羅茨風(fēng)機(jī)噪聲含有多種“成分”。錦工風(fēng)機(jī)從噪聲產(chǎn)生機(jī)理分析，羅茨風(fēng)機(jī)噪聲主要由氣動噪聲、機(jī)械噪聲和電磁噪聲等幾部分組成，其中氣體動力性噪聲具有強(qiáng)度高、危害大的特點(diǎn)，是羅茨風(fēng)機(jī)的主要噪聲污染源。從噪聲傳播途徑分析，羅茨風(fēng)機(jī)噪聲由空氣噪聲和結(jié)構(gòu)噪聲兩部分組成，空氣噪聲通過進(jìn)氣口、排氣口、機(jī)殼、管壁等輻射與傳播，結(jié)構(gòu)噪聲通過機(jī)殼、管壁與基礎(chǔ)等傳播，結(jié)構(gòu)噪聲容易造成物體振動并激發(fā)二次空氣噪聲。羅茨風(fēng)機(jī)噪聲傳播途徑如圖1所示。
1.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)噪聲 2.機(jī)殼與管壁噪聲 3.氣流噪聲
圍介質(zhì)造成了壓力脈動，形成了氣動噪聲。當(dāng)風(fēng)機(jī)葉輪逐個掃過進(jìn)氣口與排氣口時，氣體受到周期性擾動，引起壓力脈動，同樣產(chǎn)生了噪聲。由于風(fēng)機(jī)葉輪與機(jī)殼之間圍成封閉的基元容積，在基元容積與排氣口連通一瞬間，風(fēng)機(jī)排氣口的高壓氣體向基元容積快速回流，使氣流受到劇烈沖擊與壓縮造成壓力脈動，形成了強(qiáng)烈的氣動噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲具有確定的基頻，計算式為f1=Z·n/30（Hz），其中Z為葉輪數(shù)，n為轉(zhuǎn)速（r/min）。
渦流噪聲又稱紊流噪聲，是氣體渦流運(yùn)動產(chǎn)生的一種非穩(wěn)定流動噪聲。在葉輪及機(jī)殼流道表面，尤其在氣流突然減速或速度方向發(fā)生突變的部位，氣體附面層發(fā)展到一定程度就會發(fā)生脫離，形成漩渦。內(nèi)泄漏氣體的流動方向與主氣流方向相反，也會在泄漏間隙兩端產(chǎn)生漩渦。由于氣體具有粘滯性，氣流漩渦產(chǎn)生后還會在流動過程中進(jìn)一步分裂，形成一系列更小的渦流。
除了上述旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲外，氣動噪聲還包括共鳴聲。由于葉輪旋轉(zhuǎn)和氣流渦流運(yùn)動等因素的影響，氣體壓力在很寬的頻率范圍內(nèi)脈動。這種脈動與進(jìn)（排）氣腔發(fā)生聲學(xué)上的共振，產(chǎn)生共鳴聲。當(dāng)共鳴聲通過進(jìn)、排氣口輻射時，顯著增強(qiáng)氣動噪聲的某些共振頻率成分。
機(jī)械噪聲主要來源于機(jī)殼的振動，使機(jī)殼發(fā)生振動的原因主要有兩個：①葉輪的轉(zhuǎn)動不平衡力，通過傳動構(gòu)件轉(zhuǎn)移到機(jī)殼上，對機(jī)殼產(chǎn)生周期性的激勵；②機(jī)殼內(nèi)的渦流強(qiáng)度所決定的壓力脈動，常與葉片的基頻（即葉片通過頻率）有聯(lián)系，也對機(jī)殼產(chǎn)生周期性的激勵。風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓越高，這一激勵源越不能忽視。此外，電動機(jī)、基礎(chǔ)振動和管路振動也會產(chǎn)生機(jī)械噪聲。
幾種典型的羅茨風(fēng)機(jī)噪聲頻譜特性如圖2所示，其特點(diǎn)是中低頻噪聲峰值突出，高頻噪聲成分逐漸減弱。羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速一般為490～3000r/min，旋轉(zhuǎn)噪聲基頻為49～300Hz，使風(fēng)機(jī)噪聲呈現(xiàn)低頻特征。渦流噪聲以中高頻成分為主，具有寬頻帶特性。共鳴聲對中頻噪聲影響較大。
羅茨風(fēng)機(jī)噪聲與風(fēng)量、轉(zhuǎn)速、壓力等參數(shù)有關(guān)。一般情況下，風(fēng)機(jī)風(fēng)量、轉(zhuǎn)速與壓力升高，噪聲增大。實(shí)驗證明，當(dāng)轉(zhuǎn)速與壓力相同時，風(fēng)量增大一倍，噪聲增強(qiáng)約6dB(A)；壓力每升高一個大氣壓，噪聲增強(qiáng)約3~4dB(A)；如果轉(zhuǎn)速增加一倍，則噪聲增強(qiáng)約6~10dB（A）。
