傾斜蝸舌對離心風機降噪影響的試驗研究(2)

3． 3． 2 最佳傾斜蝸舌安裝間距的探索試驗
通過對 7 種傾斜蝸舌的試驗得到了最佳傾斜蝸舌 A3， 而且發現在安裝間距 A 與 B 之間存在一個最佳安裝間距 t， 可在保證原風機氣動性能的前提下取得最佳的降噪效果。為此我們又做了調整
安裝間距 t 的試驗， 先后試驗研究了 t1、 t2 和 t3(A ＜ t1 ＜ t2 ＜ t3 ＜ B)3 種不同蝸舌安裝間距下風機的氣動性能和噪聲特性。將蝸舌繞固定軸旋轉至所需要的安裝間距位置， 旋轉后蝸舌的位置如圖 6 所示， 表 5 為裝配后蝸舌 A3 的安裝距離實際測量尺寸與設計尺寸的最大偏差值。
試驗表明不同安裝間距下風機氣動性能 3 次試驗數據基本一致;噪聲在安裝間距為 t3 時， 個別工況點差距較大， 最大可達 1． 2dB(A)， 見圖 7。在試驗風機裝置相同的情況下， 引起試驗結
果存在差異的原因應是:
(1)由測量壓力、 溫度、大氣壓、 流量、 轉速、 功率及噪聲等儀表讀數引起的系統誤差;
(2)由試驗蝸舌與風機裝配的差異引起的誤差。為此在比較分析試驗結果時， 取各蝸舌三次重復試驗的加權平均值。
3． 4 試驗結果及分析
3． 4． 1 蝸舌傾角對風機氣動性能和噪聲的影響
(1)蝸舌安裝間距 t 為 A 時， 蝸舌傾角對風機氣動性能和噪聲的影響改變蝸舌傾角， 對應的 3 種蝸舌為 A1、 A2、A3， 氣動性能與原風機對比如圖 8 所示。隨著蝸舌傾角的增加， 氣動性能基本保持不變， 但風機工況范圍略有減小;噪聲對比如圖 9 所示， 除了傾斜蝸舌 A1 在流量 Q = 25． 27m 3 /min 處噪聲比原風機略有所增加， 其它傾斜蝸舌在整個流量工況下均可降低噪聲;隨著蝸舌傾角的增加， 噪聲依次降低。蝸舌傾角為Ⅲ時(即蝸舌 A3)， 風機的降噪效果最好;在 A1、 A2、 A3 3 個傾斜蝸舌中， 綜合考慮氣動性能和降噪特性， A3 為最佳， 整個工況范圍內平均降低噪聲約 3． 3dB(A)， 高效點處噪聲降低約 3． 4dB(A)。
圖 10 示出 B1、 B2、 B3 3 種傾斜蝸舌風機的氣動性能與原風機的對比。隨著蝸舌傾角的增加， 氣動性能下降較明顯， 風機工況范圍略有減小;噪聲對比如圖 11 所示， 隨著蝸舌傾角的增加， 降噪效果更好;在蝸舌傾角為 Ⅱ 的基礎上再增大蝸舌傾角對風機氣動性能和噪聲特性影響不再顯著。因為安裝了 B1、 B2、 B3 的風機氣動性能較原風機都有明顯下降， 所以這3 種傾斜蝸舌方案均不可取。

3． 4． 2 蝸舌安裝間距 t 對風機氣動性能和噪聲的影響
(1)蝸舌傾角為 I 時， 安裝間距 t 對風機氣動性能和噪聲的影響改變蝸舌安裝間距， 對應的 3 種蝸舌為 A1、B1、 C1， 氣動性能與原風機對比如圖 12 所示。隨著蝸舌安裝間距的增加， 氣動性能下降， 在整個工況范內， 效率和全壓最大平均下降約 2% 和 106Pa;風機工況范圍略有減小;噪聲對比如圖 13 所示， 降噪量隨著蝸舌安裝間距的增加而增加。蝸舌安裝間距為 C 時(即蝸舌 C1)， 風機的降噪效果最好， 但氣動性能較差。

通過以上分析， 在蝸舌安裝間距為 A 時風機氣動性能和原風機一致， 而在安裝間距為 B 時會突然下降很多， 在間距為 C 時則下降更多(間距 A ＜ B ＜ C)。噪聲則是隨安裝間距的增加而降低。由此可知， 在安裝間距 A 與 B 之間存在一個最佳間距 t， 在保證風機的氣動性能與原風機一致的狀態下， 噪聲最低。
由以上試驗結果分析可知， 7 種傾斜蝸舌中蝸舌 A3 最為滿足設計要求， 即在保證風機氣動性能基本不變的前提下， 取得了較好的降噪效果;采用蝸舌 A3 通過調整蝸舌安裝間距 t 會取得更好的降噪效果。
(2)采用最佳傾斜蝸舌 A3， 安裝間距 t 對風機氣動性能和噪聲特性的影響采用最佳傾斜蝸舌 A3， 依次增加蝸舌安裝間距 t， 對應的間距為 t1、 t2 和 t3， 風機的氣動性能對比如圖 14 所示。氣動性能在小流量和高效點區域差別較小， 在大流量工況區域隨蝸舌安裝間距的增加風機的氣動性能開始降低。
從圖15 示出的風機的噪聲特性比較可知， 采用最佳傾斜蝸舌 A3， 增加安裝間距后， 在小流量和高效點處可以降低噪聲， 在大流量處， 噪聲大于最佳傾斜蝸舌 A3 噪聲。在 t1、 t2 和 t3 三種蝸舌安裝間距下， 風機的降噪特性基本一致。蝸舌間距為 t1時， 風機在整個變工況范圍內的降噪效果最好， 噪聲比原風機平均降低約 4． 23dB(A);在高效點處，噪聲比原風機降低 5 dB(A)。綜合考慮氣動性能和噪聲特性， 蝸舌安裝間距 t1 最佳， 說明葉輪出口流動混合較均勻， 氣流對蝸舌的沖擊較小［ 4 ］ 。
3． 4． 3 傾斜蝸舌降噪頻譜分析
圖 16 示出不同流量下 A 計權噪聲頻譜， 改變蝸舌傾角和安裝間距， 降低了風機基頻及其高次諧波的峰值， 同時也降低了寬頻噪聲中中低頻部分幅值。傾斜蝸舌有效抑制了蝸舌表面的基頻壓力波動， 使葉輪出口氣流到達蝸舌處周向混合比較均勻， 對蝸舌沖擊程度比較小， 從而降低基頻及其高次諧波。
4 結論
(1)隨著蝸舌傾角和安裝間距的增加， 風機的氣動噪聲下降;蝸舌傾角與蝸舌和葉輪之間間距對氣動性能是相互影響的， 不具有單一性;
(2)增加蝸舌傾角， 有利于降低基頻和高次諧波幅值;增加蝸舌間距， 減小了氣流對蝸舌的沖擊， 降低了寬頻噪聲中中低頻部分幅值;
(3)傾斜蝸舌 A3 在安裝間距為 t1 的狀態下，風機可保證與原風機氣動性能基本一致， 降噪效果最佳， 在風機整個工況范圍內， 平均可降低噪聲約4．2dB (A)， 在高效點處， 可降低噪聲約5dB (A)。