原標題：低噪音羅茨風機設計
山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。
為了提高羅茨風機性能、降低噪聲污染、滿足環保要求,工程師們想盡了各種對策。錦工小編從羅茨風機噪聲源著手,在設計方面提出降低噪聲的一些方法。
設計回流孔
在機殼出風端未過轉子中心處開一定的U形條孔, 可以減輕出風口端的壓力爆發,在葉輪與機殼、墻板所形成的容腔即將進入密閉狀態時,使出風口的高壓氣體有少量部分能回流入容腔,并使容腔與出風口氣室形成一定的壓力平衡。同時,當葉輪繼續旋轉時,容腔體積變小,壓力增加,又可使得密閉容腔在大量排出氣體前能通過回流孔預排,這樣既可減少“死角”氣體的渦流噪聲,又可減少排氣時由于壓力過于釋放造成的沖擊噪聲 。
設計異形進出風口
傳統羅茨鼓風機的進出風口為矩形口,吸氣時,整個葉輪外圓同時進入密封區,使氣體突然關閉,排氣時葉輪外圓又同時打開,則高壓氣體突然釋放,使得吸入和排出氣體時都會產生高噪聲并伴有較大振動。將進出風口設計成異形口,吸入時的密封和排出時的打開基于開口面積由最大到零和由零到最大,均為漸變,從而延緩了進排氣口氣體壓差的變化率,起到削減周期性排氣沖擊噪聲的作用,因此使噪聲低而平穩。。
轉子串接設計法
葉輪一般作為一個整體與軸聯接,若將葉輪沿軸向分成幾段,則構成串接轉子。每段葉輪具有相同的葉型、直徑,甚至相同的長度。串接時,相鄰兩段葉輪周向錯開一定的角度(兩葉錯開90°,三葉錯開60°) ,并在機殼內或葉輪段間設置隔板,將其隔成相應的段,每一段的工作情況都與單臺鼓風機相似。由于各段葉輪的工作過程有一定的時間差,使氣流脈沖減少,與同長度的單一葉輪相比總排氣流量不變而脈動變得更加平穩,噪聲也相對較低。
設計扭曲葉輪
羅茨風機葉輪輪齒一般與軸線平行,即直齒狀,這樣加工、檢測就比較方便,但隨著加工技術的發展,還是應設計成扭曲葉輪,即斜齒狀,因為這樣可以增加嚙合線長度。 扭葉羅茨鼓風機工作平穩、輸氣脈動小、噪聲低,而且工作時具有內壓縮過程,與直葉羅茨鼓風機相比效率高、能耗低,是羅茨風機傳統的替代產品。
葉輪曲線的CAD 設計法
葉輪作為羅茨鼓風機的心臟零件,表面形狀至關重要,氣體是通過兩個葉輪表面的嚙合,來進行吸氣與排氣的。為了使這對葉輪能正常嚙合,葉輪曲線一般都設計成漸開線、擺線或圓包絡線。基于設計及制造工藝,傳統葉輪一般設計成單一型線,通過數學方法計算出各種參數,包括中心距、基圓、壓力角、起始嚙合角等。隨著計算機及數控技術的發展,CAD 設計軟件和數控編程軟件功能也越來越強大,應充分利用軟件資源,對葉輪曲線進行分段、組合設計,改掉以往的單一曲線,通過CAD 進行模擬、仿真,保證葉輪在任何情況下嚙合時均可有相對固定的間隙。因為這種組合曲線在現代的數控機床上編程、加工已不是難事。均勻的葉輪間隙不僅能大大提高平穩性、降低噪聲,而且還能保證風量、振動、壽命等重要的機械性能。
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羅茨風機噪聲含有多種“成分”。錦工風機從噪聲產生機理分析，羅茨風機噪聲主要由氣動噪聲、機械噪聲和電磁噪聲等幾部分組成，其中氣體動力性噪聲具有強度高、危害大的特點，是羅茨風機的主要噪聲污染源。從噪聲傳播途徑分析，羅茨風機噪聲由空氣噪聲和結構噪聲兩部分組成，空氣噪聲通過進氣口、排氣口、機殼、管壁等輻射與傳播，結構噪聲通過機殼、管壁與基礎等傳播，結構噪聲容易造成物體振動并激發二次空氣噪聲。羅茨風機噪聲傳播途徑如圖1所示。
1.基礎結構噪聲 2.機殼與管壁噪聲 3.氣流噪聲
