矿井主扇风机的噪声控制

矿井主扇风机的噪声控制矿井主扇风机是煤矿通风的主要设备。目前,大多煤矿采用的By型、07几型轴流式风机和CT江一75型离心式风机,运转时均产生强烈的噪声,其噪声级在10~12odB(A)之间,严重地污染了矿区的环境,影响了矿区职工的工作、学习和休息。一、主扇风机的噪声及控制方法主扇风机的电机、风机机壳、叶轮、风管等部件运行时均可产生较强烈的机械噪声。此外,由于叶轮旋转,在风管、风道、扩散口等处产生高速气流,形成强烈的空气动力性噪声(包括空气的涡流噪声和气流噪声)。空气动力性噪声的频带宽,中低频成分较高,噪声传播得远,影响范围大,是风机的主要噪声源,是治理主扇风机噪声的重点。机械噪声的噪声级在09~10dB(A)的范围内。主扇噪声的根本控制在于改进风机的结构参数,提高风机的加工工艺,从研制低噪声、高效率的新型风机着手。而对在用的高噪声风机,则应采取多种降噪措施,予以综合治理,方能见效。1。隔声所谓隔声,即是将发声体和周围环境隔开,不让所发出的噪声向外辐射。其隔声效果与结构型式、材料的面密度有很大关系。面密度越大,隔声量越高,如下式所示TL。二181091。(M·f)一44dB(1)式中TOL材料的隔声量,dB;M—,kg/mZ;f一—材料的面密度一-一被隔噪声的频率,Hz。这就是质量定律。一般情况下,材料的面密度或厚度增加1倍时,隔声量可以提高约sdB(A),噪声的频率提高,其隔声量也可提高。隔声结构应具有足够的隔声量,以保证周围环境的噪声级下降到必要的程度。实际上,机械周围装有隔声结构以后,由于混响作用,其内壁面处的噪声级要有提高,结构的实际隔声量比用质量定律估算的低。为此,一般在隔声结构内壁均敷设吸声材料,以降低内壁的混响声,提高实际隔声量。(1)机体的隔声机体的隔声主要是隔绝机壳振动引起的机械噪声。北票矿山机械厂风机站的ZBy一16B一18#轴流式通风机,其噪声级为ngdB(A),以隔声室隔离机体噪声(图1)。隔离室墙壁用一砖半,墙的面密度为62Okg/m“。隔离室的隔声量实03dB,由于门窗不密闭,有漏声现象。鹤壁六矿在70B广21一24#轴流式通风机!l:三日48生仁了广J,目Jt口r可辱,卜叫野’『日厂万以二:n韦J二二一-巴二二骂州多多蕊共士弧一`卜叭.`三~含)唯明明!」匕二二图}}」噜奎二n了下,归州臀广一1巴n八岁j图1风机试验站风机隔声结构1一风机室,2一风机隔离室;3一机翼形导叶;扩散塔;5一进风筒,6一机休,7一扩散器,8一双卜层隔吉墙;9一双道单层钢板隔声门;01一木板隔声门;1一双层钢板门测为机壳两侧砌筑2厚、高2的砖墙,顶盖用1smm钢板做成隔声罩,该罩四周与混凝土地面接触处加垫一层胶皮,顶盖板可以开启,以便于检修保养。该罩的实际隔声量为27dB(A)。(2)电机房的隔声电机房的噪声主要是电机噪声及由机身传过来的固体声,一般在godB(A)左右,房门关闭时对外界影响不大,可以在房内建一个隔声值班室。鹤壁六矿在电机房南墙窗外建一个6m2的隔声值班室,砖墙厚24cm,顶部为混凝土预制板加三油二毡,并以一双层木板门与机房相通,通过双层玻璃观察窗。值班室内噪声级为67dB(A),比机房噪声级小得多。(3)机体隔声室内的壁面吸声室内壁面敷设吸声层可以减少室内混响声,提高隔声室的实际隔声量。吸声材料可以用超细玻璃棉、甘蔗板、木丝板等。室内平均降噪量可以用下式估算乙L=101091。粤dB(2)以l式中风—室内敷设吸声材料之前的平均吸声系数,几—室内敷设吸声材料之后的平均吸声系数。经过这样吸声处理以后,隔声室内壁面附近一般可以有6~7dB(A)的减噪量,相当于提高了隔声室的寒际隔声量。2风道消声风机的主要噪声源是在风道里由气流引起的空气动力性噪声,为此,必须设置消声器予以消除。消声器是能消除或减弱噪声的传播而允许气流通过的装置,主要用来消除管道中的空气动力性噪声。消声器分为阻性和抗性两类。阻性消声是由衬附在消声器管壁上的吸声材料吸收声能的,主要消除中、高频性噪声。抗性消声器主要依靠空腔共振或改变声阻抗的原理减少声能辐射,主要消除低、中频性噪声。阻性消声器一般有直管型、片式等。直管型消声器的消声量可用下式估算乙L=切(a)P·L/5dB(3)甲(a)=1。05al魂式中法),P一材料的吸声系数(混响饰面部分的内周长,m,S—通道截面积,m“;L——饰面部分长度,m。抗性消声器有共振型、扩张型等种类。共振消声器的倍频带消声量用下式估算乙L=101091。