Как уменьшить шум центробежного вентилятора?

Понимание происхождения шума центробежного вентилятора

Прежде чем применять исправления, полезно знать, с чем вы на самом деле имеете дело. Шум центробежных вентиляторов имеет две разные причины: аэродинамический шум и механический шум. Доминирующим аэродинамическим источником является частота прохождения лезвия (BPF) — периодический импульс давления, генерируемый каждый раз, когда лопасть рабочего колеса проходит мимо улитки. Механический шум исходит от подшипников двигателя, ременных приводов и вибрации конструкции, передаваемой на пол и воздуховоды.

Оптимизация конструкции рабочего колеса и улитки

Зазор между кончиком рабочего колеса и спиральным язычком, известный как зазор отсечки — это самый большой рычаг проектирования тонального шума. Исследования показывают, что увеличение этого зазора напрямую снижает высшие гармоники частоты прохождения лопаток. Дополнительные подходы включают в себя:

• Увеличьте зазор среза — больший зазор между кончиком рабочего колеса и спиральным язычком снижает тональный шум BPF в источнике.
• Используйте акустически оптимизированную (мягкую) улитку. — замена корпуса с твердыми стенками на акустически обработанную улитку существенно снижает общий шум во всех рабочих условиях, одновременно уменьшая поток воздуха всего на 1–2%.
• Неравномерное расстояние между лезвиями — распределение лопастей неравномерно распределяет тональную энергию по большему количеству частот, уменьшая выраженность любого отдельного тона.
• Бионические спиральные профили языка — Структуры с передней кромкой волны, напоминающие плавники горбатых китов, могут подавлять выброс вихрей на передней кромке. Исследования показывают снижение шума примерно на 0,6 дБ при увеличении восстановления статического давления на 5%.
• Лопасти рабочего колеса с загнутыми назад лопатками - как правило, тише и эффективнее, чем радиальные или загнутые вперед лопасти в эквивалентных рабочих точках.

Установите впускные и выпускные глушители

Значительная часть шума центробежного вентилятора выходит через впускные и нагнетательные отверстия. Установка рассеивающих или поглощающих воздуховодных глушителей в обеих точках является одной из наиболее экономически эффективных мер по модернизации.

Основные правила установки, которые необходимо соблюдать:

• Делай нет прижмите прямоугольный глушитель к выпускному отверстию вентилятора — поместите между ними проставку и поверните сплиттер на 90 °, чтобы избежать усиления турбулентного шума.
• Поглощающие прокладки воздуховодов должны быть минимум в 3 раза больше диаметра воздуховода по длине для достижения значимого затухания в соответствующем диапазоне частот.
• Выберите тип глушителя (цилиндрический, прямоугольный, коленчатый) в зависимости от доступного пространства и конкретного спектра шума, измеренного на вентиляторе.
• Глушители впускной коробки доступны как в прямой, так и в коленчатой ​​конфигурации для плотного соединения непосредственно со входом вентилятора, что сводит к минимуму потери давления.

Устанавливайте на виброизоляторы и используйте гибкие соединители

Механическая вибрация от вращающегося узла распространяется через жесткие воздуховоды и бетонные полы, повторно излучаясь в виде низкочастотного шума по всему зданию. Физическая изоляция нарушает этот путь передачи.

• Пружинные изоляторы или резиновые опоры под основанием вентилятора поглощают динамическую энергию до того, как она достигнет конструкции. Пружинные опоры должны иметь правильный размер с учетом совокупного веса вентилятора, двигателя и любых присоединенных воздуховодов — перегрузка пружинных опор является распространенной ошибкой при установке.
• Гибкие брезентовые или резиновые компенсаторы Между фланцами вентилятора и жестким воздуховодом предотвращается эхо структурных вибраций по всей вентиляционной сети.
• В антивибрационных подвесках для подвесных воздуховодов должны использоваться пружины с неопреновым покрытием или оцинкованные, чтобы противостоять коррозии во влажной среде.

