王江涛
合肥水泥研究设计院有限公司 安徽合肥 230051
摘要：在噪声控制方面,各国都投入了一定的技术力量,但迄今为止进展不大,基本上仍以传统的无源控制方法为主,即吸声、隔声、消声、阻尼和隔振,采取外加的、消极被动的对策。如何从声源着手,从根本上控制钢球磨煤机噪声的产生,是国际噪声控制界努力的方向。
关键词：煤磨机；噪声；频谱；吸声指数；
分析噪声机理和形成原因的基础上,运用吸声、隔声、消声和振动控制等相关技术,提出实用有效的煤磨机噪声综合治理方案。该技术方案经过不断设计完善与优化,使用效果佳,安全生产效益高,经济性好。
一、 磨煤机噪声控制技术现状
采用无源噪声控制技术。无源噪声控制是传统的噪声控制方法, 包括消声、吸声、隔声、隔振、阻尼减振多种技术综合的方法, 电厂钢球磨煤机的无源噪声控制主要采取以下几种措施:
1.阻尼包裹和阻尼环。 由球磨机的发声机理可知, 滚筒内的撞击振动能量传给筒体后, 使得筒体振动产生二次发声, 这是噪声的主要部分. 因此增加筒体的阻尼特性, 对筒体外壳进行阻尼包裹, 就能降低发声效率, 抑制二次辐射噪声。 近年来, 有的电厂在钢球磨煤机的安全防护罩的内壁喷涂一层厚为4 ～5 mm 的耐高温吸音阻尼材料, 可降低噪声10 ～15 dB, 该措施不但可降低噪声, 而且能将声能转移到人耳不敏感的频率段, 同时又几乎不增加筒体质量。 用阻尼材料覆盖振动面, 比较经济和有效的方法是找出振动面的振动腹点,对腹点加重涂覆。国外近年开发的阻尼环技术在噪声控制中获得了成功应用，在衬板和筒壁间加设与衬板材质不同的细小活动环-阻尼环, 可有效抑制衬板振动能量向筒体的传递, 特别是能吸收共振能量, 消除共振峰值.
2.隔声罩。 隔声罩是利用隔声量较大的隔声元件组成的罩形结构, 将钢球磨煤机噪声源封闭在一个相对较小的空间内, 减少噪声向周围辐射, 降噪效果明显, 可降噪10 ～30 dB.隔声罩由罩板、阻尼层和吸声材料等组成, 罩壳一般采用1 ～3 mm 厚的钢板, 并涂一层具有一定厚度的阻尼材料,以提高金属板在共振区和吻合效应区的隔声量。为了取得一定的隔声效果, 隔声罩必须内衬吸声材料。 隔声罩作为一种壳体隔声结构, 其隔声性能与隔声罩的具体结构、几何尺寸以及安装条件等许多因素有关；另外, 隔声罩在设计、安装时, 还要考虑隔声罩的密封和冷却问题. 隔声罩可设计为固定型, 也可为活动型; 可将整个钢球磨煤机本体、齿轮箱和电机等均罩入其内, 也可采用局部式隔声罩。
3.隔声、吸声屏( 墙) 。 将隔声屏障放在噪声源与接受点( 人工操作点或需安静的地方) 之间, 利用屏障拦挡噪声, 防止其直接向接受点辐射, 对高频噪声有显著的隔声效果。 隔声屏的隔声效果取决于: ( a) 入射声波的频率高低和屏障的几何尺寸； ( b) 声源与障板或接受者与障板之间的距离以及屏障本身的构造。 一般经隔声屏作用后, 在隔声屏后1 m 处, 其噪声可以降低10 dB 以上。浙江镇海联合循环发电公司采用优化法设计的隔声屏障, 可使噪声降低15 dB； 南京下关电厂采用隔声、吸声技术对磨煤机房的噪音进行综合治理, 隔音量大于20 dB.
4.绝声套( 隔声套) 。 绝声套利用多层耐热高阻尼复合材料 , 将球磨机筒体紧紧地卡箍起来, 与筒体一道旋转, 使得筒体运转中产生的冲击声经阻尼材料后内耗衰减, 能明显降低噪声和振动强度, 降噪效果可达12 ～20 dB。 绝声套具有良好的隔热保温作用, 但会增加筒体质量, 增大了磨煤机的运行电耗。
5.软质隔声帘幕。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 国外近年发展起来的软质隔声帘幕, 利用纤维材料的柔软弹性吸声. 百叶窗式的隔声帘幕具有10 ～15 dB 的隔声量, 并具有通风性能好、耐高温、柔软可拆和使用简单方便等特点, 特别适合于受空间限制的噪声治理场所, 目前正逐渐取代传统的刚性隔声结构.