(1+2K2)dB(4)K=扩石V/ZF,G=S/(t+0sd)式中s—小孔截面积;t—穿孔壁厚,d小孔直多V——径空腔体积;Fl气流通道截面积。共振—消声器在共振频率附近消声量最z;;一二二大,其共振频率1。C=丽V行/vo单节扩张型消声器的消声量如下△L=,。1。g,。〔1·奋(m一动’·/sinZkL〕dB(5)k=2兀f/C式中m—扩大比;LC—扩张室长度;声速。以上—所列各式只能在设计时作为参考。设计消声器,应了解风机的运行工况,噪声及频谱特性,机组整体装置,扩散器构造,灵活设计阻性、抗性或阻抗复合型消声器,以达到较好的消声效果。二、风机消声装置实例1。淮南李一矿主扇消声装置级布局等淮南李一矿0一2一82轴流通风机的消声装置结构如图2所示。在扩散器出口通道中,以水泥蛙石混合料为吸声材料,并制成一定形状,设计成三段消声结构。第一段为阻抗复合型消声结构,阻性部分为3排箱式消声器,段长16m,排间距o6m,在其顶部安装4个共振腔吸声结构,体积为20x1600X918mm,每腔穿功Zomm孔6排,每排52孔,共振频率为250Hz。两侧共设405x380X250mm的空腔共振吸声结构48个,共振频率09Hz、150Hz各占一半。第二段为片式阻性消声器,片间距0236m,长度18m。第三段采用圆管式消声器组合,圆管外径335m沉,内径222mm,段长18m。三段消声器之间留有04m空隙,便于安装、维护。消声通道中最高风速为139m/s,实用风速858ms/。三段消声器阻塞比分别为0·35、040、047,均在允许范围之间。最大阻力损失53mmH:o,实际为3mmH:o,占3%左右。经现场测试,该消声装置降噪L一一_一}}2减,二二~一丁-…勺{2’s一一州犷{件芍一犷抖’一~一一~一~/、胶峪抖~一~洲一~~户一~~~~一~一{-`-~~-一溉~份升片味犁纂扁幕娜林六二卜娜一可~t晚~~~~~~.勺,..嵘翻(~二二二鬓目{丫厂一k犷~下了美、肖{粪哪目廿伴伴拜昆魏目廓里乒牡团面耳谁-滩兴拦日仁丘〔{摘】I一I断面万一I断面扭一l断面方格干共振片式圆管式图2淮南李一矿轴流通风机消声装置1一机体隔声室,2一消声器;3一风门,4一出风口量为29dB(A),响度下降555%(图3)。距风机扩散口sm处,噪声下降至67d(BA),人们谈话清晰可闻。矿区招待所外噪声级由68dB(A)下降至43dB(A)。口,/口片犯卜、1,目、又洲尸图诩卜闷闷、队口口理一门\\.}洲回}口从派`图3李一矿风机噪声控制前后频率2。鹤壁六矿小庄风井主扇消声装置河南鹤壁六矿70B:一12一42#风机消声装置是将原风机扩散器的2个出口合并为1个出口,并将扩散器加高4m。在加高的部位安装垂直箱式蛙石阻性消声器,风机芯筒以外的风道两侧镶砌一层厚07mm、内腔体积为650x300K33omm的槽形共振吸声块,外壁面均布功6mm孔23个。垂直箱式阻性消声器壁厚100mm,每一个的尺寸为710x510x530mm,分三层排列,中间留有04m的间距,构成单节扩张式消声器(图4)。经现场测试,风机扩散器出口处噪声级由9dB(A)降至73dB(A),降噪量达26dB(图5)。离风机房04m处一居民院内的噪声级由63dB(A)下降至375dB(A)。此消声装置中由于加高了扩散器出口,减少了动压损失,故其阻力损失比未装消声器前略有减少。3北票风机试验站的风机消声装置北票风机试验站的By一16B一18#风机消装置是采用风道壁式消声器、09。弯道导叶消声器、立式扩散塔周壁敷设吸声材料声日日目上旧目卜国r二:口几“卜l一卜r一二二」二.l丰奎竺羹户岁丫测点④(离地12m)一`````“一产`印刃眨l.斗,一一~习—】异神.二二三二三正泛二`己`二二`益`日`习’4l1`晰}{一_`l}牛{{俱}一一若蔺甲些脚甲平_匕日l卜、`气泊l~_韶枯目冈}}l卜1-刀岛一日巴星导卜一品。月卜5120器梦烈叫州刊一斤6O-Owee图4鹤壁六矿小庄风井主扇消声结构1一隔声罩,2一芯筒,3一槽形吸声块;」一箱式吸声块口口屠闷口口口门尸门口巨巨问口口气下l洲巨卜曰可巴口曰\\门门口巨口口冈厂}下口口门口口门图门曰日门叮闪门口\\口口口门万曰口图5小庄风井主扇扩散器出口处噪声频谱注:扇风机为70B广21一2通移;轮叶角度52。,风量通ssom3/min;负压lssmmH:0,功率45okw,750rPm—圆筒型消声器等降噪结构的综合治理措施(图1)。