水環(huán)真空泵阻抗復(fù)合消聲器的設(shè)計(jì)及效果

朱 燕，王 兵

(1.中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原030001; 2.上海新華凈環(huán)保工程有限公司，上海200072)

水環(huán)真空泵阻抗復(fù)合消聲器的設(shè)計(jì)及效果

朱 燕1，王 兵2

(1.中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原030001; 2.上海新華凈環(huán)保工程有限公司，上海200072)

某電廠脫硫水環(huán)真空泵排氣口噪聲聲壓級(jí)高且呈寬頻帶特性，并在125Hz～160Hz的低頻段具有突出的峰值，其噪聲影響范圍大。根據(jù)噪聲頻譜特性和現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)計(jì)了一種低頻、寬頻帶阻抗復(fù)合消聲器。通過實(shí)際應(yīng)用，具有良好的消聲效果，在125Hz～160Hz低頻段的消聲量在30dB(A)以上;考慮到排氣中含有水分及粉塵，消聲器做了防腐和防塵處理;為其他類似工程提供一定的參考價(jià)值。

低頻;降噪;阻抗復(fù)合消聲器;水環(huán)真空泵

1 聲源

某電廠脫硫系統(tǒng)的水環(huán)真空泵，其排氣流量為7000m3/h，溫度60℃，相對壓力0.05大氣壓。在真空泵的排氣口處實(shí)測噪聲A聲壓級(jí)為88.2dB(A)，其頻譜特性如圖1所示。

該真空泵的排氣口噪聲呈寬頻帶特性，但在125Hz～160Hz的低頻段具有突出的峰值。因此，要降低排氣口氣流噪聲，重點(diǎn)在于降低低頻段的峰值噪聲，為此設(shè)計(jì)了一個(gè)由開孔擴(kuò)壓(小孔噴注)消聲段+抗性共振消聲段+阻性消聲段組合而成的阻抗復(fù)合排氣消聲器。

圖1 真空泵噪聲頻譜圖

2 阻抗復(fù)合消聲器的理論計(jì)算

2.1 開孔擴(kuò)壓/小孔噴注的機(jī)理與計(jì)算

小孔噴注消聲段消聲機(jī)理是利用噴注噪聲峰值頻率與噴口直徑成反比的特性，從發(fā)聲機(jī)理上使噴口輻射的噪聲能量峰值叢低頻移向高頻，獲得低頻降噪效益。根據(jù)馬大猷給出的小孔噴注消聲量△L＇A計(jì)算公式如下［1］:

2.2 共振消聲的機(jī)理與計(jì)算

共振消聲器的共振頻率f0計(jì)算公式如下:

式中:c為聲速，m/s;V為共振腔內(nèi)體積，m3;n為小孔數(shù)量;Si為單個(gè)小孔面積，m2;t0為穿孔板厚度，m;t為穿孔板有效板厚，t=t0+0.8d，m;d為小孔直徑，m;G為傳導(dǎo)率，m。

單節(jié)共振式消聲器的消聲量△L計(jì)算公式:

若省略聲阻Ra時(shí)，則消聲量△L可簡化為:

式中:r為同聲阻有關(guān)的量;k為同消聲量有關(guān)的無量綱值;f為需求消聲量的頻率，Hz;f0為共振頻率，Hz;S為共振消聲器的通道截面積，m2;Ra為聲阻;ρ為空氣密度，kg/m3;c為聲速，m/s。

3 阻抗復(fù)合消聲器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

3.1 開孔擴(kuò)壓/小孔噴注結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

考慮到本消聲器的體積、不銹鋼管開孔加工工藝難度以及背壓阻力等因素，本段開孔擴(kuò)壓/小孔噴注消聲噴注孔徑6.5mm，不銹鋼板厚度為2.0mm，計(jì)算得其低頻降噪效果為6dB(A)。

3.2 共振消聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

共振性消聲器具有較強(qiáng)的頻率選擇性，因此設(shè)計(jì)時(shí)首先根據(jù)所要降低噪聲源的峰值頻率來確定共振消聲器的共振頻率，然后再設(shè)計(jì)并確定共振吸聲結(jié)構(gòu)。共振式消聲器參數(shù)如下:共振孔板的孔徑為8mm，孔數(shù)264個(gè)，板厚1.5mm，共振空腔外徑1200mm、內(nèi)徑700mm，共振空腔長度600mm。根據(jù)計(jì)算可知:共振頻率f0為105Hz，k值為1.121，1倍頻程頻帶消聲量為5.5dB(A)，1/3倍頻程頻帶消聲量為14.0dB(A)。

3.3 阻性消聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

阻性消聲器主要是降低中、高頻帶范圍內(nèi)的噪聲，按結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)成管式消聲器，選用孔徑3mm，穿孔率＞20%的0.8mm厚的穿孔不銹鋼板;消聲器阻性段有效長度1600mm，為提高低頻吸聲性能，吸聲層采用300mm厚的48K離心玻璃棉;阻性消聲器有效的通道面積0.193m2，通道的周長3.08m。

阻性消聲器消聲量△L［2］計(jì)算公式:

式中:P為消聲器通道斷面周長，m;L 為消聲器的有效長度，m;S為消聲器通道橫截面積，m2;φ(α0)為離心玻璃棉的消聲系數(shù)。

綜上所述，設(shè)計(jì)了阻抗復(fù)合消聲結(jié)構(gòu)(見圖2)。

圖2 阻抗復(fù)合消聲結(jié)構(gòu)

3.4 工程應(yīng)用

某電廠脫硫系統(tǒng)水環(huán)真空泵排氣口安裝消聲器后，且進(jìn)行噪聲頻譜比較，在低頻125Hz和160Hz有顯著的消聲效果，其實(shí)測消聲量如表4所示。

表1 阻抗復(fù)合消聲器實(shí)測消聲量dB(A)

4 結(jié)語

(1)阻抗復(fù)合消聲器以噪聲頻譜為依據(jù)，對超標(biāo)頻譜有針對性設(shè)計(jì)，從而達(dá)到顯著的消聲效果，對其他類似工程有一定的參考意義。

(2)考慮到脫硫水環(huán)真空泵排氣中含有水分及粉塵，所以該阻抗復(fù)合排氣消聲器均采用了不銹鋼板材，并對阻性段進(jìn)行了特殊防水防塵處理。

［1］馬大猷.噪聲與振動(dòng)控制工程手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［2］方丹群，張斌.噪聲控制工程學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社，2013.

Design and effect of hybrid silencers in water－ring vacuum pump

The vent noise of desulfurization water－ring vacuum pump in power was high and wide band characteristic，and it has a prominent peak in 125Hz～160Hz low－frequency，there was a great impact range.Design a low－frequency and wide－band hybrid silencers according to the noise spectral characteristics and the actual situation.It has good noise reduction effect through practical application，besides the muffler is more than 30dB in 125Hz～160Hz low－frequency.It were taken corrosion and dustproof measures because of the water and dust in the exhaust.It provides a certain reference value for other similar projects.

low frequency;noise reduction;hybrid silencers;water－ring vacuum pump

X701.3

B

1674－8069(2016)04－043－02

2016-05-10

朱燕(1966-)，女，湖南雙峰人，高級(jí)工程師，主要從事火電廠及輸變電系統(tǒng)的環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)與評價(jià)工作。E－mail: zy2989@sepec.com.cn