1,引言
由于罗茨鼓风机周期性地吸、排气以及瞬 时等容压缩而形成的气流速度与压力脉动，从 而产生了很大的气体动力噪声和振动幅射噪 声，给生产和安全都带来不利影响。山东三牛机械有限公司针对罗茨风机的噪声特性，采用先进的 噪声控制技术和降噪设计，有效地降低罗茨鼓 风机及其管道系统的噪声污染，满足人们日益 增强的健康要求。
2,罗茨鼓风机的噪声特性
罗茨鼓风机实际上是一种容积式气体增压 与输送机械，运转时产生噪声的原因主要有： 2.1,气体在管道输送过程中由于管道横 截面积变化所引起的气流脉动噪声。 2.2,风机叶轮在转动过程中由于容积空 间变化将产生压力脉动，从而引起流量脉动噪 声。 2.3,进气口面积突变所导致的高低压气 体撞击所引起的气流脉动噪声。 2.4,高速气体与叶轮和壳体的接触噪 声。 2.5,齿轮啮合过程中由于齿型误差所引 起的振动噪声。 2.6,因轴承制造精度差所引起的噪声。 2.7,叶轮由于受力不均引起的轴承振动 噪声。 2.8,叶轮啮合过程由于转子制造误差所 引起的撞击噪声。 其中，以气流噪声强度最高，危害最大。 气流噪声按产生机理分析，主要有两种形式： 一种是风机叶片负荷和厚度引起的旋转噪声； 另一种是风机叶片附面层分离、旋涡发放、紊 流脉动等引起的涡流噪声。旋转噪声是由于风 机叶片工作于非粘性的势流中产生的，其频谱 常呈低中频性，伴有一组离散的频率尖峰；而 涡流噪声则取决于风机叶轮的形状以及气流相 对于机体的流速及流体粘性，产生连续频谱的 高频噪声。频率越高，噪声指向性越强。 不同的风机参数，有着不同的频谱。风机 噪声频谱特性：<500hz 1000hz="">1000Hz 为高频噪声。罗 茨鼓风机有复杂而连续的频谱成份。首先在很 宽的频率范围内均有较高的噪声，其中以低中 频为主要成份，且尽管风机型号不同，其噪 声频谱特性都基本相似。其次当静压较低即负 载较小时，峰值频率常在125Hz 左右，当升 压至额定静压条件下运转时，在中频500Hz 以 上，还会出现新的噪声峰值。说明随着罗茨 鼓风机工作压力的提高，中高频噪声将会出现 明显的增大。 罗茨鼓风机的噪声强度及频谱特性既与风 机的工作静压大小有关，又与风机的流量、转 速有关。如随着流量的增大，噪声也相应升 高，其中中高频噪声的增大尤为显著。
3.噪音控制技术。
根据使用现场的实际情况，应用频谱分析 明确风机噪声源的部位，这不仅使风机噪声测 量和调查能够做到有的放矢，而且为噪声控制 设备和治理工程的设计提供了科学的依据。经 过长期的从设计到实践的反复论证，证明以下 技术对控制罗茨鼓风机噪声污染是十分有效的。 3.1,降低风机空气动力噪声方法 3.1.1,合理选择风机形式：同一系列的风 机风量、风压大者，噪声也大。因此，选择机号 时，余量过大不仅浪费电能，而且还增大噪声， 风机的性能必须与管网及运行制度相匹配方能 得到最低的噪声。对同一型号风机，在性能允许 条件下，应尽量选用低转速运行的风机，当达到 一定流量尽量减少转速，以降低噪声。 3.1.2,合理地设计管路：管路阻力要小，风 机入口不宜处于急变流场，若系统中有多个管 件，如弯头、支管等，则它们之间的距离应拉开 5~10 倍管径。 采用合理的调节方式，并使风机入口均匀 进气，都会使噪声下降。另外，应防止机壳与管 道的振动过大而辐射过大的噪声。用加强肋板 和阻尼涂层使薄板的固有频率提高。圆形管道 的振动以及振动产生的噪声辐射量较矩形管道 为小，要尽量采用圆形管道。 3.1.3,吸声材料的分类与应用 一般多采用 125、250、500、1000、2000、 4000Hz 六个频率的吸声系数，其算术平均值 α>0.2时的材料才能作吸声材料。多孔材料主 要吸收中、高频；板状和膜状材料主要吸收低 频。在吸声频率上有明显的峰，穿孔板吸声结构 则兼有上述两类的吸声特性，即在转变的频率 范围内有相当的吸收。 3.2,消声器种类与选取原则 消声器仅对进排气噪声有明显的效果。风 机进、排气管路常用的配套系列消声器有：阻性 消声器（中高频效果好）、 抗性消声器（中低频 效果好）、 微穿孔板消声器（较好的低中频宽带 消声）、 阻抗复变消声器（消声值高，频带宽）及 组合型专用消声器。 根据风机的噪声级大小、频谱特性及使用 流量，由具体的工艺条件决定消声器的设置。