扩散塔圆筒消声器以厚8mm钢板制成锥形扩散塔,锥角为12“,内砌107mm厚的浮石作吸声材料,共分5节,每节15m,用法兰连接。导叶消声器的导叶共7片,弦长90mm,间距40mm,厚50mm,钢板壁上穿功5mm孔,穿孔率03%,中间填充吸声材料。扩散塔圆筒四壁以镀锌钢网及角钢组成,吸声材料厚度10mm,背后留有100mm厚的空腔层,以提高低频段的消声能力。该风机的消声装置使出口噪声级降至83dB(A),降噪量达36dB(A)。4赤马山铜矿、铜绿山矿风井主扇消声装置冶金部赤马山矿东、西风并及铜绿山矿南风井的By一18一2型和70B:一11一18型主扇风机,排风口消声装置采用矿碴膨胀珍珠岩吸声砖砌成片式阻性消声器(图6)。消声器长5一6m,片间距025~036m,通道风速565一1265m/S,阻塞比03~04,吸声砖墙厚109mm。3个风井排风口处噪声级都有显著下降:西风井由1035Bd下降至87dB,响度降低约82%,东风井由n3dB降至SOdB,响度降低约09%;南风井由108dB降至8d4B,响度下降约08%,阻力损失约2~smmH:00}一记一r洲…惬鬓套喜鑫鑫奎拜蓬羹羹羹图6赤马山矿东风井排风口消声结构1一风机房;2一风机壳,3一吸声砖三、主扇风机消声材料由于煤矿井下排放的气体湿度大,含有硫化物等有腐蚀性的有害气体,以及煤矿对防火的特殊要求,主扇风机消声材料应具备以下3个特点,即安全性、经济性、实用性。安全性消声材料不易燃及无二次污染;经济性—造价低廉、取材容易、限长、维—服修费用少,实用性一-一具有良的吸声性能、防潮性、耐腐蚀性。过去煤矿主扇风机消声装置多用甘蔗板务年好和超细玻璃棉等。甘蔗板的防潮性、防火性差,吸声系数不高,阻力大,而且容易腐烂变质。梅山铁矿用甘蔗板作消声材料,仅用4年,因腐烂而被拆除。超细玻璃棉耐潮、耐腐蚀性虽好,但易于散落,造成煤矿的二次污染。因此,这两种材料均不适于作风道中的消声材料。近年来,淮南李一矿、冶金部赤马山铜矿在主扇风机风道中分别使用蛙石吸声体和矿渣膨胀珍珠岩吸声砖都取得了较好的效果。蛙石吸声体有较好的吸声性能,不易燃,耐腐蚀,不易产生二次污染,而且价格低廉,每ms造价180元。蛙石材料是一种蜓石矿石(有云母类和`蛇纹岩类),在80~1000℃高温中锻烧,使其膨胀5~7倍而得到的片层粒状蛙石。其主要化学成分是:150:占40%,Al刃3占19%,Fe20:占19%,MgO占96%,CaO占13%,其它占111%。蛙石块状吸声体是蛙石与水泥混合制成的。z:蛙石吸声体的吸声系数(驻波管法)见下表。蛙石吸声体经强度试验,其抗压强度为4kgc/mZ,超过风压的10倍以上,完全可以满足煤矿需要。蛙石吸声体吸声系数表中心频率(Hz)平均吸形状声系数小100X500·“20·4`。·4““·`2“`48“·4“0。41小100x100O·`。…·…。·`7…。·一}53。8。·“50。41小100X1500。34…。35“旧。40…旧。49…旧。35一{1U。48}0。250。385矿渣膨胀珍珠岩吸声砖属无机材料,无、无味、无二次污染,耐腐蚀,耐潮,不燃,服务年限长,日常维修费用少,适于矿使用。梅山铁矿用甘蔗板和木材结构的,每消声ldB(A)所需材料费用736元,而采用矿渣膨胀珍珠岩吸声砖,每消声ldB(A)所需材料费为2174元。矿渣膨胀珍珠岩吸声砖系由矿渣加51~02%的膨胀珍珠岩为骨料,用普通硅酸盐水泥作粘结剂,经过振动加压成型,并在常压蒸汽养生而成的多孔吸声材料。吸声系数驻波管值在10一16OOHz时,其平均值为04左右,干重为700~800kg/m3,抗压强度为5~10kg/emZ。编后声矿井主扇风机的噪声控制”一文,是本刊编辑部根据1983年中国煤炭学会“煤矿机电设备噪声控制技术讨论会”上发表的论文,由淮南李一矿江宗森同志、北京市劳动保护科学研完所庄文雄同志以及本刊编辑部王廷圣同志综合加工整理的。会上还就目前煤矿广为应用的JBT型矿用局部扇风机的消声装置交流了经验。煤矿现用的局扇消声器主要有两种。一种是微穿孔板空腔圆筒消声器,其较好的技术指标是:降噪量17~19dB(A),噪声级为835dB(A),风量降低率为3%,其缺点是双层薄钢板加工费用较高,易锈蚀;另一种是以多孔泡沫塑料、蛆石等吸声材料作衬层的筒型消声器,它的一般技术指标为:降噪量isdB(A),噪声级82~83dB(A),在井下为87一90dB(A)。