圍介質造成了壓力脈動，形成了氣動噪聲。當風機葉輪逐個掃過進氣口與排氣口時，氣體受到周期性擾動，引起壓力脈動，同樣產生了噪聲。由于風機葉輪與機殼之間圍成封閉的基元容積，在基元容積與排氣口連通一瞬間，風機排氣口的高壓氣體向基元容積快速回流，使氣流受到劇烈沖擊與壓縮造成壓力脈動，形成了強烈的氣動噪聲。旋轉噪聲具有確定的基頻，計算式為f1=Z·n/30（Hz），其中Z為葉輪數，n為轉速（r/min）。
渦流噪聲又稱紊流噪聲，是氣體渦流運動產生的一種非穩定流動噪聲。在葉輪及機殼流道表面，尤其在氣流突然減速或速度方向發生突變的部位，氣體附面層發展到一定程度就會發生脫離，形成漩渦。內泄漏氣體的流動方向與主氣流方向相反，也會在泄漏間隙兩端產生漩渦。由于氣體具有粘滯性，氣流漩渦產生后還會在流動過程中進一步分裂，形成一系列更小的渦流。
除了上述旋轉噪聲和渦流噪聲外，氣動噪聲還包括共鳴聲。由于葉輪旋轉和氣流渦流運動等因素的影響，氣體壓力在很寬的頻率范圍內脈動。這種脈動與進（排）氣腔發生聲學上的共振，產生共鳴聲。當共鳴聲通過進、排氣口輻射時，顯著增強氣動噪聲的某些共振頻率成分。
機械噪聲主要來源于機殼的振動，使機殼發生振動的原因主要有兩個：①葉輪的轉動不平衡力，通過傳動構件轉移到機殼上，對機殼產生周期性的激勵；②機殼內的渦流強度所決定的壓力脈動，常與葉片的基頻（即葉片通過頻率）有聯系，也對機殼產生周期性的激勵。風機的風壓越高，這一激勵源越不能忽視。此外，電動機、基礎振動和管路振動也會產生機械噪聲。
幾種典型的羅茨風機噪聲頻譜特性如圖2所示，其特點是中低頻噪聲峰值突出，高頻噪聲成分逐漸減弱。羅茨風機轉速一般為490～3000r/min，旋轉噪聲基頻為49～300Hz，使風機噪聲呈現低頻特征。渦流噪聲以中高頻成分為主，具有寬頻帶特性。共鳴聲對中頻噪聲影響較大。
羅茨風機噪聲與風量、轉速、壓力等參數有關。一般情況下，風機風量、轉速與壓力升高，噪聲增大。實驗證明，當轉速與壓力相同時，風量增大一倍，噪聲增強約6dB(A)；壓力每升高一個大氣壓，噪聲增強約3~4dB(A)；如果轉速增加一倍，則噪聲增強約6~10dB（A）。
測量羅茨風機噪聲的目的就是為了對被測對象進行噪聲等級的分析、評價或聲源識別，以便采取適當的措施進行噪聲控制。通常羅茨風機的噪聲識別方法有現場測量法、聲功率測量法、表面振動測量法等，其中，現場測量法是工程實際中常用的方法。
現場測量法通過對數據、頻譜的分析確定主要的噪聲輻射源，方法簡便，測量結果能真實反映風機的振動與噪聲水平，但易受環境的影響。聲功率測量法反映噪聲源輻射強度與輻射特性，避免了聲壓級易受測量距離和測量環境影響的缺點。振動測量法是根據羅茨風機的表面振動速度來估計表面輻射聲功率，主要困難在于羅茨風機零部件輻射比的確定，需要測量較多的數據和進行大量的計算。
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原標題：羅茨風機噪音分析及降噪措施
山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨風機、羅茨鼓風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。此類產品已廣泛應用于電力、污水處理、環保、化工、鋼鐵、建材、農藥、制藥等行業。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。
羅茨風機是一種典型的容積式鼓風機，它依靠轉子容積的改變，將原動機所加入的機械能轉變為氣體的壓力和動能。與離心式鼓風機相比較，它具有壓頭高、流量受阻力影響小，供風穩定等優點，但在使用的過程中普遍存在著效率低、噪聲高的缺點。
