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摘要：著重探討了中功率段（220～1500kW）通風(fēng)機合理選擇其驅(qū)動電機電壓等級的技術(shù)經(jīng)濟意義。提出了中等功率段通風(fēng)機節(jié)能調(diào)速在目前階段比較適用的“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓中功率電機&dquo;方案（高-低壓方案），并針對方案應(yīng)用低壓中等功率變頻器需要注意的周邊相關(guān)技術(shù)問題作了簡要說明。   1  引言 中等功率等級的風(fēng)機（220～1500kW）應(yīng)用面很廣。其中很大一部分的風(fēng)機需要變工況運行。以往由于電機調(diào)速手段的落后，風(fēng)機的變工況（流量、壓力）調(diào)節(jié)，主要采用出、進口導(dǎo)葉擋板調(diào)節(jié)、液力耦合器調(diào)速、電磁滑差調(diào)速、串級調(diào)速和轉(zhuǎn)子回路串電阻等作為變工況運行的調(diào)節(jié)措施，這些調(diào)節(jié)方式不是耗能嚴重，就是存在調(diào)節(jié)性能差、運行可靠性低等缺點。近年來，交流變頻調(diào)速技術(shù)已日趨成熟，并已成為大多數(shù)風(fēng)機裝置設(shè)計、運行人員的首選節(jié)能調(diào)速運行方案。 作為一種高效調(diào)速節(jié)能技術(shù)手段，變頻調(diào)速方案在低功率段（220kW以下）風(fēng)機裝置中得到了日益廣泛的應(yīng)用，其主要得益于近階段交流低壓變頻技術(shù)的日益成熟和其性價的不斷提高，由此也給廣大用戶帶來的良好的節(jié)能收益回報。相比較而言，中功率段風(fēng)機由于我國電網(wǎng)配電電壓等級的單一性，加之用電端功率220kW以上電機電壓等級通常只有6kV或10kV可供選擇（3kV已逐步淘汰），這使得該功率段若采用變頻調(diào)速，只能采用對應(yīng)電壓等級的高壓變頻裝置。而目前國內(nèi)市場上中功率段6kV和10kV的高壓變頻器的單位功率價格通常要達到（1500～2500元/kW），高出同等級功率低壓變頻器的單位價格（300～500元/kW）數(shù)倍之多；使中功率段的風(fēng)機采用變頻調(diào)速的成本甚高，一次投入過高而回報期又相對較長，成為阻礙變頻調(diào)速這一優(yōu)勢技術(shù)推廣應(yīng)用的價格壁壘。從技術(shù)層面來考察，高壓變頻器產(chǎn)品目前存在的技術(shù)程度復(fù)雜，技術(shù)成熟度不足，特別是運行可靠性方面還有待成熟完善，再加上用戶對產(chǎn)品技術(shù)認識不足等原因，使高壓變頻器的應(yīng)用也存在著一定的技術(shù)壁壘。這些均成為目前高壓變頻技術(shù)在風(fēng)機調(diào)速節(jié)能領(lǐng)域推廣應(yīng)用的主要制約因素。 本文的主要目的是探討如何通過合理的選擇中功率段風(fēng)機驅(qū)動電機系統(tǒng)的電壓等級，從而設(shè)計組合技術(shù)成熟、投資經(jīng)濟性良好的中功率段風(fēng)機變頻調(diào)速。 2 技術(shù)及經(jīng)濟意義 2.1 技術(shù)意義 交流低壓變頻是現(xiàn)階段成熟的技術(shù)，對于變頻器而言，其工作電壓的高低主要取決于變頻器內(nèi)PWM主回路逆變器件的耐壓水平。目前690V以下低壓變頻器主流型逆變器件一般采用的耐壓水平1200/1700V的IGBT模塊。這個電壓等級的IGBT技術(shù)目前已相當(dāng)成熟穩(wěn)定，并已被作為低壓逆變的主導(dǎo)器件而廣泛應(yīng)用。由于大多數(shù)低壓變頻器的逆變主回路為同一設(shè)計類型，其輸出功率等級由IGBT耐壓和工作電流等級所決定。目前，國內(nèi)對630kW以下低壓變頻器的制造和供貨不存在任何問題；國外品牌的低壓變頻器普遍已達800～1500kW的功率等級，個別品牌最高可達2800kW。 