測量羅茨風(fēng)機(jī)噪聲的目的就是為了對被測對象進(jìn)行噪聲等級的分析、評價或聲源識別，以便采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行噪聲控制。通常羅茨風(fēng)機(jī)的噪聲識別方法有現(xiàn)場測量法、聲功率測量法、表面振動測量法等，其中，現(xiàn)場測量法是工程實(shí)際中常用的方法。
現(xiàn)場測量法通過對數(shù)據(jù)、頻譜的分析確定主要的噪聲輻射源，方法簡便，測量結(jié)果能真實(shí)反映風(fēng)機(jī)的振動與噪聲水平，但易受環(huán)境的影響。聲功率測量法反映噪聲源輻射強(qiáng)度與輻射特性，避免了聲壓級易受測量距離和測量環(huán)境影響的缺點(diǎn)。振動測量法是根據(jù)羅茨風(fēng)機(jī)的表面振動速度來估計表面輻射聲功率，主要困難在于羅茨風(fēng)機(jī)零部件輻射比的確定，需要測量較多的數(shù)據(jù)和進(jìn)行大量的計算。
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原標(biāo)題：羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲分析
山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī)，贏得了市場好評和認(rèn)可。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)每次吸入、排出的風(fēng)量很大并有突變現(xiàn)象,從而產(chǎn)生較大的噪聲,被稱之為機(jī)械產(chǎn)品的“聲老虎”,特別是在高壓的情況下尤甚,且風(fēng)量越大、壓力越高、轉(zhuǎn)速越快,則噪聲就越大,而現(xiàn)代化大生產(chǎn)又希望羅茨風(fēng)機(jī)能提供更高的壓力和更大的風(fēng)量。為了提高風(fēng)機(jī)性能、降低噪聲污染、滿足環(huán)保要求,工程師們想盡了各種對策。本文從噪聲源著手,在設(shè)計與制造方面提出降低噪聲的一些方法。機(jī)械噪聲主要來源于機(jī)殼的振動, 使機(jī)殼發(fā)生振動的原因主要有兩個:①葉輪的轉(zhuǎn)動不平衡力,通過傳動構(gòu)件轉(zhuǎn)移到機(jī)殼上,對機(jī)殼產(chǎn)生周期性的激勵;②機(jī)殼內(nèi)的渦流強(qiáng)度所決定的壓力脈動,常與葉片的基頻(即葉片通過頻率)有聯(lián)系,也對機(jī)殼產(chǎn)生周期性的激勵。羅茨鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓越高,這一激勵源越不能忽視。噪聲測量測量羅茨風(fēng)機(jī)噪聲的目的就是為了對被測對象進(jìn)行噪聲等級的分析、評價或聲源識別,以便采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行噪聲控制。通常羅茨風(fēng)機(jī)的噪聲識別方法有現(xiàn)場測量法、聲功率測量法、表面振動測量法等,其中,現(xiàn)場測量法是工程實(shí)際中常用的方法。現(xiàn)場測量法通過對數(shù)據(jù)、頻譜的分析確定主要的噪聲輻射源,方法簡便,測量結(jié)果能真實(shí)反映風(fēng)機(jī)的振動與噪聲水平,但易受環(huán)境的影響。聲功率測量法反映噪聲源輻射強(qiáng)度與輻射特性,避免了聲壓級易受測量距離和測量環(huán)境影響的缺點(diǎn)。振動測量法是根據(jù)羅茨風(fēng)機(jī)的表面振動速度來估計表面輻射聲功率,主要困難在于羅茨風(fēng)機(jī)零部件輻射比的確定,需要測量較多的數(shù)據(jù)和進(jìn)行大量的計算。
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羅茨風(fēng)機(jī)屬于容積式鼓風(fēng)機(jī)，是一種典型的氣體增壓與輸送機(jī)械，在冶金、煤炭、石油化工、食品加工、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理、礦山與造紙等行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。與離心風(fēng)機(jī)比較，羅茨風(fēng)機(jī)具有壓力高、流量受阻力影響小、供風(fēng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但工程應(yīng)用中存在噪聲高的缺點(diǎn)。在風(fēng)機(jī)類動力機(jī)械中，羅茨風(fēng)機(jī)享有“聲老虎”稱號，不僅污染了環(huán)境，也惡化了勞動條件，羅茨風(fēng)機(jī)噪音測量及控制方法一直是錦工風(fēng)機(jī)科研工作的重點(diǎn)，低噪聲風(fēng)機(jī)研究和制造更是錦工常抓不懈的戰(zhàn)略目標(biāo)。