以上两种局扇浦声器,虽然对目前煤矿降低局扇噪声取得了一定的效果,但根据会上院校、制造厂和科研部门对低噪声局扇研制的论证,大家比较一致地认为,研制低噪声、高效率局扇才是解决局扇噪声的根本技术途径。预计在不久的将来,低噪、高效局扇将为煤矿所应用。本刊今后还将刊登数篇这次降噪技术讨论会上发表的论文。仅借此机会,本刊编辑部向为“煤矿机电设备噪声控制技术讨论会”积极供稿的广大作者同志们,表示谢意。毒易煤消声装置为呢篡篡科擎魏泰Masuayssooss呱aAuoas吐os叩oa加wayu止ouM加Aaasoosaosaswo—yas,thefollowingconelusionsaredrawninthelightofthes砂eifieeonditionsinXuzhouMine人rea。2Whenagtaeway15drivenalongthegoaf,thetotaldisPlacementstartingfromdri-vagetoitsabandonment,ofthesurroundingroek15rnuehlessthanthatwitheoalPillars,andthegateway15mueheasiertomaintain。2Whenagateway15leftalongthegoaf,thetotaldisPlaeementofthesurroundingroekduringitsservieelife15baout30%lessthanthatwithroadsidePillars。3Whenagateway15drivenalongthegoaftherestbeenoughtimedelayanddistaneedelumay。`It15sugestedthatthemethodofmain-taining名atewayinthegoafbePoPularizedandthemethodofleavingnarrowPillarstosuPPortgatewayebabandonedNoiseAbatementofMainF妞nForMineU,edise—Themeasuresfronoiseabaternent-ussedduringthe’,SymsiumonNoiseAbatementofEleetriePOlaandMehcanie缸Equip-mentUsedinColaMines”SP0nsoredbyChinaCoalScoietyraedeseribedinthispaPerSileneersforaxialfanusedinfoureollieriesareintrodueedAthreestagesilencre,namelyeheekedstage,flimstageandeylinderstagewihtver刃。iculasndabsorbingm,ateri班-15useaeitsoudinfandriftinLiehenziNo1Colliery,Huainan,whiehreducesthenoiselevelby29dB(A)No6ColieryinHebi,HenanProvineehasinereasedtheheightofdif土userby4m,andaboxtyPesileneerwithvermieulite15inst班ledonthisseet宜on,whiehredueesthenoiselevelby26dB(A)ComPrehensi刀neausreshavebeendaoPtedinFnaTesevtingtSation,whiehusethewalltyPesileneerinfandrift,vanetyPes主leneerinthe90“bendandevrtielesileneerindiffusertoewr,asaresultthenoi劝leevl此dueesby36dB(A)Finallythesileneerbuiltwithsoundbasorbingbricksmadeofslagsof碑arliteinstalled民ttheexhaustoutletinChimashanMetalMine15dePieted,whiehusosyaouA)EJ一30TunnelBoringMaexlnieEJ一3.