高炉鼓风机噪声危害及控制
卢朝官
（炼铁厂）
摘 要：介绍高炉鼓风机的噪声及其危害，以及柳钢炼铁厂应用的降噪技术、设备和管理等措施。
关键词；高炉鼓风机；噪声；降噪
引 言
高炉鼓风机是高炉冶炼的重要动力设备，给高炉提供一定压力的风是燃料在风口前燃烧用氧的来源。风量的大小决定着高炉的冶炼强度，在燃料比一定的情况下，也就决定着高炉的产量。风压的高低决定了煤气在炉内克服阻力上升到炉顶时能够达到的炉顶压力。但是，高炉鼓风机在运转中产生的噪声已经成为影响工人健康和干扰环境安静的祸源。柳钢炼铁厂A区目前有3台电动鼓风机： AV63-14鼓风机1台，最大排气压力0.48MPa，设计流量4 050m/min（标态下） ；AV71-15鼓风机2台，最大排气压力0.51MPa设计流量4 754 m/min（标态下）；3台鼓风机工作转速都在4500r/min。噪声的频率是由多种频率复合而成，这些频率均与风机之转速有关，凡是风速快的、风压高的鼓风机噪声也大。因此，将高炉鼓风机房产生的放风噪声、风机噪声和电动机噪声保持在一定范围，是炼铁厂噪声控制的重要组成部分。
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1 产生噪声的原因
噪声是一种使人感觉嘈杂、厌烦的声音，其程度有时随人的心情而异。连续的噪声，是影响工人身心健康和干扰环境安静的祸源。一般鼓风机产生噪声的原因：
1.1鼓风机本体噪声。包括空气动力性噪声和机械噪声。空气动力性噪声又分为涡流噪声和旋转噪声。轴流式鼓风机以旋转噪声为主。机械噪声主要来自增速齿轮箱。叶片旋转时会与空气产生摩擦，或发生冲击，转速愈快，接解空气频率愈高，其噪声愈尖锐。叶片之宽度或厚度增加，此现象更为明显。噪声的频率是由多种频率复合而成，这些频率均与风机之转速有关，凡是风速快的、风压高的，其产生的噪声也大。风机的噪声强度主要随着风机的全压及流量等的增大而增加，当在一定工况下运转时，高强度噪声分别从风机的进、排气口，机壳及管道等部位辐射出来。在实际使用条件下，风机的排气口经常是与输气管路连接而封闭的。因此，进气口辐射的噪声就显得最强烈，对环境的干扰也最严重。
1.2电动机噪声。电机噪声主要包括定子和转子之间交变电磁引力、磁致伸缩引起的电磁噪声和冷却风扇噪声、轴承摩擦、机体运转不平衡和结构共振引起的机械噪声。风冷式电机声级约在95～105dB；水冷式电机声级约在90～95dB。柳钢炼铁厂高炉鼓风机均为水冷式电机。
1.3管道噪声。来自所连接的鼓风机、阀门以及管道受气流冲击、摩擦等所产生的空气动力性噪声，通过管壁辐射出来。风管与风机外壳的内面接缝处要平整，避免粗糙不平，造成撕裂声。而由于接连的管路会产生共振，使细微的声音变大，造成更大的噪声。在设计时，有时可以在风管外面覆以防音材料，可以降低噪声。
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1.4排气口噪声。鼓风机在启动或因高炉操作需要而排气时，在排放口高速气流与大气强烈混合产生喷注噪声。声级约在110～140dB。上述噪声中，以排气口噪声(高炉放风阀噪声之一)最强。
1.5风机以外引起的噪声。除风机本身的固定噪声外，尚有许多噪声源，诸如：轴承因精密度不足；风管漏气以及其它构造物之间产生共振所引起的噪声等。
2 噪声危害
噪声对人的危害是多方面的。噪声可以使人耳聋，还可能引起高血压、心脏病、神经官能症等疾病。噪声还污染环境，影响人的心理，使人烦恼，降低生活质量和工作效率。特别强烈的噪声还能损坏建筑物、影响仪器设备等的正常运行。噪声对人的危害：
2.1听力和听觉器官的损伤。人听觉器官的适应性是有一定限度的，长期在噪声的作用下，听力逐渐减弱，引起听觉疲劳。若长年累月置于强烈噪声的反复作用下，内耳器官将发生器质性病变，造成永久性听阈位移，也叫噪声性耳聋。在一次或数次极强如猛烈的爆炸声会震破耳鼓，严重的会导致全聋,据测试噪声超过115分贝可造成耳聋。