低壓變頻器屬于技術(shù)比較成熟的產(chǎn)品，國外應(yīng)用低壓變頻器在風(fēng)機調(diào)速運行的歷史已將近30余年；國內(nèi)在這方面的應(yīng)用也有20年以上。根據(jù)某國外主流品牌低壓變頻器廠商介紹，其目前主導(dǎo)產(chǎn)品的平均無故障工作時間已達50000h以上，產(chǎn)品可靠性相當(dāng)高。對于國內(nèi)變頻器廠商而言，大部分生產(chǎn)廠商目前已渡過了技術(shù)有欠成熟、產(chǎn)品質(zhì)量不甚穩(wěn)定的初創(chuàng)期，產(chǎn)品質(zhì)量和運行可靠性也達到了一定的水平。在中功率段風(fēng)機調(diào)速節(jié)能應(yīng)用方面，國內(nèi)外各大品牌的低壓變頻器均有著大量成熟的應(yīng)用案例。 表1所列為目前國內(nèi)市場可提供中功率段低壓變頻器品牌及相關(guān)型號。     表1國內(nèi)市場中功率等級低壓變頻器主要品牌/型號 廠商品牌 型號 主要技術(shù)參數(shù) VACON NXP/NXDRIVE 380～690V，3-PHASE，160～1500kW TIGERPOWER   TP3000 400～690V，3-PHASE，75～800kW ABB ACS800 380～690V，3-PHASE，200～2800kW SIEMENS   G150 380～690V，3-PHASE，75～1200kW SCHNEIDER  ATV38/ATV68 400～500V，3-PHASE，75～630kW 說明：630kW以下功率等級變頻器，國內(nèi)能夠訂制的變頻器生產(chǎn)商較多，本表不予列舉 2.2 經(jīng)濟意義 交流低壓變頻系統(tǒng)應(yīng)用于中功率風(fēng)機調(diào)速具有良好的經(jīng)濟性。目前國內(nèi)除了一些特殊的電力終端用戶（如煤礦、油田）外，用戶設(shè)備終端電壓等級，不外乎低壓380V和高壓6kV、10kV三種。我國現(xiàn)行的低壓等級通用電機的最大機座號為H355，中功率段風(fēng)機驅(qū)動通常選用6～10kV電機，對應(yīng)這個機座號的極限電機功率也就是220kW左右。超過這個機座號通常只能選用6kV或10kV電機；而風(fēng)機設(shè)計和運行單位，一般也試圖通過提供終端用電設(shè)備的電壓等級，降低電機系統(tǒng)運行線路損耗和提高系統(tǒng)效率。這幾方面的原因，使目前H355機座（對應(yīng)功率等級～220kW）以上的風(fēng)機驅(qū)動電機全采用6kV或10kV的電壓等級。而對于許多需要變工況調(diào)速運行的風(fēng)機而言，正是這種不恰當(dāng)?shù)剡x擇，成為應(yīng)用變頻調(diào)速這一高效節(jié)能調(diào)節(jié)手段的技術(shù)障礙。由于高壓變頻器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造技術(shù)難度高，同一功率等級的高壓變頻器與低壓變頻器價格又相差懸殊。這也意味著如果作為一種節(jié)能投資，采用高壓變頻方案要比采用低壓變頻方案的一次投入大數(shù)倍，投資回報周期相應(yīng)也要長得多。這也使一些有著應(yīng)用低壓變頻節(jié)能經(jīng)驗并產(chǎn)生實際經(jīng)濟收益的用戶，難以確立采用高壓變頻器應(yīng)用于風(fēng)機節(jié)能調(diào)速的信心。同時技術(shù)程度的相對復(fù)雜，部分廠家產(chǎn)品實際運行中所反映性能不甚完善，甚至影響系統(tǒng)安全可靠運行等因素，也成為高壓變頻器推廣應(yīng)用的主要障礙。 因為受到逆變功率器件制造水平限制，高壓交流變頻核心部分的高壓逆變的實現(xiàn)要比低壓變頻逆變困難和復(fù)雜得多。目前比較成熟的高壓逆變實現(xiàn)方案不外乎多重化單元串聯(lián)、三電平箝位和功率元件串聯(lián)等幾種。而無論通過哪一種方式實現(xiàn)高壓逆變，其構(gòu)成與低壓逆變相比復(fù)雜得多。由此也就不難理解為什么相同功率等級的高壓變頻器與低壓變頻器的市場價格要相差3～5倍甚至更多。