乍BMhasbeenusedstaisfaetorilyinE—astTun-nelofAnyangColliery,JiangxiProvince,NanguanTunnelinQianxi,andXiaoyuCol-lieryinShanxiProvineewithatotalucmu-lativeadvnaeeof15olmCurrentlythema-eh主ne立5stillworkingatthesite。Themachine153mindieter,and15equiPPedwithdomeducttermahead,non一眺andard一bearingforeutterobdy,bigro】ler一bearing,eute比eadwithdustshield,singlemainbeam,laserforlaign-ment,floatgriPPer,fixedflowvlaveforfeeding011,andvariouseleetrproettcions,gasdeteetorsanda心1wrningsystemsInJan1983teehniealevlautaionwasmadeinDatongbytheMinistryofColaIndustryS加dyontheChraaetersoftheMer云d`anAeeelerationAxialFanTheJBTG1tyepaxialfan15moreeffiei—entthantheoldJBTSeriesFans,andthewidthofhigheffie宜eneyzone15oevrdoublethatofJBTtyPe,usehthatfaneanruneffieientlyinalargerseopenadeanbeaPPliedinawiderrange。Thesue-ecsfuldeveloP刀aentofringdiverterhe1PstoPromoteitseffieeneyandtoimProvetheun-stableeharaeterfoairflowinhighPressurezonetalowflowrate,andmaeksthePowereurvesomothbyimProvingthecnxaelPeakTheQualityAndpetrograPhieCharae硬ersofCleanedCokingCoalofDifferentCoal-for功ingAges加ChinaMorethan100sam-Plesofeleanedeokingeo—以formedindifferentagesobtainedfrommajorProduetiveeollieriesweretestedina200kgsm习1eokeovenSyste-matiestudyonqulaityandPetrograPhieeha-raetersofeoalraemade。It15foundthatthe留heontent1510、vestineoalofCenozoieEraanditinereasesintheorderofMesozoicandPaleozoieEras。Thesul曲ureontentish豆gh-estinLepinggrouPofCarboniferousandPer-mianPeriodswhieh15asedimentofinterea-latedmarineandterestr主alfcaies,and主5lowinterretsrialfaeiessediment。Theviseosityvalue,y,15highestinTaiyuan份ouPofCar-obniferousPeriod,andtheekoestrength,M吐。,15highestinTriassiePeriodTheviaiationofmaeeralsraeeloselyrela-tedwiththeeoalf“ming昭es,ie。thevitri-公ite15highestinMesozoieeoal,andlowestinPermianeoal。AndtheliPtinite15highestinPer刃nianeoalandlowetsinMesozoiceo习Fusiniteandsemifusin万tearelowestineokingeoalofJurassieandTriassiePeriodofMesozoieEra,andhighestinShanxiGrou。ofPermianPeriod。、