选 取的原则是在上、下限截止频率（4000Hz~ 250Hz）之间，合理选用消声值高，节省费用的 消声器。 3.3,控制噪声波的方法 3.3.1,隔声与吸声处理 为了隔绝鼓风机的基础振动，减弱固体声 的传递，可在鼓风机下安装减振器，或在设计门的隔振基础。采用全封闭的风机隔声间，在隔 声间内墙面和平顶表面衬上 60mm 厚的微孔泡 沫塑料；风道与墙壁间隙充填毛毡，以吸收罗茨 鼓风机辐射的噪声。采用自扇通风冷却、负压吸 风冷却、空气循环通风冷却、外加机械通风冷却 等措施，有效地解决隔声间内的通风散热问题。 一般可降低噪声 8~12dB（A）。设置双层 6mm 厚的密封玻璃窗直接观察风机运转情况。选用 能实时显示风压、温度、电动机电流等工作状况 和具启动、停止、故障报警等功能的远距离机电 一体化智能自动控制系统，实现人机分离。 3.3.2,输气管道的阻尼和隔声处理 罗茨鼓风机进气或排气管道的阻尼与隔声 处理，也是降低风机噪声的一个重要环节。输 气管道采取阻尼措施，先用沥青、毛毡等阻 尼材料紧敷于管壁外，以阻尼管壁振动，降 低噪声辐射。然后用玻璃棉等材料做一层吸声 层，再用钢丝网水泥做2cm 左右的刷层，可 降低管壁噪声15~20dB（A）。必要时设置消声 弯头为双层壁结构，内壁按设计距离钻直径 1mm 孔多个，内外壁间距为100mm,其间充 填细玻璃棉以吸收由风速而产生的噪声，从而 降低排风系统噪声。
4,降噪设计
降噪的方法主要有两种。一种是使用消声 器或隔离罩，即被动降噪。
另一种是主动降噪， 从鼓风机的内部结构着手，利用空气动力学原 理，通过研究转子型线、进排气管道和进排 气口的形状、叶轮间的间隙等与噪声间的关 系，从而设计出低成本、低噪声、高效节能、 结构紧凑的罗茨鼓风机。FSR系列罗茨鼓风机的降噪设计要点 如下： 4.1,叶轮采取特殊降噪圆弧、摆线、圆 弧组合型线，容积利用率为 0.53,降低由流 量和压力脉动所引起的噪声3~4dB（A）。主要 降低了涡流噪声的中、高频部分。 4.2,机壳采取了逆流冷却技术的降噪结构， 使冲击波强度减弱 50%,噪声大约降低5dB（A）。 主要降低了旋转噪声的低频部分。进出风口设 计成 20 度的螺旋渐变斜口，避免进排气口面积 突变，削减周期性排气冲击的气流脉动噪声。 4.3,叶轮组采用了整体结构；去掉了轴承 座，进口轴承直接装在带有阶梯孔的墙板上；机 壳与墙板用圆柱销定位，保证了同轴度。5 级精 度的硬齿面直齿轮（斜齿轮）与传动轴采用胀紧 套联接，润滑油选用 N68~N220号中极压工业 齿轮油；主、副油箱材质为铸铝等多项新结构。主要零部件均采用数控设备和加工中心 加工，在整个频谱特性上取得良好的降 噪效果。 4.4,设计合理的承载、密封、润滑 等结构形式，达到结构紧凑、密集组合成 套、免维护等要求。 4.5,建立鼓风机专用试验台，测试 风机的风量脉动率、全压、容积效率、噪 声等主要性能指标。 4.5.1,为了评估理论分析的正确性， 对采用逆流冷却技术和不采用逆流冷却 技术的两种情况进行了对比试验。在 FSL45WC 三叶罗茨鼓风机进口处未装有 消声器的条件下，离机侧 1 米处分别对接 通气体逆流冷却通道和关闭气体逆流冷 却通道两种情况进行了噪声测量，其数 据列于表 1,可以看出在相同升压下，接 通气体逆流冷却通道比关闭气体逆流冷 却通道的噪声低。 4.5.2,用扭叶转子代替直叶转子用 于罗茨鼓风机的低噪声结构设计。测试 用三叶罗茨鼓风机主参数：理论流量 45m3/min,额定升压 58.8kPa,额定 转速 1580r/min,叶轮直径 305,长 450, 扭叶转角 60°。吸排气口均安装了消声 器，测试现场的背景噪声为 45dB（A）。扭 叶罗茨鼓风机噪声测量结果见下表。 升压（kPa） 9.8 19.6 29.4 39.2 49.0 58.8 噪声值dB（A） 79.8 85.1 85.8 87.7 89.2 89.7 上述噪声值为离风机周围 1 米处测 得。底座（基础）或管道状况不同，所测 出的噪声值不同。如加隔声罩后噪声可 在此基础上降低 20dB（A）左右。罗茨鼓风 机及其管道系统可降至 85dB（A）以下，风 机在降噪设计及性能上均取得良好的效 果。
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