同時由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，從系統(tǒng)工程角度來講，要使高壓變頻器產(chǎn)品達到一定可靠性，實際要比低壓變頻器困難得多。大量運行實踐的總結(jié)也印證了這一點。另外對于類似于不允許計劃外停機的某些高可靠性要求場合，低壓變頻器也可以比高壓變頻器更方便、更容易和更經(jīng)濟地實現(xiàn)系統(tǒng)備用冗余（如工頻應(yīng)急旁路）。 表2是一個500kW風(fēng)機驅(qū)動電機采用3種常用典型調(diào)速方案的技術(shù)經(jīng)濟性的簡單比較。從中得出，“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓電機&dquo;方案（所謂“高—低方案&dquo;）是最佳選擇的結(jié)論。如果考慮高壓變頻和液力耦合器調(diào)速方案相比，低壓變頻調(diào)速方案較低的動態(tài)維護費用的支出，低壓變頻器方案的優(yōu)勢將更為突出。 表3所列，是國內(nèi)幾位從事電氣傳動行業(yè)知名專家，比較一致提出的對中功率交流變頻調(diào)速系統(tǒng)推薦采用的電壓等級，從技術(shù)經(jīng)濟性角度考察是相當(dāng)合理的。 綜上所述，對于220～1500kW的中功率段風(fēng)機調(diào)速，采用“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓電機&dquo;（高—低方案）的技術(shù)方案，其在技術(shù)方面是成熟可行的；如果從投入產(chǎn)出等方面綜合考察方案的經(jīng)濟性，也較其他方案具有明顯的成本和經(jīng)濟優(yōu)勢。 3 注意的相關(guān)問題 中功率段風(fēng)機采用低壓變頻器調(diào)速方案實際應(yīng)用中，必須充分考慮中功率段低壓變頻器的技術(shù)特點及其應(yīng)用現(xiàn)場條件和用戶對諸如電磁兼容性方面的要求，采取適當(dāng)必要的周邊技術(shù)保障措施，以使方案得到可靠和完美的實施。 3.1 諧波和干擾問題 諧波和干擾是應(yīng)用變頻器必須要關(guān)注的問題。每個變頻器都是工作時的一個諧波源，如果不采取相應(yīng)的技術(shù)措施，變頻器運行時會對電源系統(tǒng)和周邊設(shè)備產(chǎn)生不良影響。由于諧波發(fā)生量和產(chǎn)生的電磁干擾強度與變頻器的功率密切相關(guān),對于功率在220kW以上的中功率段變頻器，抑制其對電網(wǎng)系統(tǒng)的諧波注入和對周邊設(shè)備的電磁干擾顯得尤其重要。否則將很可能使接于變頻器同一供電電源下的其他設(shè)備和周邊的電磁敏感設(shè)備（典型的如弱電控制設(shè)備）的工作異常。以下技術(shù)措施可根據(jù)現(xiàn)場條件和要求獨立或組合使用，對于中功率段低壓變頻器的諧波和干擾抑制相當(dāng)有效。     表2 典型500kW風(fēng)機驅(qū)動電機調(diào)速方案經(jīng)濟技術(shù)性能比較   10kV高壓變頻 調(diào)速方案 高-低壓變頻器方案 液力耦合器調(diào)速方案 附 注   系統(tǒng)組成 10kV高壓保護柜 +10kV多重化 高壓變頻器 +10kV高壓電動機   10kV高壓保護柜 +10/0.66kV 干式變壓器 +0.66kV低壓變頻器 +0.66kV低壓電動機 10kV高壓保護柜 +10kV高壓電動機 +液力耦合調(diào)速器   說明： （1)未計入配套土建和連接電纜等相關(guān)費用。 （2）按市場平均價估算。     系統(tǒng)投資 成本估算 高壓保護柜：4.5萬元 高壓變頻器：90萬元 高壓電動機：16.8萬元 系統(tǒng)估算價：107萬 高壓保護柜：4.5萬元 干式變壓器：12.8萬元 低壓電動機：12.5萬元 低壓變頻器：22.4萬元 系統(tǒng)估算價：52.2萬 高壓保護柜：4.5萬元 高壓電動機：16.8萬元 液力耦合器：10萬元 系統(tǒng)估算價：31.3萬元 運行后每年 節(jié)約電費額 約70萬元 約70萬元 約45萬元 估算條件： （1）節(jié)約電費以入 口擋板調(diào)節(jié)方案為 參考估算依據(jù)； （2）風(fēng)機平均工況 運行按額定風(fēng)量的 80%估算； （3）年運行時間以 7000h估算； （4）電價以0.60元/kW&middo;h估算。 