羅茨風機在工廠使用相當普遍，由于風機產生較大的噪音惡化了勞動條件，污染了生活環境，因而日益引起人們對風機噪聲的重視。在綜合各種應用實例的基礎上，提出了各種降低噪聲的方。
羅茨風機噪聲源
羅茨風機含有多種噪聲源，其輻射主要部位有：
1、進氣口和出氣口輻射的空氣動力性噪聲；
2、機殼及電動機、軸承等輻射的機械噪聲；
3、基礎振動輻射的固體聲；
在這幾部分噪聲中，進出口部位輻射的空氣動力性噪聲最強。
羅茨風機噪聲控制的一般方法
對于現場使用的風機可根據風機噪聲的大小，現場條件和降噪要求選用不同的控制措施，一般可概括為安裝消音器、加裝隔音罩和改造風機房或進行管道包扎等措施。
1、機械噪聲控制方法
對于羅茨風機的機械噪聲，控制的方法主要是提高裝配的精度；更換舊的滾珠軸承，或用滑動軸承來代替滾動軸承，使轉子處于動態平衡；以彈性聯軸節連接電動機和鼓風機；加強對設備的維修養護，以及加油潤滑，擰緊連接的螺栓，更換損壞的零部件等等。這些對減弱噪聲均是有效的。
2、氣動噪聲的一般控制方法
1）.安裝消聲器：由于一般情況下，從風機進氣口和排氣口輻射的空氣動力性噪聲比從其他部位輻射的噪聲要高10–20分貝。因此，控制風機噪聲時，首先應在進氣和排氣管道上安裝適當的消聲器。
2）.建立隔聲罩：采用隔聲罩措施，就是將整個風機組用密閉的隔聲罩圍包起來。隔聲效果好，但采用密閉隔聲罩，就帶來機組散熱問題。主要冷卻形式有：自扇通風冷卻法、負壓吸風冷卻法、罩內空氣循環通風冷卻法和外加機械通風冷卻法等。
3）.改造風機房：如果風機組有專門的風機房，則可以綜合現場情況，采取將已有的風機房改造成隔聲間的方法。即把風機封閉在風機房內使其噪聲傳不出去。主要技術措施是采用隔聲門、隔聲窗、隔聲屏和墻壁隔聲，應用合適的吸聲材料等。
4）.管道包扎：為了減弱從風機風管上輻射出來的噪聲，可以對管道施行包扎，隔絕噪聲由此傳播的途徑。
5）.隔振：綜合考慮安全、穩定和維護方便等因素，設計選用適當的隔振器，以便消除機器與機組之間的剛性連接，從而達到降低固體振動噪聲的目的。也可以挖防震溝來代替基礎隔振，可取得一定效果。
綜上所述，只要選擇合理的處理方法，是能在一定基礎上降低羅茨鼓風機的大部分噪音的。
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羅茨風機是工廠生產中普遍采用的送風設備，但羅茨風機的噪聲污染也十分嚴重，對環境和人體都造成了很大的危害。 因此，如何降低羅茨風機的噪聲，解決其環境污染和擾民問題，就顯得尤為重要。
一、羅茨風機噪聲的形成
羅茨風機噪聲主要來源于機械噪音、電磁噪音以及氣流噪音等三方面。 機械噪音是機械內部的齒輪、軸承的運轉以及機身的震動加上摩擦與沖擊產生的。 氣流噪音則是由于風機里風葉的旋轉對空氣產生擠壓并且帶動氣流形成渦輪狀所產生。 在這幾個因素當中，以氣流噪音的強度最高，對人體的危害最大。
二、羅茨風機降噪的治理原則和方法
通過實際對羅茨風機的使用， 以及頻譜分析了解噪聲所在的源頭部位，不但能夠使風機噪聲的調查與測量更具目的性，還能為風機噪聲的控制和治理提供科學依據。 通過近幾年來在羅茨風機降噪方面的實踐，以下方法可以有效的控制羅茨風機的噪聲污染：
1、選擇合理的風機形式。
因為同一個系列的風機，如果風壓和風量大的話，噪聲也必然會隨之變大。 而且，風機余量過大不但消耗電能，還必須得有與之對應的管網和運行制度匹配才能降低噪聲。 對待同一個型號的風機，如果性能允許的話，應該盡可能的選擇低轉速的風機，當風機到達一定流量的時候應該減少轉速，從而達到降低噪聲的目的。
