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空氣壓縮機噪聲控制分析


響聲過大的空氣壓縮機系統常常是工廠噪聲的一個來源。可以通過考察噪聲的來源、傳播路徑和受聽者來解決設備的噪聲問題,從而使交流環境獲得改善。

降噪一般是通過將音調性、瞬時性、過大的噪聲修整為低聲級的連續帶寬的噪聲,以消除其不良特性。通過辨認噪聲源類型和傳播路徑可以獲得減弱、隔離氣載噪聲和結構噪聲簡便、可行、經濟的途徑。

在工廠或工作區,空壓系統過大的噪聲會引起聽力下降,車間交流困難,疲勞和煩燥等。中央工廠或房屋設備的噪聲能闖進會議室、辦公室和實驗區,導致語音干擾或引起人們的煩燥。

工人的抱怨以及其抱怨的對象表明了噪聲要比單純過高的音量更為複雜。音質或音調性、瞬時性噪聲的特性,能影響人的感官和心情、但可以通過考察噪聲的來源,傳播路徑和受音者來解決設備噪聲問題。


來源

首先要確定噪聲從何而來以及是如何輻射的。噪聲的來源可能是機器的旋轉、往復振動或撞擊接觸,紊流以及氣體從噴嘴或其它開口逸出都會引發噪聲。如果不清楚多個潛在噪聲源中哪一個有問題,可以順序地關掉每個潛在噪聲源直到能明顯的看出哪個是實際噪聲源。

接著判定噪聲是音調性的(低、中、高頻)還是寬帶的(聲音在可聽頻譜中均勻分佈),不同的噪聲頻段可以表示不同噪聲類型。藍色的頻段是一種低鳴,最高1000赫茲。紅色的頻段在低頻處嚴重不平衡,可視為一種隆隆聲。紫色的頻段帶有音調特徵,在500赫茲段的聲級比兩旁頻段的要大得多。綠色的頻段相對於噪聲標準線來說比較平衡或平坦,與前面的四種頻段相比,這種頻段的特性相對最好。

最後確定噪聲與所在區域連續的背景聲有何不同。辨認噪聲音調的組成,比如通過主觀聽力或客觀測量得到的嗡嗡聲、吵雜聲、嘶嘶聲或隆隆聲。還要辨別噪聲的瞬時性或隨時變化的特性,比如聲音斷斷續續。


途徑

確定聲音的傳播途徑是空氣還是地鐵及牆壁,或兩者都是;確定氣載噪聲和結構噪聲中哪種是主要途徑,或兩者都是。這要靠聽力或沿著可疑通道進行聲音和振動的測量。有時候可用耳朵貼著牆壁細聽並比較其噪聲與一般房間噪聲的差別來探測結構噪聲。如前面提到的,可以通過開關可疑聲源來確定噪聲來源。沿著噪聲傳播途徑,考察以下幾點影響氣載噪聲的情況:

•反射可加強氣載噪聲
•吸收可削弱氣載噪聲
•實體隔牆或其它障礙可削弱經過的噪聲

檢查看似堅固的牆壁有沒有孔洞,磚或施工單位之間的灰漿有沒有裂縫,地板或貫穿件上的石膏板隔牆有沒有密封。查找槽溝、管系和導管上的孔洞和貫穿件,在吊頂處截斷的隔牆。查找並評估各個立軸和管槽。確定是否可在結構噪聲傳播路徑中引用間斷來隔離打斷振動路徑或封閉振動面(鳴響或自由振動)。

可能的解決方法包括增加吸收面積來減弱沿路徑積累的反射或迴盪噪聲。封閉裂縫、貫穿件和其它孔洞的同時通過增加隔牆屏障的質量和剛度使其得到改善。通常將聲源和路徑的方法結合起來才能最有效的降低噪聲干擾。