投資回收期  　約18個月 約10個月 約8個月 在役10年靜態(tài) 節(jié)約電費總額 約700萬元 約700萬元 約450萬元 在役10年靜態(tài) 投入產(chǎn)出比 　 　約１：6.5   約1：13.4   約1：10 在役10年 靜態(tài)計算收益       約600萬元        約650萬元       約400萬元 系統(tǒng)可靠性     稍差         好 差           — 可維護性 不良 最好         差 系統(tǒng)冗余成本      高         低       不能實現(xiàn)  說明：不計入各方案的在役動態(tài)維護性支出費用。                  表3 中、大功率段風(fēng)機驅(qū)動交流變頻調(diào)速系統(tǒng)推薦的工作電壓等級      推薦調(diào)速系統(tǒng)電壓等級（kV）            備 注      220～500           0.4   優(yōu)先推薦電壓等級:  0.4、0.69、6.0、10.0(kV)      500～800          0.66/0.69      800～1600          0.66/1.14      1600～2500          3.0/6.0      2500以上          6.0/10.0    (1)單獨設(shè)置變壓器,使變頻器電源與用戶其他設(shè)備的低壓電源隔離。目的之一是提供足夠的輸入阻抗，與變頻器電纜寄生電容組成LC濾波器，將電網(wǎng)側(cè)諧波限制在一定范圍內(nèi)；目的之二是可以抑制諧波與干擾通過同一低壓回路直接向其它低壓用戶端傳導(dǎo)。 (2)變壓器多相運行。通常變頻器的整流部分是6脈波整流器，所以產(chǎn)生的諧波較大。應(yīng)用變壓器的多相運行，可降低變頻器輸入的電流諧波分量。根據(jù)實測采用12脈波輸入變頻器后，變頻器輸入端總諧波分量將達到THD≤8%，基本達到電網(wǎng)對電能質(zhì)量標(biāo)準的要求。 (3)增設(shè)交流輸入電抗器或直流電抗器。在變頻器輸入端加入交流電抗器或在其直流回路加入直流電抗器，可顯著改善變頻器輸入端諧波含量，穩(wěn)流削波，改善變頻器輸入端功率因素。 (4)變頻器的輸出端增設(shè)輸出電抗器或?qū)Ｓ脼V波器。輸出端設(shè)置電抗器或?qū)Ｓ脼V波器，可有效降低變頻器輸出電流中的高頻分量引起的高頻輻射干擾，降低電壓突波對電機絕緣的影響，降低電機的電磁運行噪聲。 (5)變頻器輸出電纜采用專用屏蔽電纜。經(jīng)驗證明，采用專用動力屏蔽電纜是抑制變頻器輸出端高頻輻射的有效途徑。 3.2 軸電流抑制 對于采用變頻器供電的電動機，由于電壓波形中存在著相當(dāng)多的高頻分量，這些高頻分量除了通過變頻器與電機繞組構(gòu)成回路外，還會通過繞組與定子鐵心間以及轉(zhuǎn)軸、端蓋、機座和接地線等之間形成寄生電容而構(gòu)成高頻通路。由于這些電容容量有限，在工頻市電供電時其充放電過程形成的容性電流很小，可以忽略不計。當(dāng)采用變頻器供電且電機容量較大（110kW以上）時，由高頻分量形成的軸電流密度可達數(shù)10A/mm2，軸電流將會引起電機軸承的嚴重電蝕。由于軸承的滾珠與滾道上有可能存在凸出點，旋轉(zhuǎn)時通過該處的軸承電流斷開，從而引起電弧，灼傷金屬表面，這種微觀損害的持續(xù)積累將會引起軸承的損壞。 實際應(yīng)用中，對于中等功率等級以上的電機應(yīng)通過保持軸承良好潤滑而維持內(nèi)外圈間潤滑膜較高的絕緣電阻、軸承外圈與機座接觸面噴涂絕緣漆、變頻器輸出端加入濾波器等抑制軸電流產(chǎn)生的措施，保障電機的可靠運行。 3.3 工頻運行冗余問題 變頻器應(yīng)用的許多場合，通常不允許設(shè)備發(fā)生非計劃停機。