2、設置圍護結構
在機組的周圍設置圍護機構，可以有效的阻攔風機的噪聲傳到室外，使噪聲限制在一定的范圍內。 這種方法不管是在新建廠房還是在治理噪聲的時候都是簡單易行的。 機組的圍護結構通常使用厚重的材料， 比如 240 厚的磚墻，200 厚的加氣混凝土砌塊等，盡量避免設置直接的通風口或者其他傳聲口，以提升圍護結構的封閉性與隔聲能力。 當然，也可以采用全封閉的風機隔聲間，并在隔聲間的內壁加裝 60 毫米厚的微孔泡沫塑料； 墻壁間隙和風道位置填充毛氈，以吸收噪聲。 另外，為了使值班人員能盡量降低風機噪聲對人體的損害， 還應該設置具有隔音功能的值班室，值班室內應該安裝能實時顯示溫度、風壓、和電動機電流等工作狀況以及擁有啟動、停止、故障報警等功能的遠距離機電一體化智能自動控制系統，以實現人機分離。
3、合理處理管道系統
風機噪聲會透過風管進行傳播，因此，合理的處理管道系統也是風機噪聲治理的方法之一。 對風管的處理主要有以下幾種方法：
3.1、如果條件允許的話，可以適當對風管內壁進行加厚處理，來增加管道的剛度，減少因為震動而引發的再生噪音，比如加裝4-6 毫米的鋼板等。
3.2、對風管的彎頭或者接頭進行柔性處理，這種做法可以減少因為氣流沖擊引發的噪音。 在管道穿墻處和與支架接觸的地方加裝彈性軟墊和做柔性管段等措施，支架應有足夠的剛度，支架和地面接觸處應該做好減震處理。對于減震降噪都有著良好的效果。 管道支架應有足夠的剛度，支架和地面接觸處應該做好減震處理。
3.3、條件允許的情況下，減小風速、加大管徑。 這不僅有助于降低氣流噪音，還能使消聲器在實際中發揮出更好的性能。
3.4、在風管的外壁加設阻尼材料。當高速的氣流通過管壁時，會撞擊管壁形成高頻的震動，在外壁加設阻尼材料，可以有效的降低震動頻率。 比如在管道外壁裹草繩，或者直接在管道外壁上安裝一個木罩，木罩內填充鋸末等，都有很好的效果。 阻尼材料最好選用防腐、防火的無機材料，例如礦物棉、珍珠巖等。
4、基礎減震
風機在運轉過程中會產生強烈的震動與機械噪音，震波再通過風機機身傳到其他的構件上，人在風機旁就會感到地面傳來很強的震感。 為了減少機械震動，應提高設備的精密化程度，以改善風機的運轉狀況，從而減少風機和其他傳遞媒介的藕合。 降低機身經過地面傳導的震動， 可以采用單獨設置設備基礎的辦法，使機身和機房地面等隔離開來，比如在基礎的周圍設置減震溝或減震槽等。 或者，也可以用一些彈性材料，比如彈簧減震器做為機座的隔震裝置。 這種辦法在很多工程中都被采用，且效果良好。
5、建筑措施
降低羅茨風機的噪聲，也可以采取建筑措施，這種方法不僅設計簡單，而且，在施工方面也比較方便。 常見的建筑措施有：為風機設置一個獨立的機房； 在機房內建立隔音較好的值班室，以供值班人員聯系和休息，值班室應該避免將門窗朝向機房；吸風口應該設在對環境沒有影響的位置上， 進風道則盡量安置在地下，其上方要設立厚重的蓋板；放風口的噪音很大，對環境的污染比較嚴重，可以建造一個消聲坑或者排氣消聲室。 也可以根據實際環境，把排風口安置在機房外面的土坑里或者水溝里。
6、設置消聲器
在風機進氣管道和排氣管道上安裝消聲器是風機噪聲治理中一個有效的措施，它可以有效的較低氣流噪音。 消聲器在種類和選取上有一定的原則，常見的與風機進、排氣管道配套的消聲器有：適用于中高頻的阻性消聲器、中低頻的抗性消聲器、低中頻寬帶消聲的微穿孔板消聲器以及及組合型專用消聲器等。
如需了解更多羅茨風機降噪信息，請致電曼式聲學方案設計部 400-1179-809
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