測量羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲的目的就是為了對被測對象進(jìn)行噪聲等級的分析、評價或聲源識別，以便采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行噪聲控制。通常羅茨風(fēng)機(jī)的噪聲識別方法有現(xiàn)場測量法、聲功率測量法、表面振動測量法等，其中，現(xiàn)場測量法是工程實(shí)際中常用的方法。
現(xiàn)場測量法通過對數(shù)據(jù)、頻譜的分析確定主要的噪聲輻射源，方法簡便，測量結(jié)果能真實(shí)反映風(fēng)機(jī)的振動與噪聲水平，但易受環(huán)境的影響。聲功率測量法反映噪聲源輻射強(qiáng)度與輻射特性，避免了聲壓級易受測量距離和測量環(huán)境影響的缺點(diǎn)。振動測量法是根據(jù)羅茨風(fēng)機(jī)的表面振動速度來估計表面輻射聲功率，主要困難在于羅茨風(fēng)機(jī)零部件輻射比的確定，需要測量較多的數(shù)據(jù)和進(jìn)行大量的計算。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)機(jī)械噪聲的主要控制方法有：①提高零部件加工與裝配精度；②更換滾珠軸承，或使用滑動軸承代替滾珠軸承，使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)處于動平衡；③優(yōu)化基礎(chǔ)的隔振支撐；④采用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接電動機(jī)；⑤加強(qiáng)對設(shè)備的安全維護(hù)與保養(yǎng)，如添加潤滑油、擰緊連接螺栓、更換損壞的零部件等。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)氣動噪聲的主要控制方法有兩種：一是對噪聲源進(jìn)行控制，即從噪聲產(chǎn)生的機(jī)理出發(fā)降低噪聲；二是控制噪聲的傳播途徑，通過設(shè)置消聲器和吸聲材料耗散聲波能量。
1、噪聲源控制：通過研究轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、進(jìn)排氣口與管道形狀、轉(zhuǎn)子間隙等與氣動性能之間的關(guān)系，設(shè)計噪聲低、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能的新機(jī)型，也稱低噪聲結(jié)構(gòu)設(shè)計。
（1）異形排氣口設(shè)計：沖破傳統(tǒng)的矩形排氣口束縛，采用具有良好聲學(xué)性能的異形口，將開口過程由突變改為漸變，開口面積由零到最大逐漸過渡，延緩了排氣口氣體壓差的變化率，降低了氣體的沖擊噪聲。
（2）采用扭葉轉(zhuǎn)子：作用與異形排氣口類似，氣體的脈動幅度及不均勻度比直葉轉(zhuǎn)子顯著減小，具有延緩回流過程、降低排氣脈動的優(yōu)點(diǎn)。
（3）采用三葉輪轉(zhuǎn)子：與二葉型轉(zhuǎn)子比較，三葉輪轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周輸出六個較小的排氣容積，氣流脈動平緩，噪聲降低，在小型機(jī)上應(yīng)用提高了效率。
2、噪聲的傳播途徑控制：主要有消聲和隔聲等措施，是工程上普遍采用的降噪手段。
（1）消聲：通過在風(fēng)機(jī)進(jìn)、排氣管道上安裝消聲器降低氣流噪聲。消聲器應(yīng)根據(jù)風(fēng)機(jī)噪聲強(qiáng)度、頻譜特性和降噪要求等因素進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，具備消聲效果好、消聲頻帶寬、阻力損失小、體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)。