2.2引起心血管系统的病症和神经衰弱，噪声可以使交感神经紧张，表现为心跳加快，心律不齐，血压有波动，心电图阳性率增高。噪声引起神经衰弱症侯群，如头痛、头晕、失眠、多梦、乏力、记忆力衰退、心悸、恶心等神经衰弱的阳性率随噪声声级的增高而增高。
2.3影响消化系统：长时间处于噪声环境中的人容易引起胃功能紊乱食欲不振、消化不良。
2.4影响视觉功能：长时间处于噪声环境中的人很容易发生眼疲劳、眼痛和视物流泪等眼损伤现象。噪声对视力的影在日常生活中随处可见，比如在安静明亮的商店购物时，显得愉快和镇静，买东西能做到挑选精细购买齐全。而在高音喇叭大声播放快节奏的流行音乐（一些所谓的流行音乐，只不过是震耳欲聋的强噪声）时购物，往往烦燥不安，眼花缭乱，甚至会胡乱交易，该买的未买，买了的因识别不细也不满意。其中的主要原因就是燥音影响视力造成的的。
2.5降低工作效率，影响安全生产。一定强度的噪声连续的影响人们的休息，便会使人心情紧张， 噪声易使人烦躁不安与疲乏，注意力分散，大脑兴奋不止，继而到身体疲倦，四肢无力，从而影响人体健康，导致工作效率降低。
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3 降低鼓风机噪声的措施
除了提高鼓风机和电动机的装配精度，使叶轮或转子处于动平衡状态，以降低鼓风机的噪声外，主要还在噪声传播途径上采取适当措施加以控制。
3.1隔声降噪
把鼓风机安置在专用的隔声房内，或者用隔声罩把鼓风机罩起来，使噪声封闭在局部的空间。隔声房或隔声罩选用隔声性能好的材料制造，隔声性能一般与材料单位面积上的质量成正比，制造上要求结构严密，封闭，没有孔洞。
3.2 吸声降噪
当声波入射到物体表面时，部分声能要被物体吸收转化为其他形式的能量，称为吸声。材料的吸声性能用吸收系数来表示，吸声系数越大，则表示材料的吸声性能越好。材料的吸声性能与材料的性质、结构和声波的入射角度及声波的频率有关。多孔吸声材料的吸声机理：
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材料内部有无数细小的相互贯通的孔洞，当声波入射到这些材料的表面，进而入射到这些细小的孔隙内时，要引起孔隙内的空气运动，紧靠孔壁和纤维表面的空气，因摩擦和粘滞运动阻力而不易运动，使声能转化为热能而消耗掉。故性能良好的吸声材料要多孔，孔与孔之间互相贯通，并且贯通的孔洞要与外界连通，使声波能进入材料内部，在鼓风机房内表面挂贴吸声材料，可降低鼓风机房内的混响声 。
3.3消音器降噪
消声器是阻止声音传播而允许气流通过的一种器件，是消除空气动力性噪声的重要措施。消声器是安装在空气动力设备(如鼓风机、空压机)的气流通道上或进、排气系统中的降低噪声的装置。消声器能够阻挡声波的传播，允许气流通过，是控制噪声的有效工具。
消声器的种类很多，但究其消声机理，又可以把它们分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器等类型。
阻性消声器主要是利用多孔吸声材料来降低噪声的。把吸声材料固定在气流通道的内壁上或按照一定方式在管道中排列，就构成了阻性消声器。当声波进入阻性消声器时，一部分声能在多孔材料的孔隙中摩擦而转化成热能耗散掉，使通过消声器的声波减弱。阻性消声器就好象电学上的纯电阻电路，吸声材料类似于电阻。因此，人们就把这种消声器称为阻性消声器。阻性消声器对中高频消声效果好、对低频消声效果较差。
