煤矿局部通风机降低噪声的策略分析

煤矿局部通风机降低噪声的策略分析

刘永福张继生韩小彬卢凯

郑煤集团公司米村煤矿刘永福张继生韩小彬卢凯

摘要：煤矿的“一通三防”工程一直以来是煤矿安全管理工程中的首要环节，而煤矿通风措施是确保“一通三防工程”关键，在煤矿施工作业面中，通常采用局部通风机为巷道通风。但是在局部通风机工作时会产生巨大的噪音，不仅严重影响井下工作人员的身体健康，还经常掩盖了井下安全警报信号，导致工人不能及时撤退，引发煤矿安全事故。本文首先分析了局部通风机产生噪声的原理，然后提出通过控制噪声源和噪声传播途径来降低煤矿局部通风机产生的巨大噪声，为煤矿通风过程中的降噪研究提供有价值的

参考意见。

关键词：局部通风机；噪声；策略

引言

煤矿轴流式局部通风设备主要运用于煤矿掘进过程中对巷道进行局部通风，通风是为了排出巷道内的瓦斯、粉尘等物质，提高煤井内的空气质量。但是局部通风机在工作时会产生巨大的噪音，尤其是距离通风机较近位置和入口位置，噪声远远高于96分贝，巨大的噪声不仅严重影响井下工作人员的身体健康，还经常掩盖了井下安全警报信号，导致工人不能及时撤退，[1]引发煤矿安全事故。因此采取科学、有效的降噪措施对安全煤矿生产具有重要的意义。

1.局部通风机产生噪声的原理

局部通风机在工作时产生的噪声分为空气动力噪声以及机械动力噪声，前者噪声强度巨大，占据通风机噪声的绝大部分。空气动力噪声形成原理可以按照空气动力的运动方式分为旋转噪声以及涡流噪声。旋转噪声是由通风机的循环旋转的扇叶不断拍击空气使得空气压力产生局部脉动引起的。扇叶拍打空气的次数就是旋转噪声的频率，扇叶的片数越多、转速越快，扇叶拍打空气次数越多，旋转噪声的频率就越大，因而产生噪声分贝越高。涡流噪声是由通风机在循环转动时将扇叶界面以及扇叶顶高速气流进行迅速分离，并使气体产生压缩力和稀疏质点，最后气流以声波的方式向四周传播。而扇叶的数量以及叶间的气流相对速率决定了涡流噪声的频率。因此空气动力噪声[2]是旋转噪声和涡流噪声共同作用交叠的现象。

局部通风机本身的机械运作噪声包括电磁机工作以及机壳辐射产生的噪声。电磁机在工作中因为机械各部件的摩擦会发生一些声音，但是影响不大，而机壳辐射噪声主要是通过机壳和进、出风进行传播，因此在对机械噪声的降噪应该从传播路径方面着手。

2.煤矿局部通风机降低噪声的策略

2.1控制噪声源

（1）合理配置动、静叶数量。一般的局部通风机在动叶相邻位置会设置静叶，要想实现有效降噪的目的必须合理配置动、静叶的数量，避免互相干扰而形成噪音。最佳的动、静也配置数量为，当动叶为偶数时，静叶可减少1片；当动叶为奇数时，静叶可减少1~2片。

（2）科学设计进风口部件构造。因为局部通风机的静叶和后部支撑的轴向距离较窄，静叶普遍在高速气流的端口上，致使静叶或者后部支撑位置掉落下来的风力压强推动涡流的尾端与动叶发生相互影响和摩擦作用，最终加大了旋转噪声和涡流噪声。因此要科学降噪必须从进风口元件构造上入手，尽量减少导流体的支撑数量，最好将支撑装置设置在进风口的端面上，扩大进风口元件的轴向尺寸，使得后部支撑装置处于高速气流的边缘位置，使得支撑尾部掉落下来的风压行进到动叶位置时[3]可以大大减弱。