（2）隔聲：利用隔聲構(gòu)件阻擋空氣聲傳播。安裝消聲器后，羅茨風(fēng)機(jī)機(jī)械噪聲和電動機(jī)噪聲就成為主要噪聲源，采用隔聲罩或隔聲間將機(jī)組噪聲封閉在局部空間。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平衡引起基礎(chǔ)振動并沿地板和墻體傳播，激發(fā)二次空氣噪聲。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用隔振器、隔振墊、撓性軟接管控制機(jī)械振動與結(jié)構(gòu)噪聲，能夠取得顯著的減振降噪效果。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢，主要是進(jìn)一步提高效率、降低噪聲、增強(qiáng)可靠性及擴(kuò)大應(yīng)用范圍。實(shí)踐證明，在探明羅茨風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生機(jī)理基礎(chǔ)上，錦工采用的低噪聲結(jié)構(gòu)設(shè)計，是控制羅茨風(fēng)機(jī)噪聲有效措施。近幾年，國內(nèi)包括錦工在內(nèi)的多個科研機(jī)構(gòu)就低噪聲羅茨風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計開展了很多研究，主要進(jìn)展有：
（1）封閉容積預(yù)進(jìn)氣壓縮設(shè)計：主要是為改善風(fēng)機(jī)的回流沖擊特性提出來的。在基元容積由進(jìn)氣口向排氣口移動的過程中，通過開在機(jī)殼或墻板上的導(dǎo)氣孔口，向其內(nèi)部預(yù)先導(dǎo)入高壓氣體，以便在基元容積與排氣口連通之前，使其內(nèi)部壓力逐漸與排氣口的壓力達(dá)到平衡。與傳統(tǒng)的壓縮情形相比，導(dǎo)入預(yù)進(jìn)氣后，排氣口的回流沖擊強(qiáng)度大為減弱，鼓風(fēng)機(jī)的氣體動力性噪聲得以降低。實(shí)際應(yīng)用中，通常從鼓風(fēng)機(jī)的排氣口引回一部分氣體，作為高壓預(yù)進(jìn)氣導(dǎo)入機(jī)殼。如果將排氣口的高溫氣體冷卻之后再導(dǎo)入基元容積，則不僅可以減緩排氣口的回流沖擊，而且還能降低鼓風(fēng)機(jī)的排氣溫度，這種降低排氣溫度的方法稱為逆流冷卻。目前，由于制造方面的限制，國內(nèi)應(yīng)用極少。
（2）提高風(fēng)機(jī)葉面加工精度：錦工實(shí)踐證明，采用先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)，能夠提高風(fēng)機(jī)葉面加工精度，保證轉(zhuǎn)子動平衡性能，減小高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動。此外，還能夠保證嚙合時葉面間間隙的均勻性，降低葉面間氣體流動的波動，從而降低風(fēng)機(jī)的氣動噪聲。
（3）葉輪型線優(yōu)化設(shè)計：葉輪作為羅茨風(fēng)機(jī)的心臟零件，表面形狀至關(guān)重要。目前，國內(nèi)有關(guān)羅茨風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計形式多種，包括漸開線、圓弧線、擺線、共軛圓弧線等多種線型組合，涉及加工問題，需要優(yōu)化設(shè)計。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲以氣動噪聲和機(jī)械噪聲影響為主。研究噪聲源的特性和產(chǎn)生機(jī)理，是正確選擇噪聲控制措施的基本條件。從聲源傳播途徑考慮，采取消聲、隔聲、吸聲和隔振等降噪方法，能夠有效控制噪聲污染，但增加了設(shè)備成本與工程投資。從結(jié)構(gòu)設(shè)計與生產(chǎn)工藝考慮，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計、改進(jìn)加工方法、提高裝配精度、選用合理的型號和調(diào)節(jié)方式，能夠從根本上消除噪聲危害，不僅降低噪聲，而且提高風(fēng)機(jī)效率、降低設(shè)備能耗，仍然是錦工風(fēng)機(jī)的主要研究發(fā)展方向。