便吸收噪音的方法經常被人誤用,它能幫助減少迴盪和反射的噪聲,尤其是靠近聲源和沿著傳播路徑,但對受噪聲干擾的房間卻不太適用。原因是吸收性材料對房間內所有聲級的聲音都有減弱作用。如果乾擾噪聲比背景聲音大3分貝,那加上吸收材料後乾擾噪聲仍可能比背景聲音大3分貝。


受音者

噪聲是相對於其它環境聲音而言的。如果周圍比較安靜,則相對小的噪聲也會很煩人。如果背景聲音較大但帶寬,那音調性或瞬時性的聲音萬分仍可能明顯且煩人。通過比較受音者所在地的噪聲(設備運行)和背景聲音(關掉設備)來評估噪音的嚴重性、可感性和乾擾性。

首先,根據聲音的響度、頻譜評估和分類受音處連續的背景或環境狀況(最好的沒有令人不快的干擾噪聲)。細聽背景聲音然後主觀地把其描述為吵鬧或安靜,並加上描述性的形容詞如轟鳴、低鳴、嗡嗡、吵雜、隆隆或呼嘯。

留意一個人用正常聲音說話時,你在理解大部份說話內容的情況下能離他有多遠。如果你能進行測量的話,可以從手提聲級計的A-計權級開始。通過比較A-計權和C-計權的測量結果來評估噪聲頻譜,如果兩者差了10分貝或以上,則你測量的聲音很可能是頻率集中在低頻段的不平衡的隆隆聲。如果頻譜分析器來測定倍頻程帶級則更容易辨認聲音的音調。

然後,在有噪聲入侵的情況下重複上面的測量過程,檢查總聲級的差別,總聲級即A-計權加上C-計權或倍頻程帶級,如果你有頻譜分析器的話。其間根據聽覺主觀判斷一下入侵噪聲如何改變受音空間的特性的。通過確定聲音改變了多少以及哪個頻段的聲音(低、中、高)改變的最多,你可以了解到需要什麼類型的、多強的消聲措施。

如上所述的評估噪聲源,傳播途徑和受音者是發展消音方案的最便捷途徑。在聲源處或沿傳播路徑來實施降噪可以降低噪聲的音量,改變噪聲的音調及瞬時性。


壓縮機噪聲

壓縮機是壓縮空氣、製冷劑或其它氣體的泵,能產生各種噪聲。渦旋式、離心式和渦輪式壓縮機產生典型的連續流動噪聲,往復式、螺桿式和迴轉式壓縮機則產生典型的脈動。也就是說,跟泵一樣,壓縮機也分為離心式和容積式。口音產生的機制和減緩方法對每個分類有所不同。

壓縮機噪聲大部份來自進排氣口,然後由壓縮機機殼輻射出來。所謂的廢氣通口代表了二次排放資源,所以也是首先考慮降噪的地方。連接的管係可以傳輸噪聲,所以可以考慮通過沿著路徑減弱管系內部噪聲和管壁振動來減少噪聲。

空氣洩漏會產生噪聲,所以要對壓縮機進行適當地維護。為了減少噴嘴排氣的噪聲,可以應用低噪聲噴嘴來擴散氣流。

不單是壓縮機,電動機和其它驅動器也會產生噪聲。如果主觀聽覺或測量顯示電動機是主要的噪聲源,那可以把其當做二次聲源。給壓縮機加上臨時外殼或罩子而讓電動機暴露在外時,如果電動機的聲音足夠響,或此時的音量與未封閉壓縮機電動機裝置的音量相差6分貝以內,則應當考慮安裝電動機消音器。如果測量的音量相差大於6分貝,則可以不用處理電動機。