（3）缩小叶尖与机壳间的空隙。动叶叶尖和机壳之间的间隙越大，动叶的空气压力端面和吸力端面会产生二次流，知识产生的涡流噪声就越大。因此为了有效实现降噪，可以适当缩小动叶叶尖和机壳之间的空隙，从而减弱间隙之间的空气回流，降低互扰产生的噪声。

（4）设置合理的动、静叶的间距。通风扇工作时，气流和扇叶在作相反的运动，扇叶后方的气流尾部的速度和压力会远远小于主流区，致使，扇叶的气流速率和空气压力不均衡，如果动静叶之间的间距越小，两种扇叶产生互扰的噪声就越大，强度也越大。因此，必须科学设置动、静叶之间的间距，从而减少互扰。

（5）增加导叶装置。导叶装置是一种附加在动叶上面的装置，它可以通过控制扇叶轮盘和扇叶中的附加层面的分离，优化扇叶间空气流动的状态，从而最大限度地扩大轮盘和扇叶中附加层面的五分利绕流范围，最终减少附加层面分离作用下形成的涡流噪声。导叶的形状、安装定位、导叶数量以及安装高度需要经过严密的试验探测。导叶数量尽量要少，高度要适中，以0.06~0.08b（b是指扇叶的弦长）最佳。

2.2控制噪声传播途径

（1）安装消音器。在局部通风机工作时由空气动力引起的噪声占据空间最大，产生的噪声强度也最大，因此为了控制通风机的噪声，必须控制因空气动力引起的噪声。通常情况下，通风机在巷道工作时采用的是压入式导入通风法，因此通风机的进风口部位的是传播和辐射噪音的主要部位，在通风机的进风口部位适当安装消音器，可以有效起到降噪消音的功效。市场上售卖的消音器一般为阻性消音器以及微型穿孔板消音器，前者主要由多孔性的吸音材料制作而成，能够对中高频率的噪音起到良好的吸收作用。但是由于煤矿井下作业环境属于多粉尘、潮湿的工作环境，这类消音器易受潮，孔洞易被粉尘堵塞，因此在使用时需作防潮防水处理。微型穿孔板消音器制作的材料多为孔洞极小的消音材料，对低中高频率的噪音都能起到良好的吸收效果。但是其具有制作复杂、微孔易被粉尘堵塞劣势，在使用该类消音器时，需要将其设置为方便拆卸的构造。

（2）在机壳上涂抹阻尼材料。阻尼材料是一种具有强大耗损机械震动能力的材料，如果将阻尼材料均匀地涂抹在局部通风机的机壳表面上，当机械内部、外部结构发生振动辐射噪音时，阻尼材料层能够发挥其吸收振动的作用，将机械能化解为热力能，并将热力能消解在空气中，可以有效将通风扇的机械动力噪音消解到最低，科学实现降噪目的。

3.结束语

局部通风机是产生噪声的主要来源，要对局部通风机进行科学有效的降噪，必须从控制噪声源以及控制噪声传播途径两个方面着手。控制噪声源必须在熟悉掌握局部通风机产生噪音的机理的基础上，合理配置扇叶和进风口元件，设置合理的动、静叶间的间距。控制噪声传播途径可以在局部通风机的进风口位置安装消音器，在机壳部位涂抹阻尼材料。只要成功做到完成这两个方面的工作，就能实现降噪目的。

参考文献：

[1]姚珏菂，苏珂嘉，孟庆勇，等.煤矿井下掘进工作面自动排放变频调速系统设计[J].煤矿机电，2013，（4）：105-106.

[2]秦书明，吴利学.煤矿智能局部通风系统的设计及应用[J].煤矿机电，2014，（2）：94-96.

[3]刘玲萍.煤矿局部通风机降低噪声的方法[J].开发应用，2013，2（6）：256-258.

作者简介：

刘永福（1978--），男，河南郸城人，助理工程师，1999年毕业于郑州煤炭管理干部学院，现从事煤矿一通三防工作。