二、优化噪声控制方案
1.隔声材料的优选与应用。调查发现,过去对煤磨机噪声进行的治理工作,多存在选材不当情况,导致治理失效。根据有关资料,当吸音材料不能完全吸收噪音时,若有1%的能量泄漏,采用吸音材料最多可降低10 dB(A),若泄漏10%能量,则最多可降低3 dB(A)。当隔音材料选用不合理时,如曾采用2mm厚的单层薄板材料制作隔音罩,由于煤磨机噪音频率范围宽,当某一段频率与钢板的固有振动频率吻合时,则引起共振,不但不能降低噪音,反而会使噪声强度增强。当隔音罩结构不尽合理时,如缝隙(孔洞)面积过大(>1%),亦导致治理失效。只有合理正确地选择材料或结构,才能达到显著的降噪效果。
2.噪声产生的根源。煤磨机噪声主要来自以下方面,(1)筒体转动时,钢球与钢球、钢球与筒体、钢球与物料等相互撞击产生的机械性噪声;(2)齿轮传动部分产生的机械啮合噪声;(3)电机产生的电磁和排风噪声。其中第一种噪声为主要噪声源,故本次改造以治理机械噪声为主。
3.隔音结构的设计。根据测定的煤磨机噪声强度和频谱,选定隔音罩的外观为方形,以便于制造,同时综合考虑隔音效果、经济性及便于拆装等因素,改造方案应达到以下要求：(1)利用隔音罩将煤磨机(传动装置及电机除外)罩于其中,构成完整的隔声封闭空间,保证隔音效果。(2)针对运转中煤磨机发热导致隔音罩内温度升高的问题,设计采用自然通风的方式加以解决,即在上部增加2个能有效防止噪声泄漏的通风罩,可以保证夏季实测最高温度在50℃以内。(3)在隔音罩靠近落球的一侧,设置一道隔音门(1800mm X 1000mm)和一扇双层隔声观测窗(500mm X 500mm),在隔声罩内增加照明设施,便与观察和维护煤磨机。(4)磨煤机隔音罩应达到较好的隔声效果,又应方便多次拆装,便于日常检修,在投资较为经济合理的基础上,力争使噪声强度降低15-18 dB(A)以上。综合以上各点,煤磨机筒体隔声法隔音结构的设计选择为在煤磨机两端静压轴承的内侧构建起一个整体的隔音罩,并且沿磨体长度方向进行密封。
三、 磨煤机噪声控制技术的发展动态
减少钢球冲击产生的振动和降低筒体表面的声辐射, 是从噪声根源进行治理的关键。现阶段用于代替钢制衬板的橡胶衬板, 虽然阻尼减振性能好, 降噪效果显著, 但其耐磨和耐高温性能差, 使用寿命较短。 由于阻尼材料的衰减系数受温度影响较大, 现有的阻尼材料在钢球磨煤机工作温度下不能达到其设计性能指标, 因此减振降噪能力不能达到理想的值。 开发适应电厂钢球磨煤机工况条件的高阻尼新材料, 如阻尼合金、耐磨耐高温黏弹性材料及阻尼涂料等, 是近期降噪材料研究开发的重点.有源控制技术在低频范围、硬件可行性及成本等方面具有无源控制技术无可比拟的优越性, 已经成为噪声控制界的一个研究热点. 有源噪声控制(ANC) 技术在指定区域内人为地产生一个次级声信号有目的地去控制初级信号, 这2 级声波信号的大小相等而相位相反, 可相互抵消, 具有较好的降低低频噪声的特性. 有源噪声控制在理论上是可行的, 但因钢球磨煤机噪声声场环境复杂, 噪声源频谱多变, 且随时间起伏较大, 噪声呈宽频特性, 加上控制技术的约束, 多年来此领域的研究工作进展不大. 目前, 有源噪声控制技术在电厂应用中只有有源抗噪声耳罩取得成功; 但随着主动控制技术在消声机制、控制机理等方面研究的不断深入, 以及计算机、信号处理和自适应控制技术的发展, 有源噪声控制技术在钢球磨煤机噪声控制中的应用一定会有大的突破.
结束语：
此降噪措施的效果与经济性较好,实施后大大改善了现场作业环境,提高了工作效率,有力地保障了人员的身心健康,利于设备维护操作和消除长期安全隐患,提高了安全生产效益。
参考文献：
[1]袁方进.煤磨机噪声与振动控制技术.2016.
[2]朱则春,张萍，浅谈煤磨机噪声控制研究进展与展望.2017.
论文作者:王江涛
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/9
标签：噪声论文; 隔声论文; 阻尼论文; 噪声控制论文; 技术论文; 钢球论文; 材料论文; 《防护工程》2018年第11期论文;