Управление скоростью вентилятора с помощью частотно-регулируемого привода (ЧРП)

Шум вентилятора резко возрастает в зависимости от скорости вращения. Управление вентилятором с помощью частотно-регулируемого привода обычно дает около Снижение шума на 5 дБА на каждые 20 % снижения скорости вращения вентилятора. . Поскольку многие системы слишком велики для своих реальных задач, ЧРП может обеспечить работу вентилятора ближе к оптимальной точке эффективности, одновременно снижая уровень шума, энергопотребления и износа.

Всегда выбирайте центробежный вентилятор, номинальная рабочая точка которого находится на пике его кривой эффективности или рядом с ним. Работа вентилятора увеличенной мощности при частичной нагрузке создает чрезмерную турбулентность, которая добавляет ненужный шум.

Оптимизация геометрии воздуховода для уменьшения турбулентности

Аэродинамический шум, вызванный турбулентным потоком воздуха, является основным источником общего шума системы. Плохая геометрия воздуховода — резкие изгибы вблизи вентилятора, резкие взлеты или препятствия на входе — вынуждает вентилятор работать против неравномерности потока, создавая громкий низкочастотный гул.

• Замените резкие изгибы под углом 90° на широкие радиусные изгибы чтобы воздух мог беспрепятственно входить и выходить из вентилятора.
• Обеспечьте достаточный прямой участок воздуховода до и после вентилятора — в идеале 3–5 диаметров прямого участка воздуховода с обеих сторон.
• Избегайте размещения изгибов воздуховода непосредственно за выпускным отверстием; возникающая там турбулентность возвращается обратно в корпус вентилятора.
• Размер воздуховодов должен обеспечивать поддержание скорости воздуха в рекомендуемом диапазоне — обычно 5–10 м/с в основных ответвлениях — для минимизации шума, связанного со скоростью.

Нанесите акустическую обработку на корпус вентилятора

Звук, излучаемый непосредственно вибрирующим корпусом вентилятора, увеличивает общее шумовое поле вокруг устройства. Эффективны два взаимодополняющих подхода:

• Шумопоглощающие покрытия нанесенные на внешнюю поверхность корпуса, поглощают энергию вибрации и уменьшают шумовое излучение. Увеличение толщины стенки обсадной колонны оказывает аналогичный демпфирующий эффект.
• Акустические корпуса построенные вокруг всего узла вентилятора, сдерживают и поглощают широкополосный шум до его распространения в окружающее пространство. В корпусах должны быть предусмотрены системы вентиляции для предотвращения накопления тепла.
• Загерметизируйте все зазоры вокруг отверстий валов — зазоры вокруг вращающихся валов являются обычным путем выхода высокочастотного шума, который непропорционально раздражает.

Используйте резонаторы на срезе спиральной формы

Для установок, где тональный шум BPF является основной жалобой, настроенные резонаторы, установленные на отсечке центробежного вентилятора, предлагают высокоэффективное и простое решение. Длина полости резонатора рассчитывается по четвертьволновой формуле L = с/4f , где c это скорость звука и f — частота прохождения лопаток. Акустические перегородки, протестированные в коммерческих холодильных установках, позволили снизить шум при прохождении лопаток на 17–19 дБ на целевых частотах — значительное улучшение по сравнению с пассивным устройством без движущихся частей.

Методы технического обслуживания, обеспечивающие низкий уровень шума

Даже хорошо спроектированный и правильно установленный вентилятор начинает шуметь, если пренебрегать техническим обслуживанием. Следующие проверки должны быть частью любого планового графика обслуживания:

• Осмотрите и отбалансируйте рабочее колесо, если уровень вибрации увеличится — эрозия лопастей и отложения создают дисбаланс, который приводит как к вибрации, так и к шуму.
• Смазывайте или заменяйте подшипники по графику; изношенные подшипники являются основной причиной высокочастотного свиста и возможного разрушения конструкции.
• Проверьте ременные передачи на предмет натяжения и соосности — смещенный или ослабленный ремень создает значительный механический шум и сокращает срок службы ремня.
• Осмотрите гибкие соединители на наличие трещин или жесткости; жесткий гибкий соединитель разрушает всю систему изоляции.
• Регулярно очищайте впускные сетки и фильтры — засоры вынуждают вентилятор работать не по расчетной характеристике, что приводит к увеличению шума и энергопотребления.

Краткий обзор методов снижения шума