耐温轴流风机常用解决方案

耐温轴流风机是叶片式流动机械，其产生的噪声包括空气动力性噪声、气固耦合噪声、机械噪声、电磁噪声，其中空气动力性噪声是大风量轴流风机的主要噪声。采用多孔叶片后，风机的声压级在整个频率范围内随振幅的不同而降低，中、低频段噪声降低幅度大，宽带噪声成为风机的主要噪声源。空气动力性噪声是叶片旋转引起空气振动产生的。耐温轴流风机旋转噪声和涡流噪声是两种不同的气动噪声。旋转噪声是当大风量轴流风机叶片旋转推动空气流动时，均匀分布的叶片与周围空气相互作用，引起气体压力脉冲而产生离散噪声；旋涡噪声是叶片表面上的气流形成紊流附面层后，随着压力的增加，从叶片上旋涡脱离，引起脉动产生的宽频噪声。

耐温轴流风机噪声单频的噪声较大值存在于低频阶段，且噪声在2500Hz 以后噪声频谱没有明显波动。由于轴流风机在设计初期安装在仓库窗户上，所以本试验采用了向上通风。有研究表明，100Hz 以下的噪声，大气吸收作用微弱，在10km 的传播范围内，噪声几乎不衰减；400Hz 的噪声在大气相对湿度为50%，温度为293K 情况下，5km 的传播范围衰减3dB。由此可见，低频噪声随传播距离的变化不大。

本公司采用多功能数字环境噪声分析仪对某项目上大风量轴流风机声压级进行测量，结果可知，耐温轴流风机的等效连续A 声级约为87dB(A)，并且噪声在63Hz 单频时峰值达98dB(A)，在125Hz 单频时噪声峰值达96dB(A)。由于煤矿工作的性质，风机必须始终处于***运行状态，以保证井下有足够的新鲜空气。该结果证实了轴流风机单频噪声较大值在低频段，主要噪声为低频噪声。

本文根据已经完成的一种基于欧拉方程外加源项的模型来计算预测大小动叶可调耐温轴流风机的气动性能，主要采用损失和落后角模型用来考虑叶片排和摩擦对气流的影响，并用堵塞因子修正环壁附面层堵塞影响。耐温轴流风机噪声治理结果采取噪声治理措施前后，大风量轴流风机进风口处噪声值对比结果如图5所示。根据在风机安装角未发生改变时的实验性能，优化模型中的损失系数和落后角系数使得计算结果和实验计算相近。改变动叶可调风机的安装角后，本模型预测得到的该风机在安装角变化( 10°， 5°，－ 5°，－ 10°) 的性能曲线与实验结果误差小于2%。结果表明耐温轴流风机模型使用经过优化后的损失和落后角模型能快速准确地预测出该动叶可调轴流风机在全工况下的气动性能。

在实际的耐温轴流风机叶轮机械中，气体的流动是一种十分复杂的、非定常的、全三维的流动。为了提高程序的计算速度，需要做出如下假设: 气体为完全气体; 流场为轴对称; 不考虑径向变化，流场沿叶片中弧线。

在轴流风机的数值计算中，本文采用Stratford 的模型对环壁边界层进行模拟。当气流中的粉尘浓度不均匀时，将导致转子受力不均衡，且风机叶片的不均匀磨损，也诱发风机振动异常。环壁边界层会沿壁面产生位移厚度，该模型假设位移厚度是沿着叶片排连续分布的，同时端壁边界层和叶尖间隙漏流发生的总压损失也包含在三维总压修正系数3D中，该模型能够计算得出比较合理的堵塞因子。

对耐温轴流风机的结构和工作原理是一种具有对旋结构的轴流风机。两级叶轮直接与两台电机连接，两级叶轮作为导叶反向旋转，形成一个反向旋转结构。耐温轴流风机降噪原理和穿孔模型降噪原理在风机运行过程中，产生的主要噪声是机械噪声和空气动力噪声。本文的研究对象是FBDNO8.0对旋轴流风机，主要用于煤矿巷道的强制通风。两级叶轮额定转速2900r/min，一级叶轮14片，二级叶轮10片，叶轮外径800mm，轮毂比0.60，耐温轴流风机的两级叶轮安装角度分别为46度和30度。工作压力8000pa，较大流量950m3/min，对旋风机结构如图1所示。两级叶轮以相反的速度高速旋转，在风机前部形成较大的负压，使风机外的空气能够流入风中。入口集尘器的作用是保证风管内气流均匀、畅通，有效提高风机运行效率，降低风机噪声。在个叶轮的旋转作用下，耐温轴流风机气流的动能和压力势能增加，并迅速流向第二个叶轮，第二个叶轮可以加速，以获得更高的能量。气流高速稳定地通过扩散器流出风道。风机的整流罩和扩压器分别起到优化进出风流场的作用，以减小气动力对结构的影响。进出口分别设置两层筒形消声器，其主要功能是消除空气动力噪声。与单级轴流风机相比，对旋式局部风机具有结构紧凑、风压高、流量大、等特点，广泛应用于矿井长距离掘进工作面通风。

在耐温轴流风机稳态模拟完成后，将稳态模拟结果作为初始场。采用滑动网格模型对非定常流动进行了数值模拟。在63Hz处降噪量约30dB,通过治理前后噪声的A计权测量值对比，治理后耐温轴流风机进风口噪声降噪量为27dB(A)。边界条件与稳态模拟相同。湍流模型采用Les模型，子格子模型采用***agorinsky-Lilly模型。噪声模拟采用噪声模拟模型FW-H，根据Lighthill方程的推导过程，单极、偶极和四极源、气流和旋转叶片的周期性撞击产生的噪声属于单极源，气流和旋转叶片相互作用形成的不稳定反作用力产生的噪声属于单极源。物体属于偶极源，流场总粘应力产生的噪声属于四极源。采用RNGK-E湍流模型计算了耐温轴流风机的稳态流场。在此基础上，利用LES软件对耐温轴流风机的瞬态流场进行了计算，并引入了FW-H噪声模拟模型对风机的流场进行了计算。模拟中的噪声接收点与***标准规定的噪声测试中的传声器位置一致。噪声测点距风机出口表面中心1米，测点与出口中心点的连接线距出口表面45度。为了避免电机对实际测量结果的影响，一般的监测点设在进口侧。本文设置了四个监测点，即监测点1：机器进口面为45度，相距1米；监测点2：风机进口；监测点3：两级叶轮中部；监测点4：风机出口。