這種情況的經(jīng)典設(shè)計是提供一套獨立的工頻應(yīng)急旁路。對于采用獨立供電變壓器的低壓變頻方案，由于變壓器負載的單一性，無需考慮電機在工頻電源下啟動時，由于啟動電流沖擊而造成低壓母線跌落的影響。如果經(jīng)驗算，變壓器高壓側(cè)母線在工頻旁路直接啟動時的電壓在允許范圍內(nèi)，就可以采用直接啟動。此時獨立供電變壓器類似于一個啟動電抗，可以起到降低電機啟動電流沖擊的良好效果。對于雙低壓繞組的12脈波供電變壓器方案，電機實行工頻旁路運行時，將原兩組分別向變頻器兩組串聯(lián)整流器供電的低壓繞組切換成曲折聯(lián)接后，直接作為電機工頻旁路運行的供電電源。 對于用戶希望盡量減小啟動電流沖擊和機械沖擊的場合，工頻旁路電機啟動時仍可采用軟啟動器、降壓啟動等傳統(tǒng)成熟的啟動方式，這可以在方案設(shè)計時一并予以總體考慮細化。 3.4 配套電機問題 如前所述，目前國內(nèi)低壓電機定型規(guī)格的最大機座號為H355，并由于大功率風(fēng)機配套電機的極數(shù)通常均在6～10極，對應(yīng)的最大電機功率也就在220kW以下。除了少數(shù)廠家有H355以上機座低壓電機生產(chǎn)外，一般均需特別訂制，生產(chǎn)批量小、供貨價格高及交貨周期長是普遍存在的問題。這也一定程度上影響了變頻調(diào)速在中功率段的大量應(yīng)用。 建議作為風(fēng)機行業(yè)大用戶的中大功率風(fēng)機的主導(dǎo)生產(chǎn)企業(yè)，與電機制造行業(yè)內(nèi)具有生產(chǎn)基礎(chǔ)的單位合作，對H355機座以上的低壓電機進行定型設(shè)計，以期降低生產(chǎn)成本和縮短交貨周期，并有利于技術(shù)成熟且經(jīng)濟性良好的中功率低壓變頻系統(tǒng)在風(fēng)機及相關(guān)行業(yè)的推廣應(yīng)用。這在技術(shù)上應(yīng)不存在任何問題。對于老系統(tǒng)改造而言，用戶可以采用將風(fēng)機驅(qū)動的高壓電機，通過繞組重繞或是更簡便的串/并聯(lián)改接等方法改造為低壓電機，而使中功率低壓變頻系統(tǒng)應(yīng)用在老風(fēng)機系統(tǒng)節(jié)能改造時，可以用比較經(jīng)濟的方法得以實現(xiàn)。對此，國內(nèi)已有很多成功應(yīng)用的案例可供借鑒參考。    變頻供電的電動機，由于其供電電壓波形為非完全正弦波，同時電壓波形的毛刺突波比較大，因此對其絕緣有抗電暈處理和適當(dāng)增加絕緣設(shè)計裕度的要求，這在低壓電動機設(shè)計選型時應(yīng)予以一并考慮。 4 結(jié)論     大中型風(fēng)機在國民經(jīng)濟各部門中是數(shù)量眾多，分布面極廣，耗電量巨大的設(shè)備。據(jù)權(quán)威資料顯示，目前在用風(fēng)機系統(tǒng)的能源利用效率比國際先進水平相差20%；差距是巨大的。這其中除存在風(fēng)機本體設(shè)計效率低之原因外，很大的因素是高效能的調(diào)速設(shè)備應(yīng)用不足，風(fēng)機系統(tǒng)長期運行于低效區(qū)所致。因為中功率段風(fēng)機存在著巨大的社會在役保有量，并且隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，其應(yīng)用量將不斷增加，因而，在這個功率段推廣應(yīng)用經(jīng)濟技術(shù)性能良好的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，其現(xiàn)實的節(jié)能意義無疑是相當(dāng)巨大的。從目前階段的技術(shù)水平和各類變頻方案的經(jīng)濟性考察，采用“獨立供電變壓器+低壓變頻器+低壓電機&dquo;技術(shù)方案（所謂“高-低方案&dquo;），并輔以必要的周邊技術(shù)措施，是目前可應(yīng)用在（220～1500kW）中功率段風(fēng)機節(jié)能調(diào)速中首選的技術(shù)方案。