簡單處理

一些簡單的技術可以減少壓縮機噪聲,例如在進氣口安裝消音器或消音設備。消音設備的選擇應考慮到其對壓縮機運行的影響,可用空間和噪音特性。

高頻進氣噪聲可以用一個簡單的吸收式消聲器來處理。這些消聲器的穿孔管直直穿過填充了纖維介質的外殼。你還可以在你的車子上用玻璃絲消聲器來達到隔音的聲音效果。

吸收式消聲器會引起低壓降,如果低壓空氣從遠端源傳送過來,則可以安裝在帶過濾器的進氣口處。過濾生產商可以提供一些過濾消聲聯合的產品。

高頻消聲器的吸收式消音器,而低頻噪聲考慮用膨脹箱消聲器或抗性消聲器。

進口處的低頻噪聲可以用膨脹箱消聲器來處理,但這會引起更大的壓降。膨脹箱或抗性消聲器中的兩個或以上的空箱由一小段穿孔管連接,其設計類似於標準自動消聲器。

離心式壓縮機的進出口噪聲可做類似處理,但容積式壓縮機需要脈動控制。兩者的排氣管路都可以安裝串聯消聲器的脈動抑制器(類似於雙腔抗性消聲器)。

廢氣一般直接排到大氣中,其噴嘴效應會引起高頻噪聲。可以廢氣出口安裝一個簡單經濟的空氣擴散器來減弱快速流動的氣體與低速環境空氣之間的剪切力。電動機噪音隨電動機類型而變。在電動機尾部安裝上經濟的電動機消聲器可以減少內部風機噪聲。這種消聲器相當於螺桿支架把聲學套圈固定在薄板金屬罐中。

如果壓縮機溫度不成問題的話,可以用隔音柵外罩來抑制壓縮機機殼或機體輻射出的噪音。這種罩子可以從加載乙烯基或密封墊中的隔音柵隔膜加工而來。注意,為連接的管系和導管留的開口要緊貼管壁。

如果噪音罩子不適用的話,可以給壓縮機安上圍欄,有時也叫做窩棚。這種窩圍欄應該用堅固的材料加工,如金屬薄板或膠合板,然後內部貼上聲學吸聲材料。檢修門應裝上墊片來實現圍欄的密封,但為小型壓縮機製作的窩棚應當能被提起。

有可能的話應該把整個壓縮機或壓縮機電動機裝置包圍起來。圍欄的開口應緊貼貫穿件以限制噪聲外洩。開口最好裝上密封墊,而管道和導管可以填塞上永久彈性密封膠。

外殼上可能振動並輻射噪聲,所以用曲面的外殼比直面要好,因為曲面堅硬的弧形更不容易振動。


留意管系

壓縮機出口管系內的噪聲需要處理。管系振動能引起沿路徑的輻射噪聲,所以應在管系和壓縮機之間加上彈性聯軸節。

氯丁橡膠球形捲筒合適用在壓力達100psi和125psi,溫度低於150°F的壓縮機上。如果是高壓高溫則條狀金屬捲筒比較適合。而條狀彈性聯軸節過強的剛度使其作為隔振器的效率不高。

當壓縮氣體或空氣的傳輸路線經過或靠近聲學敏感空間,如辦公室、會議室或實驗室,則管系輻射的噪聲可能成會問題。從建築物件懸掛或安裝在其上的管係可以安裝隔振器支架,整個管路可以如此支撐起來

如果這種方法不適用,不經濟,則靠近敏感空間的管系段可以套起來或圍起來以抑制噪音。防音罩相當於一個裹在管系外絕緣層上的隔音柵外罩,絕緣層用來隔絕管系和堅硬表面的接觸。一般的防音罩材料包括加載合成橡膠、鉛板、鉛-鋁層壓板或是類似的質量相對較大的材料。

無論是在支架上或是吊架上,管係可以用石膏板或膠合板釘板條,模套或拱腹圍起來,釘板條內部應該有聲學襯裡來減少封閉空間內噪聲的迴盪。釘板條應該另用獨立於管道和支撐物的框架支起來,以防止管道或支撐物的振動傳給外圍

終端用戶位置的壓縮空氣噪聲可能包含通過管系傳輸的壓縮機噪聲,還有噴嘴噪聲,或者是在用戶端氣體洩漏的噪聲。如上所述壓縮機噪聲可在上游解決,擴散器和低噪噴嘴是開放端口。


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