聲源；二是齒輪傳動部分產生的機械齒合噪聲；三是電機產生的電機噪聲和排風噪聲。
由大罐筒所產生的噪聲是典型的寬帶噪聲，其主要成分分布在500、1k、2k和4 kHz 4個倍頻帶，屬于中高頻噪聲。在低頻段，噪聲的倍頻帶聲壓級較低。同一種型號的球磨機，當被粉碎的物料有差異或進料的多少不等時，運轉時所產生的噪聲也有較大差別，因此，球磨機噪聲的高低有時會有變化。多次測量分析表明，多臺球磨機同時運轉時距大罐筒表面Im處的聲級波動范圍為108～112 dB(A)，噪聲的大小主要由罐筒輻射的噪聲所決定。大小齒輪、軸承、傳動裝置和電動機等輔助設備發出的噪聲顯著低于由罐筒所輻射的噪聲，在電動機處測得的聲級為95 dB(A)左右，其測量值還受到罐筒噪聲的影響，實際上電動機單獨運轉時的噪聲可比由罐筒發出的噪聲低15 dB(A)以上。這些裝置的噪聲與動平衡、潤滑等設備保養維護狀況密切相關，在正常情況下不會成為主要噪聲源。
2、噪聲控制設計
球磨機噪聲控制方法主要有以下幾種：
(1)采用隔聲罩控制法，將球磨機罩于鋼結構拼裝的隔聲罩內，大修球磨機時，將隔聲罩拆除，大修結束后再拼裝起來；
(2)采用耐熱襯瓦控制法，將球磨機簡體內的錳鋼襯瓦更換為一定彈性的耐熱襯瓦，降低球磨機沖擊性噪聲；
(3)采用封閉隔聲室法，將球磨機置于土建結構隔聲室內，減少球磨機噪聲外泄；
(4)采用簡易簡體包扎法，在球磨機筒體外包扎一些吸聲保溫材料，降低筒體輻射的噪聲。
這幾種方法各有利弊，改換襯板方案和包裹隔聲套方案會加大設備維修的工作量，崗位工人不愿接受，而且降噪量也偏低。經和有關人員多次商討，決定采取隔聲罩的方法來降低球磨機噪聲。
從隔聲罩對高噪聲設備的隔離范圍來區分，有全機隔聲罩和局部式隔聲罩2種方式。經認真分析研究，我們認為在本現場采用局部式隔聲罩的方式比較適宜。首先，罐筒噪聲比其他部位噪聲高得多，在15 dB( A)以上，解決了這個主要聲源就會達到事半功倍的效果。其次，工人每班到磨機旁巡檢的總時間在th以內，據此，設備旁聲級應不超過94 dB(A)，采取局部罩可以達到這個目標。根據設備各部件的位置分布，我們采取的局部式隔聲罩的方案是將罐筒和與其緊密相聯的大齒輪置于罩內，兩端的軸承及軸承座、小齒輪、傳動裝置和電動機等都置于罩外。這種形式的隔聲罩可以達到我們的隔聲目標。
3、局部式隔聲罩結構
3.1設計要求
在準確測定球磨機的噪聲強度和頻譜基礎上，對照各種材料的隔聲吸聲指數，選擇最合適的隔聲吸聲材料，建成方形局部式隔聲罩來全面隔聲，其具體措施如下：
(1)把球磨機（除電機及其傳動裝置以外）等均含在方形隔聲罩中，形成全面隔聲效果；
(2)方形隔聲罩中球磨機的發熱問題采用自然
通風的方式來解決，具體為在隔聲罩的正上方安裝一個消聲器，消聲器的尺寸為1800×1400 x1000，該消聲器采取嵌入安裝方式，起自然通風和排塵作用；
(3)方形隔聲罩中靠落球方設置隔聲門(1800×1000)和隔聲罩觀測窗(500×500)，以利于球磨機運轉時的維護；
(4)方形隔聲罩采用可拆裝式安裝，同時達到隔聲效果好，不影響正常工作，方便檢修、投資少，降低噪聲強度15～18dB(A)以上。