                      1引言 煉鐵廠烘干爐窯用的鼓風(fēng)機由于功率大、轉(zhuǎn)速高，在運行過程中產(chǎn)生強烈的空氣動力噪聲和機械噪聲，造成了嚴重的環(huán)境噪聲污染，也影響人們正常的工作和生活。某煉鐵廠烘干爐窯用的鼓風(fēng)機型號為JNC261№10D型，流量17200m3/h，全壓5300Pa，如圖1所示，A、B、C、D均在軸線高度上，A點距進口1m，B、C、D距機殼、聯(lián)軸器、電機為1m，根據(jù)GB/T2888-1991《風(fēng)機和羅茨鼓風(fēng)機噪聲測量方法》，現(xiàn)場測量風(fēng)機A點的噪聲頻譜如表1所示，A點總噪聲達94dB(A)，B、C、D點總噪聲各為86dB(A)、85.5dB(A)和86.5dB(A),超過了國家標(biāo)準《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準》中規(guī)定的不高于85dB(A)的要求，影響了職工的正常工作。必須得對該風(fēng)機噪聲進行控制，使其達到國家噪聲標(biāo)準要求，以減少環(huán)境噪聲。          表1 JNC261№10D型鼓風(fēng)機噪聲 噪 聲 源 A 聲級 倍頻程中心頻率/Hz 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 鼓 風(fēng) 機 94 93 87 86 90 85 83 74 72   2 鼓風(fēng)機噪聲分析與控制 2.1 空氣動力性噪聲 風(fēng)機的空氣動力性噪聲包括進氣口空氣動力性噪聲和出氣口空氣動力性噪聲，它是在氣體流動過程中所產(chǎn)生的。主要是由于氣體的非穩(wěn)定流動，氣體與蝸舌的周期性撞擊、氣體與氣體及氣體與固體相互作用所產(chǎn)生的噪聲。風(fēng)機空氣動力性噪聲分旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。 旋轉(zhuǎn)噪聲是由于工作葉輪上均勻分布的葉片，周期性打擊氣體介質(zhì)引起的。另外，當(dāng)氣流流過葉片時，在葉片表面上形成附面層，特別是吸力邊的附面層容易加厚，并產(chǎn)生許多渦流。在葉片的尾緣處吸力與壓力邊的附面層匯合，形成所謂尾跡區(qū)，在尾跡區(qū)內(nèi)，氣流的壓力與速度都大大低于主氣流區(qū)。因而，當(dāng)工作輪旋轉(zhuǎn)時，葉片出口區(qū)內(nèi)氣流具有很大的不均勻性。這種不均勻性氣流周期性作用于周圍介質(zhì)，產(chǎn)生壓力脈動，而形成噪聲，旋轉(zhuǎn)噪聲的頻率為 fi=nzi/60    (1)                       式中  n——風(fēng)機葉輪轉(zhuǎn)速，/min       z——葉片數(shù)     i——諧頻序號，＝1，2，3，… 渦流噪聲又稱漩渦噪聲。它主要是由于氣流流經(jīng)葉片時，產(chǎn)生紊流附面層及漩渦與漩渦分裂脫體，而引起葉片上壓力脈動造成的。它是離心鼓風(fēng)機的另一主要噪聲，渦流噪聲的頻率為       fwi=sWi/L    (2) 式中S為斯特勞哈爾數(shù)，S＝0.14～0.20，通常取0.185；W為氣體與葉片的相對速度；L為葉片寬度在垂直于W方向上的投影；i為諧波序號，i=1,2,3，…。 由式(2)可知，鼓風(fēng)機的渦流噪聲頻率，主要與氣流和葉片的相對速度W、葉片寬度在垂直于W方向上的投影有關(guān)，而W和U都是連續(xù)的量，因而離心鼓風(fēng)機運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的渦流噪聲是一種寬頻帶的連續(xù)譜。 通過上述分析可知，風(fēng)機空氣動力性噪聲是上述兩種性質(zhì)不同的噪聲相互疊加的結(jié)果。所以風(fēng)機空氣動力噪聲的頻譜，往往是寬頻帶連續(xù)譜。     對空氣動力性噪聲的治理需要設(shè)計阻性、抗性或阻抗復(fù)合式消聲器，阻性消聲器對旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲都有降低作用，而抗性消聲器只對旋轉(zhuǎn)噪聲有降低作用[1]。 