浅析煤矿主通风机噪声治理措施

总所周知,风机是煤矿生产过程中必不可少的通风设备,也是保护工人身体健康,保证安全生产的重要设备,在煤矿安全生产中占有重要的位置。然而煤矿主通风机在运行过程中却产生90dB 以上的噪音,已经成为环境污染的新污染源之一,被认为是次于水污染和大气污染的第三大公害,严重影响了职工的身心健康。当今的矿用主通风机面对着安全节能降耗和减排噪声的巨大压力,因此,降低煤矿主通风机噪声,对噪声的治理措施进行研究有着重大的意义。本文就是针对煤矿主通风机噪声产生的原因进行分析,提出相应的优化治理噪声的综合措施。

1、矿井主通风机噪声产生的原因

风机按结构可分为离心式、轴流式、混流式等,风机在一定工况下运转时产生的噪声,主要包括空气动力性噪声、机械振动性噪声和气体和固体弹性系统相互作用产生的噪声（简称耦合噪声）三大部分,其中空气动力性噪声的强度最大,是风机噪声的主要部分。离心风机噪声以低频为主,并随着频率的升高而降低;轴流风机则以中频噪声为主。

1.1 空气动力噪声产生的原因

空气动力噪声分为旋转噪声和涡流噪声。旋转噪声是由高速旋转的叶片周期性地打击空气质点而产生的冲击压力波,冲击压力波又以声速传播而产生噪声。这种噪声的强度与叶片数和转速有明显的关系,叶轮转速愈大,产生的噪声愈大。涡流噪声是风机高速旋转时,气流在叶片界面和叶顶间隙处分离时产生的涡流分离使气体产生的压缩和稀疏,以声波的形式传播所产生的。其频率的大小取决于叶片与气流的相对速度的高低,由于产生的这种涡流是无规则运动,使得涡流噪声具有宽广的频率范围。因此使风扇旋转所产生的涡流噪声呈明显的连续谱。

1.2 气固耦合噪声产生的原因

通风机气固耦合噪声问题基本上属于弹性结构体外部绕流的流动诱发振动而产生噪声,也是气固耦合动力学问题,当叶片因某一固有频率微幅振动时与周围气流发生能量交换,这种交换既有可能因向气流传递能量而使叶片振动衰减,也有可能从气流中吸取能量而使振动加剧。在煤矿主通风机中,常见的是叶片颤振现象及其引起的噪声。

要想使风机的噪声得到有效控制,我认为首先应控制其噪声源,但是对于噪声高达110dB(A)以上的主通风机,要想使风机出风口噪声有大幅度的降低,仅仅通过优化风机结构控制噪声源,达到大的降噪效果是很难实现的。因此必须考虑从传播路径上来控制噪声。由于煤矿主通风机的噪声的辐射部位主要是出气口和机壳。因此,在传播路径上对风机实施噪声治理措施时,应同时考虑出气口和机壳的辐射噪声。

2、煤矿主通风机噪声的治理措施

由于煤矿主通风机是煤矿安全生产中重要的通风设备,因此对噪声的治理的执行标准应在满足通风条件和通风设备安全运行的基础上,考虑其措施的科学性、经济性和可行性。

2.1 在风机进、出气口管道上安装消声器

通风机的进、出口辐射的空气动力噪声级最大,要想把这部分噪声降低,在通风机进、出口设计和安装消声器是有效降低噪声的最有效措施之一。由于通风机噪声频带比较宽广,而且允许的压力损失较小,所以目前一般采用阻性消声器对煤矿的主通风机实施降噪,并且在使用的过程中反响较好,因为它能吸收高频噪声,降噪的效果较好。这种消声器和其它形式的消声器不同,它在宽广的频率范围内具有良好的衰减特性,特别是对高频具有较大的衰减量。因此说在通风机进、出口管道安装消声器,并且加强通风,能有效降低进、出口的空气动力性噪声。

2.2 风机机组加装隔声罩

由于煤矿主风机基础振动、电动机、机壳等部位辐射的噪声是主要噪声源之一,因此需要采取综合治理措施,而最常用、最有效的措施是加装风机机组隔声罩。采用加装隔声罩措施就是将整个风机机组用密闭的隔声罩围包起来。隔声罩是根据隔声原理设制,由隔声层阻尼村料、吸声层和护面层组成。这样就使隔声罩具有隔声和吸声双重降噪效果,能较大幅度地提高减噪效果。要想对风机加装隔声罩,首先要解决机组的温升和冷却问题。当风机机组加装隔声罩后,风机运转和电动机所散发的热量均积蓄在罩内,使温度升高。较高的温度不进能降低电机的绝缘性能和工作效率,严重时还能烧毁电机,所以说对电动机的运行极为不利。目前国内外普遍采取的冷却措施是风冷方法。在风机机壳表面涂阻尼材料也有利减振降噪,因此为阻尼材料具有损耗振动机械能的能力,将阻尼材料喷刷在机壳表面作成自由层,当结构发生振动辐射噪声时阻尼层会发生变形,依靠阻尼材料的内摩擦耗能,将机械能转化为热能,消散于周围环境中,从而达到降噪目的。

2.3 改造风机房

对于专门的风机机房应结合现场情况将风机房改造成隔声间从而达到的降噪目的,方法是把风机的房顶结构采用轻质的彩钢板结构,因为这种机构表面光滑,吸声系数几乎为零,反射声大,同时彩钢板结构的隔声量小,因此在房顶上安装吸声顶能有效地消除机房内的高频混响噪声,并且有一定的隔声量,从而提高房顶的隔声量。密封的风机房上要安装进气口消声器,以供风机吸气和电动机、机壳等散热之需要。在冷却风机出气管路上也可再装一个消声器以减弱风机出气噪声。

3、结语

总之,只有通过对煤矿主通风机噪声的降低和优化,才能降低噪声对环境的污染,保证职工的身心健康。煤矿主通风机噪声治理措施,具有很好的推广和实用价值。

参考文献

[1]王显政.煤矿安全与技术[M].徐州:煤炭工业出版社,2002.

[2]东兆星,吴士良.《井巷工程》[M].徐州:中国矿业大学出版社,2004.1.

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