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山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨風(fēng)機(jī)、水冷羅茨風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨風(fēng)機(jī)，贏得了市場好評和認(rèn)可。
羅茨鼓風(fēng)機(jī)在使用過程中，經(jīng)常會被一線操作反應(yīng)出現(xiàn)各種不必要的雜音，以至于影響了羅茨風(fēng)機(jī)的使用體驗跟效果，更會造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失跟口碑流失。為了減少這種不必要的麻煩，筆者跟很多圈子里的朋友探討了很久，錦工風(fēng)機(jī)小編讓技術(shù)提供的如下信息，是比較全面而且實(shí)用的：
一、羅茨風(fēng)機(jī)的安放問題。很多現(xiàn)場，并沒有打水泥基礎(chǔ)，更別說標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)機(jī)泵房。就那么隨意的放在地下就開始運(yùn)行。這樣很容易造成風(fēng)機(jī)底座下高低不平，這樣就容易產(chǎn)生不必要的震動。風(fēng)機(jī)在下放的時候，如果沒有條件，盡量放在平整的堅實(shí)地面上。
二、羅茨風(fēng)機(jī)的固定問題。羅茨風(fēng)機(jī)出廠的時候標(biāo)準(zhǔn)配置是根據(jù)出廠的底座來搭配地腳螺絲。在實(shí)際的使用過程中，發(fā)現(xiàn)很多客戶并沒有按照操作規(guī)范打基礎(chǔ)，下地腳。羅茨鼓風(fēng)機(jī)出廠的時候都是有震動檢驗的，如果有沒有地腳，尤其是大功率的羅茨風(fēng)機(jī)很容易在使用過程中產(chǎn)生不用程度的共振。共振多了，羅茨風(fēng)機(jī)本身就是噪音值比較大的設(shè)備，噪音會越來越大。如果實(shí)在是沒有條件的地方跟現(xiàn)場，可以在比較堅實(shí)地面上，用焊接對角固定板的方式，固定好風(fēng)機(jī)底座，避免或者減少不必要的共振。
三、羅茨風(fēng)機(jī)的連接問題。羅茨風(fēng)機(jī)的配套螺絲連接都是標(biāo)準(zhǔn)件。保證風(fēng)機(jī)的連接在差不多的一個水平線上，尤其是消音器的安裝盡量不要采用錯位安裝的方式，這樣容易產(chǎn)生不必要的堵塞壓力，除了能造成風(fēng)機(jī)不必要的噪音，也會造成風(fēng)機(jī)的壓力過高，容易產(chǎn)生過熱情況。
四、羅茨風(fēng)機(jī)的及時維護(hù)。羅茨風(fēng)機(jī)因為是采用皮帶傳送的連接方式，雖然在出廠的時候都是嚴(yán)格做了平衡連接實(shí)驗跟帶連實(shí)驗，但是羅茨鼓風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定的運(yùn)行了差不多15-30天的時候，現(xiàn)場就需要及時的停機(jī)進(jìn)行各種必要的檢查，尤其是皮帶的松緊度，一定要仔細(xì)的檢查下，皮帶松動，會造成羅茨風(fēng)機(jī)的運(yùn)行吃力從而造成不必要的噪音。
至于其他的那些問題，錦工風(fēng)機(jī)技術(shù)還說到了壓力過高，生化池淤泥沉淀等一系列的問題，那些問題更多的是現(xiàn)場工程的問題，這里就不再做過多的詳細(xì)解釋。
錦工羅茨風(fēng)機(jī)隔音罩特點(diǎn)
★ 采用夾心彩鋼板、鋼板、高性能吸音材料、海棉等多層隔音結(jié)構(gòu)，
★ 具有壓力和軸承溫度的顯示功能，壓力表及數(shù)顯溫度表安裝于風(fēng)機(jī)罩面板上，便于觀察羅茨鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況。
★ 同時具有壓力和溫度控制功能，在壓力和溫度超過設(shè)定值時輸出信號到控制設(shè)備,實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時自動切斷電源以保護(hù)風(fēng)機(jī)不受損壞。
★ 四門結(jié)構(gòu)，兩大面可以完全打開，便于日常檢查及維修工作。
★ 采用拼裝式結(jié)構(gòu)，便于運(yùn)輸及安裝。結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。
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