整個罩的結構為組裝式，即先圍繞球磨機架設槽鋼骨架，然后把做成的一片片的罩壁板逐次組裝于骨架上。上部的罩板為瓦形，組裝方式全部為螺栓聯接固定，以便在設備大修時可方便地拆卸隔聲罩。隔聲罩壁板的構成由外到內依次為：2 mm厚鋼板、3 ~4 mm厚阻尼層、100～120 mm厚不同比重的超細玻璃棉、玻璃絲布和0.5 mm厚、穿孔率達25%～30%的波浪型穿孔板。主體部位罩板的總厚度為120～140 mm。在罩的兩端由于罐筒端頭與軸承座之間的間隙不足100 mm，罩板又不允許與轉動的罐體間有接觸，故此處的罩板厚為50 mm。靠近轉軸的部位由于操作要求經常拆卸罩板，所以這部分罩板是50～60 mm厚光板，帶把手，可隨時卸下來。為便于作業人員操作，在隔聲罩體上配備了隔聲門和隔聲窗。除通過隔聲窗采光外，罩內還要配備照明設施。既然是局部式隔聲罩，就有部分設備在罩外，這就存在一個罩體與原設備間的結合問題。問題是罩體與轉動部位的結合較難處理，球磨機的轉動軸要穿過隔聲罩的端板，此處須留一圈縫隙。縫隙既不能太大，以避免漏聲影響隔聲效果；但也不可太小，以免罩板與轉軸間接觸磨擦。同時隔聲罩內雖沒有典型的散熱源，但罐筒內長期的碰撞磨擦也會產生一定的熱量，也需要通風散熱。為此在罩頂部安裝一個排風消聲器，采取自然通風散熱方式。
3.2 隔聲罩材料的選擇與使用
設計球磨機隔聲罩隔聲面板的總厚度為120 mm，采用波浪型穿孔板、隔聲板、吸聲材料、隔聲網、玻璃絲布、阻尼漆和油漆等材料分7層復合而成（圖2）。
3.3結構設計
采用球磨機局部式隔聲罩隔聲法，是把球磨機兩軸承內側構筑一個局部式隔聲罩，把球磨機在長度方向進行密閉，球磨機電機及其傳動裝置的噪聲不再治理范圍內，這樣既有利于對球磨機進行噪聲治理，又不影響球磨機電機及其傳動裝置的運行和維護。球磨機局部式隔聲罩的下部為長方體形狀，上部為一臥倒的半圓柱形，但在大齒輪一端顯著大出一大圈，外觀形狀如圖3所示。
4、球磨機噪聲治理效果
利用該處理方案，在熱電廠6臺球磨機采用局部式隔聲罩治理噪聲后，其降噪效果十分顯著，經測定，在這6臺球磨機都不運轉時，球磨機周圍l m處背景噪聲平均值為85 dB(A)。
在這6臺球磨機同時運轉時，球磨機其周圍Im處噪聲數據分布如圖4所示。
從圖4可以看出，采用設計的局部式隔聲罩降噪方案后，球磨機單機開啟時周圍Im區域的噪聲平均為91.5 dB (A)，達到了設計要求(≤93 dB(A》。根據背景噪聲與噪聲源的疊加關系，經計算，扣除該背景噪聲對噪聲源的影響，最后得出局部式隔聲罩降噪方案后，球磨機單機開啟后周圍1m處噪聲的數據平均值為90.1 dB(A)，低于設計要求(≤93 dB(A))。
該降噪措施效果好，此方案將大大改善鍋爐車間的作業環境，提高工作人員的工作效率，有效地保障工作人員的身心健康，也有利用維護鍋爐車間的設備運行和消除存在的微細安全隱患。
5、結束語
在中國鋁業公司中州分公司熱電廠設計安裝了上述結構的球磨機局部式隔聲罩，達到了預期目的和效果。用噪聲作業分級標準來衡量，經對照噪聲治理前為Ⅲ級標準，即噪聲對作業人員有重度危害；治理后達到0級標準即安全作業標準，噪聲已不會對工人造成危害。局部式隔聲罩的缺點是隔聲量一般比全機罩小，在本例中的原因是：(1)電動機等相對次要的聲源甩在了罩外，這樣采取隔聲措施后的聲級在很大程度上取決于電機噪聲的大小，故總體降噪幅度受到限制。(2)罐筒的轉動軸要穿過隔聲罩體，這樣，隔聲罩板與運動部件之間必須留一定縫隙，不可避免存在漏聲現象，也影響了隔聲效果。鑒于以上分析，在機組噪聲更高或對降噪量要求更嚴的現場，譬如說機房靠近廠界，形成了對廠外嚴重的噪聲污染，就需要采取全機隔聲罩的方式。實際應用中具體應當采用何種隔聲罩，要綜合必要性和可行性等各方面的因素進行考慮，權衡利弊，作到既能有效地隔絕噪聲、達到國家有關標準的規定；又合理可行，盡量減小操作和維修人員的工作量和保證機組的正常運轉。