2.2 機械性噪聲 機械性噪聲主要是由于轉(zhuǎn)子不平衡，軸承磨損及風(fēng)機進、出口壓力脈動引起機殼振動而形成的機械噪聲，降低機械噪聲需消除轉(zhuǎn)子的不平衡，提高機械裝配精度和消除機械振動。 2.3 電動機噪聲 電動機噪聲是風(fēng)機噪聲的主要組成部分，電動機噪聲是由各種成分組成的，主要包括電磁噪聲、機械噪聲和風(fēng)扇噪聲3部分。由于電機由專業(yè)廠家生產(chǎn)，不便于進行結(jié)構(gòu)改進，所以通常用隔聲的措施來避免電機噪聲傳播。      從上述風(fēng)機噪聲測試結(jié)果看，A點主要是空氣動力性噪聲，達94dB(A)，是主要噪聲源，B、C、D點主要是機械噪聲，總噪聲各為88dB(A)、87.5dB(A)、88.5dB(A),是次要的噪聲源，應(yīng)優(yōu)先控制風(fēng)機空氣動力性噪聲。 3鼓風(fēng)機空氣動力性噪聲的控制 根據(jù)鼓風(fēng)機噪聲頻譜特性分析，噪聲峰值為63～1000Hz，可見此類風(fēng)機不僅聲級高，而且還呈現(xiàn)出低、中頻特性，傳播距離較遠。針對風(fēng)機出口進入窯爐的實際情況，采取如下措施治理噪聲：（1）風(fēng)機進口設(shè)計安裝蜂窩狀阻抗復(fù)合消聲器，以減少風(fēng)機進氣口空氣動力性噪聲向外傳播；（2）在鼓風(fēng)機面向居民區(qū)的一側(cè)，利用現(xiàn)有建筑物的設(shè)計磚墻隔聲屏障，來阻斷鼓風(fēng)機風(fēng)機機殼噪聲和電機直達噪聲向居民區(qū)傳播，治理后的風(fēng)機現(xiàn)場如圖2所示。 表2 JNC261№10D型鼓風(fēng)機噪聲治理前、后A聲級結(jié)果 位置 A(F) B C D E   治理前 94 86 85.5 86.5 —   治理后 82 83 84.5  84  83   表3 離心式鼓風(fēng)機和引風(fēng)機噪聲治理方案 噪聲源 風(fēng)機進口 風(fēng)機出口 空氣動力性噪聲   機體、聯(lián)軸 器、電機 鼓風(fēng)機 來自大氣 進入生 產(chǎn)設(shè)備 通常加進口消聲器置于大氣中     通常做隔聲間 引風(fēng)機 來自生 產(chǎn)設(shè)備 進入大氣 通常加出口消聲器置于大氣中     通常做隔聲間       4 鼓風(fēng)機噪聲控制結(jié)果分析     進行上述噪聲治理后測試結(jié)果如表2所示,治理噪聲后的測點F、E如圖2所示,F點仍在葉輪軸線上距消聲器1m，E點在消聲器進口離消聲器端面1m處。治理后噪聲明顯降低，達到了《工業(yè)企業(yè)噪聲衛(wèi)生標(biāo)準》中規(guī)定的不高于85dB(A)的要求，再加上磚墻隔聲屏障作用，居民區(qū)噪聲明顯降低。    由表2看出，治理后F、E點噪聲各為82 dB(A)和83dB(A),而B、C、D噪聲各為83dB(A)、84.5dB(A)和84dB(A),說明加阻抗復(fù)合消聲器后，空氣動力性噪聲已經(jīng)比機械噪聲低，風(fēng)機機殼、聯(lián)軸器、電機的機械噪聲成為主要噪聲源，若再治理噪聲，應(yīng)優(yōu)先治理這些機械噪聲。 5 機械噪聲和空氣動力性噪聲控制方案及其特點 無論是鼓風(fēng)機還是引風(fēng)機，兩者空氣動力性噪聲的機理完全相同，均采用阻性、抗性或阻抗復(fù)合消聲器治理；對于鼓風(fēng)機，因出口與生產(chǎn)設(shè)備相聯(lián)，為避免生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)物質(zhì)對消聲器產(chǎn)生不利影響，通常在進口加消聲器；對于引風(fēng)機，因進口與生產(chǎn)設(shè)備相聯(lián)，為避免生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)物質(zhì)對消聲器產(chǎn)生不利影響，通常在出口加消聲器；而機械噪聲采用的隔聲間成本低，降噪效果也比較好，常用的治理方案如表3所示。