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实验室噪音控制-集气单噪音控制
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来源:中国制冷配件网 添加人:chinazlsxy 添加时间:2005-7-14 15:19:09

为了降低维修需要及增进在化学系里同仁的工作安全度,原来53个集气罩由53部风机个别控制的排气系统,改为一个管路排气系统。新的排气系统分成四个区:北区3017Ocfm、南区11480cfm、东区9775cfm及西区的14500cfm(如图一所示),每区均使用直结式离心式风机,这些风机是专门为集气罩及类似应用所制造,每台风机30HP,每区平均静压4.85in WG,风机转速175ORPM,扣除风箱(plenum)重量,风机每台重1300lb,排气囗约35ft高,在每小时10英哩风速下,出囗速度2800fpm。

  新的管路排气系统屋外管路属PVC包覆管路,四区的管路均接入风箱,送风机则装设于混合风箱之上如图二所示,北区系统有三台风机,其它三区则各有两台。屋内原排气系统大致上不更动,只是在集气罩的排气端装上一个两速、非压力式VAV 气箱,每一个集气单加装一个手动开关(高速、低速),以保持 VAV气箱于设计流量运转。当集气单使用时,开关置于高速位置(1OOfpm面速),不用时则在慢速位置(50%高速时风量)。送风机的操作靠DDC系统控制,借着在风箱上的压力侦测器,自动依序启动,启动程序与集气单使用的数目有关。

噪音问题

  上述系统于1994年十月开始运转,新系统及其风机在集气罩使用时产生极大的噪音,即使系统已平衡,但使用者无法忍受其噪音,纷纷抱怨集气罩无法使用。初步检讨认为VAV气箱是噪音产生的原因,为了确认此点,一个集气罩的VAV气箱被换成单纯的风管,然后比对前后的噪音。结果显示,在会妨碍人们沟通的范围里(speech interference range),VAV气箱比单纯风管要安静,因此集气单VAV气箱被重新装回。

噪音分析

  为进一步了解噪音来源,分别在几个典型集气罩、送风机及风箱外气入口处量测噪音,了解噪音的频谱分布情形,并把量测结果与目前其它建筑内还使用旧系统的集气罩噪音相比较,这些量测与比较目的在了解新旧系统差别的原因,并为减噪工作提供处理方向。图三是不同噪音量测的结果,集气罩处的噪音分别在高、低速三分之二开度时量测,屋顶噪音量测在东区进行,量测点分别是在距风机马达及风箱吸气囗前12in两处,吸气囗阀门(damper)开度约是20%。使用空间噪音是否被接受的一个主观判定标准,是以会妨碍人们沟通的频率范围的噪音值来判定,这个频率范围包含500-;1000-及2000Hz频段,而所谓的全部消音效果(overall attenuation),是指送风机出口声功率位准与任一量测点处声压位准之差。前面提到的量测结果,进一步表示在表一中。由上列结果及顾问公司的报告,判定在前述三个频段内的高噪音是来自风机,可能的原因是送风机与封闭阀门(isolation damper)太接近,以致叶片受到相当大的紊流干扰所产生。

解决方案

  为找寻一个适当且经济可行的消除管路系统噪音方法,两种商业上可用的噪音控制技术被纳入考虑,一种是主动(active)数字式噪音抵消技术,另一种是被动式(passive)管路消音器法。主动噪音抵消技术需要一个在声源附近的输入麦克风,一个靠近输入麦克风且在声源下游的扬声器,以及一个在扬声器下游的误差测定麦克风。当输入麦克风把声源产生的噪音传送至分析器后,分析器马上送出一个与声源噪音相差180度向位角的信号给扬声器,以抵消声源的噪音,如果有任何的误差产生,误差测定麦克风再送一个回馈信号至分析器矫正,完成一个封闭(closed loop)的控制系统。主动控制噪音抵消系统在低频频段效果最佳(500Hz以下),由于它不属于会妨碍人们沟通的频段,因此本案舍弃使用此方法,采用被动式管路消音器法。

被动式消音器选用

  消音器的动态插入损失(dynamic insertion loss)以选择能消除500-2000Hz频段噪音者为主,消音器以不锈钢为素材,没有任何充填、包覆材,以方便日后维护与清洗;消音器消音主要靠共鸣器(resonator)与阻泥面(impedance membrane)产生,其气动特性、声学特性与结构安全性分别依ASTM E477规定及ASME、AMCA与ADC相关规范测试,以一段3英呎长的消音器(24X 36in)而言,在375Ocfm风量下的压损约是0.2in WG。在尺寸上有限制的管路区,可用两个小消音器以取代一个大消音器;以一个24X36in截面的消音器为例,价格大概是美金2000元,安装费大概是l200元(含材料)。安装消音器后,于集气罩下方再度量测噪音,1000Hz频段噪音至少降低了15dB,2000Hz频段则至少降低了l2dB。

结论

  在处理集气罩排气系统时,噪音控制的方法应在设计阶段便考虑,ASHRAE的噪音与振动控制应用手册可提供宝贵指引, 而所有自集气罩到送风机排气端的噪声源都应一一了解。管路应预留未来扩充的空间,而管路系统所选定的操作静压与VAV气箱,对噪音产生影响很大,因此VAV气箱随附的噪音指导手册应尽量遵行。风箱的设计与安装对噪音也有影响,最好是在其下方有防振垫片,而管路接口最好使用耐候、具挠性的接头。风机的选用在噪音控制上可能居关键地位,虽然直结式维修方便,但在噪音控制上可能较不能调整。

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