抗性消声器是由突变界面的管和室组合而成的，好象是一个声学滤波器，与电学滤波器相似，每一个带管的小室是滤波器的一个网孔，管中的空气质量相当于电学上的电感和电阻，称为声质量和声阻。小室中的空气体积相当于电学上的电容，称为声顺。与电学滤波器类似，每一个带管的小室都有自己的固有频率。当包含有各种频率成分的声波进入第一个短管时，只有在第一个网孔固有频率附近的某些频率的声波才能通过网孔到达第二个短管口，而另外一些频率的声波则不可能通过网孔．只能在小室中来回反射，因此，我们称这种对声波有滤波功能的结构为声学滤波器。选取适当的管和室进行组合．就可以滤掉某些频率成分的噪声，从而达到消声的目的。抗性消声器适用于消除中、低频噪声。阻性结构和抗性结构按照一定的方式组合起来，就构成了阻抗复合式消声器。柳钢炼铁厂A区鼓风机房的噪声治理以环保与劳保目标为出发点，考虑到机房的生产特点，采用型号GGF-6阻抗复合型消音器，该消音器是有两段串联而成的阻抗复合型消音器（见图1）。
1——阻性部分；2——尖劈层；4、6——扩张室空腔；3、5——超细玻璃棉；7——抗性部分
图1 阻抗复合型消音器结构图
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阻抗复合型消音器的特点是消音频带宽，消音量大，第一段是阻性部分，主要用于消除中、高频噪声，在这段消音器通道周围，衬贴超细玻璃棉吸声材料，由于通道截面尺寸较大，所以波长较短的高频噪声将以窄束状通过消音器、不与或很少与吸声材料发生接触，因而使消音器性能大大下降。为此，在消音器通道中间设置了一片阻性吸声层，并将该吸声层两端制成尖劈状，这样既可以减少阻力损失，又可以增加中、高频噪声的吸收效果。第二段为抗性部分，是由两节长度不同的扩张室构成。它针对扩张室对某些频率不消声的缺点，在每节扩张室内从两端分别插入等于它的各自长度的1/2和1/4的插入管，并在插入管上衬贴吸声材料。为了提高扩张室消音器的消音效果可把内插管用穿孔率高于30%的穿孔管连接起来，这样就可以使它的消音频率拉得宽一些。炼铁厂A区鼓风机房采用的阻抗复合型消音器消音量超过40 dB以上，降噪显著。
3.4 减振降噪
鼓风机在一定工况下运转时，高强度噪声分别从风机的进气口、排气口、机壳及管道等部位辐射出来。因此，在风管外面覆以防音材料和在管道上加装波纹补偿器是有必要的。 A区3台高炉鼓风机所用的波纹补偿器型号：0.6GYP1200-J·5000。该波纹补偿器补偿既可吸收管道轴向、横向、角向热变形，也吸收设备振动，减少设备振动对管道的影响，对降噪有一定的意义。
3.5 降噪保护
在声源和传播途径上无法采取措施，或采取的声学措施仍不能达到预期效果时，就需要对受音者或受音器官采取防护措施。柳钢炼铁厂对长期职业性噪声暴露的操作员配发耳塞、耳罩、头盔等护耳器。使用这些防护用品可降噪20～30dB 。
结束语
鼓风机广泛应用于冶金行业，对促进工业生产有着积极的作用。但是风机运行时产生的强烈噪声却严重地影响工作环境。它不但会损坏人的听力，同时妨碍了岗位人员之间正常的言语通讯，给安全生产带来一定的影响。噪声的控制设计要根据现场实际，因地制宜的原则，另外应尽可能采用新技术和新的成果，在不具备这样条件时，也要精心地将现有的技术合理组织和应用，以取得可观的实效。对于一般习惯做法，在风管安装送风消音器、波纹补偿器、1台机组配1台消音器等降噪措施仍需采用，至于是否可在高炉鼓风机机房内加装吸声器、挂贴吸声材料或是把整个机组罩起来还是采用什么新技术和新的成果有待我们进一步研究和设计。
参考文献
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作者背景简介：卢朝官同志2008年7月毕业后一直在柳钢炼铁股份有限公司动力车间高炉鼓风机岗位工作，风机工中级职称，先后荣获“柳钢技术能手”、“柳钢青年岗位能手”、“柳钢先进生产工作者”等荣誉称号，目前担任风机操作工、动力车间团支部书记。
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