风机应用广泛 , 它在运转过程 中产生强 烈的噪声. 目前工业 用风机 , 噪声一般达到 80 ~ n 0d B( A ). 它不仅严重 污染了城市环境 , 而且 影 响 生产和工 作效率 , 损害人 们的 健康 , 甚至造成 工伤事故 . 所以 , 研究风机噪 声有着十分重要的 意义 .
1. 风机的脉冲激振试验
本试验采 用 四平鼓风机 厂生产的 9 一28 一 1 4A 离心式通风 机 进行脉冲激振 , 从而进行 谱分 析和模态分析 , 为寻找 诱发噪声 , 识别噪声源提供依据 . 将风机分成叶轮和机壳 两部分分别进行激振 , 且两部分 均是 多点激振 , 一点拾 振. 试 验时 , 分别记录 了脉冲力信号和 加速度 响应信号 , 并 由 FFT 分 析仪和 计算机进 行 信号分析 和数据处理 . 图 l 是激振测试及数据处理仪器框图.

经 F盯 分析仪进 行信号分析 , 得到 叶轮和机 壳的幅频特性 曲线 , 再经计算机 进行 曲线拟 合 , 得到叶轮和机壳的 各阶模态参数 , 如 表 1 和 表 2 所 示.

可 见 叶轮 的 固 有 频率在 790Hz ~ 16OOHz 之 间 , 属 中高频 范围 ; 机 壳的固有 频率在 37 H z 一99 oH z 之 间 , 属 中低 频 范围. 比较 表 l 和 表 2 , 机壳前十阶 模态 刚度都低于 叶轮的 所有 模态刚度 , 说明振动最强 烈的是机壳 , 而不 是叶轮 ; 机壳振动最显 著的是前二 阶模态 , 因为 这两阶模态 刚度最低 , 阻 尼最小.
2. 噪声测试及频谱分析
在测试噪声信号的 同时 , 又在机壳表面选一 点拾取 振动 信号 , 因 为在风机 的两个部件 中 , 机 壳振动最 显 著. 这样经 过谱分析后 , 可以看出振动 对 噪声影响大 小. 图 2 是噪 声与振动测 试及谱分析仪器框图.

由图 3 可 见 , 噪声功 率谱在 50 HZ , 195 Hz , 35 5Hz , 37 OHZ , Z I OHZ 和 79 5Hz 处 有 明显 峰 值 ; 并 且这 些噪 声峰值频率基本上都与振 动峰值频率相对应 ; 同时在上述频率处 , 噪声 与 振 动的相干 系数较大 , 均 在 0 . 6 以上·

3. 噪声源识别
本文研究的是风机本身的噪声 , 不包括电机在 内 , 所 以不存在 电磁 噪声. 当风机工 作时 , 所测 得的噪声信号是电机和风机本身两 部分噪声 的总和. 为了排除 电 机 噪声的影响 , 将风机 的机壳和 叶轮拆掉 , 使电机 空运转 , 测 其噪声信号 . 风机总 噪声包括背景噪声 、 电机噪声 、 风机 的机械性 噪声和 空气动力性 噪声. 本实 验 中的背景噪声和 电机噪声 对总 噪声 的影 响是微乎其微的 , 所以 主要噪声 源来 自于 风机 本 身的 噪声 . 离心风机是气 体动力机械 , 通过 叶轮的旋转产生 一定的流量和压 力 , 从 而实现鼓风 、 引风 或气体输送 . 风机的叶 片通过频率为 :

式 中 : : n一叶轮转数 , ” n= 29 00 rpm , Z一 叶片数 , z = 16 〔.

由于 叶轮旋转时 , 叶片周期地拍打 空气质点 , 使周 围 的空气产生周期性 压力 脉动 , 从 而产 生噪 声. 这 属 于空气 动 力性噪 声 中的 一种 , 即旋转 噪声 , 而 7 7 3 . 3H : 是旋 转 噪声 的基 频 . 图 3 中 的 10 个峰值频 率 , 只有 795HZ 最接近旋转噪声 基频 773 . 3H z , 并且 在 795 HZ 处 出现了 振动峰值 . 这表明频率为 795 H z 的振动峰值与旋转噪声 有关. 表 2 中 , 机 壳的第 十阶固有频率 为 758 . 43 Hz 与 795 Hz 也很接近 . 显 然 , 7 95H z 的振动峰值是旋转 噪声诱发 的. 由于噪声 峰值频率接近机 壳的固有频率 , 所以 引起机壳共振 , 从而在 79 5Hz 处 产生 振 动峰值 .

在测 量电机 噪声信号 的 同时 , 为了说明 电机 的振动 对风机 噪声的影 响 , 又 测 量了同步 振 动信号 , 振动 响应传 感器 (加速度计 )安装在风 机机架上. 图 4 是 电机空运 转时 的噪声

与振 动谱图· 从图 4 可见 , 电机的噪 声和 振动峰值基 本上与 50 Hz 、 1 95Hz 、 35 5Hz 、 37 0Hz 和 2 10Hz 相一致 , 并且 噪声与振动的相干系 数较大 . 再看表 2 , 50F吃 与机 壳的一 阶固有频率 接近 , 195 Hz 和 Z IOHZ 与 三 阶固有频率接近 , 35 5HZ 和 37 OHz 与四 阶固有频率接近 . 可见 , 5 0Hz 、 19 5HZ 、35 5HZ 、37 OHZ 和 ZIOH z 的噪 声与振动 是由于 电机 的振动 而诱发 的 , 而不是 风机本身产生的 . 综上所述 , 上述噪声峰值虽然都与振动有较大关系 , 但它 们是由某种振 动或噪声的诱 发而 产生 的 . 只要消除产生诱发 噪声的 因素或改进机壳结构 , 诱发噪声是可 以避 免 的. 通过理 论分析 , 排除了离心风机 的主 要噪声 源是机械性噪声 (包 括 电磁噪声 ), 因此风 机的主要噪声源只能是空气 动力性噪 声.
4 结 论
a g 一 28 一 I 4 A 离 心式通风 机 机 壳 的 一 阶 固有频率 37 . 07 H z , 三 阶固 有频率 221. 30 H z , 和 四 阶 固有频率 3 69 . “HZ 都与电机共振频率 接近 , 而机壳的第十阶固有频 率 75 8. 43 Hz 与旋转噪 声频率 77 3 . 3F吃 比较接近 , 从而在这些频率附近产生诱发机械性噪声 , 这 是不可低估的附加噪声 源 , 应对机壳结构加以改进 , 使机壳的上述固有频率远离电机共振 频率与旋转噪声 频率. b 理论计算的风 机旋转噪 声基频为 773 . 3Hz . 由于进行谱分 析时 , 采 用窗 函数截取 信号长 度(采样) , 这种截取的信号 本身与无限长 信号在频 谱分析 时产生 误差 , 再加 之功率 泄 漏山 、 机壳的 制造误 差 以 及 环 境 等因 素 的 干 扰 , 使 旋 转 噪 声 基 频 由 7 7 3 . 3Hz 移到 795H z .

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