家用空调外机轴流风机噪声预测研究

家用空调外机轴流风机噪声预测研究

饶长健

广东省美的制冷设备有限公司 广东佛山  528311

摘要：准确预测室外机轴流风机噪声可以减少物理样机制作和测试资源。现有通用噪声预测公式在空调室外机上误差较大，为此通过轴流风机实测数据对现有公式进行修正，建立不同直径和转速下风机噪声粗略估算公式，根据空调室外机轴流风机系统特点，建立基于湍动能分析的噪声仿真建模，对不同方案噪声优劣进行精准预测。

关键词：家用空调；外机轴流风机；噪声预测；

引言

由于家用空调的普及使用，其运行时产生的噪声已成为影响用户舒适性的重要指标之一。夏天是空调使用的高峰期。如果室外机噪音值偏大，会影响用户和他人休息，严重时会引起投诉。因此必须研究空调的降噪技术，并应用到产品上。

1.空调工作原理

首先，在压缩机的作用下，将压力较小的气致冷剂压缩为较高温度、较高压力的燃气。然后，在户外的冷却系统中，空气中的高温、高压气体在空气中不断凝结，最终形成一种较低温度、较高压力的流体。然后，经过节流器的减压冷却，重新成为低温、低压的气-液混合气体。最终，在空调系统中，由气体和液体组成的两种工质在不同的温度下，在不同的温度下发生不同程度的蒸发。室内气温下降，制冷介质变为压力较小的燃气，重新回到压气机中。这样循环下去，冷气机能够达到降温的作用。

2.轴流风机旋转叶片对气动噪声的生成探究

2.1气动噪声声源识别手段

它的优点是可以精确地计算紊流的影响，不需要对原始地基进行简单的假设。该方法的缺点在于对网格的精细化要求很高，网格数目相对庞大，耗时较久，因此不具有更广阔的应用前景。

利用宽带噪音方法，该方法仅需进行定域解，节省了大量的运算时间，并可有效地定位出声源的具体方位。同时，该方法还具备一定的时效性，该方法的主要缺点是采用了一种半经验的方法，相应的计算公式和细节还有待进一步改进，并且从压强值的观点来看，存在着很大的误差。

采用声学相似模拟方法，这种方法能够独立地进行声源和声波的传输进行分析，这种方法应用比较成熟，应用领域也比较广泛。该方法的优点是节省了计算量，具有更高的经济性和实用性。但缺点是精度较低，采用直接法进行空气动力学仿真，存在明显限制性。

2.2气动噪声仿真误差成因

该方法采用计算流体力学的方法来实现，其基本思想是采用离散化的方法来替代原来的计算公式。而Fluent的各个算法在具体操作过程中都会针对具体操作进行一定的简单处理，因此难免会出现一些数值上的错误。而针对特定的外形，如去除圆角、倒角等小尺度因子，以及人为添加人群区域、退出区域等，均会导致数值模拟结果产生较大偏差。并且，此处所论述的仅仅是轴流通风扇的空气动力学噪声，而在实际应用中或试验中，所发出的噪声并不局限于转动叶的空气动力学，同时也包含了机械与电磁两种噪声。因此，在建立和运行气动噪声模拟模型时，往往会产生一定的误差。

3.家用空调外机轴流风机噪声预测措施

3.1结构连接加固

在风机的联接加强上，采用多个弹簧将其紧固。因为这种风机的高速运转，移动叶片在高频率和高加速的情况下，如果使用普通的塑料或弹簧卡扣组装，其抗张能力明显不足；在使用过程中，极易导致弹簧断裂，使叶片从风机体上脱落，从而引发安全事故。因此，这款风机采用优质锰钢定制弹簧，经过专门的热处理，使它的韧性、塑性和耐磨性都很好，可以承受强的撞击和挤出。本发明的风机是一种新型的离心风机，将铁芯套和主轴芯通过冲压和铆接而成，然后将其铸造到车轮上，不仅可以确保型芯和车轮在铸造过程中的同轴度和同轴度，还可以确保组装体连接处的高强度。

3.2高速马达选型

在风机中，选择了具有低磁场损耗的稀土钕铁硼磁体，在高端军用设备中得到了大量的使用，可以为用户提供更平稳的磁场，保证了风机在各种苛刻工况下，长期、高速、平稳运行。轴流式风机常用的是直流无刷电动机，它始终是直线槽多极磁极的设计。传统的中、低速风扇都是4电极或者6电极。磁场的分布愈均匀，磁场的强度也愈均匀。而由磁环所形成的电磁磁场，则更不易出现磁场盲区。本风机使用八极磁极，八极绕组，有效地克服了磁场盲区，克服了电机上电后，电机起动时，电机起动困难，力矩不够等不利情况。并采用高性能 NdFeB磁环取代传统磁环，采用多层薄硅钢片堆叠而成，在显著提高电机转矩的前提下，有效地减少电机的发热和能耗，提高电机性能。

3.3风机防护处理

对于风机的保护，先将马达定子的各个零件装配完毕，再对整个电机总成采用IP68级别的真空纳米涂层进行全面的保护，再将PCB总成及电机的接头部位包覆环氧树脂胶粘剂，以实现表面的封闭；另外，本公司还对风扇的框架、叶片进行了特殊的防腐处理，保证了该产品在潮湿、潮湿、雨水、盐雾和沙尘等严酷天气条件下的正常工作。在制作完毕后，还要对原型设备进行相应的测试与修正，以确保这两种型号的风扇都能满足严格的设计需求。其中涉及到风扇的形状、工作电压、工作电流等电信号的检测，并根据需要对其进行速度修正。利用并联的光电传感器对风机的运行速度进行了测试，发现风机的转子在转动过程中，由于转子的重量分配不均匀，会出现离心力。该不均衡的离心力对风机轴承造成了一定的冲击，使其产生噪音，加快了对其他零件的损耗，还可能由于动叶片的不均衡而使叶片表面的流场状况变差；风机在运行过程中会产生较多的空气动力学噪音，对其工作特性有很大的负面影响，因此需要对其进行动态平衡调节。对于文中所研究的风机，使用了两面均衡重量法来修正，以尽量减少高速运转时的噪音与振动。

3.4噪音性能

家庭空调的噪声特性直接关系到居民的居住质量。一般而言，空气调节系统之噪声强度愈高，其噪声之分配愈不均衡，对使用者之影响愈大。为减少空调系统的噪声，应选用噪声较小的型号，并对送风模式及室内位置进行适当的安排，以减少噪声对使用者的影响。另外，对空调系统的检测与维修，确保其正常运转，也能有效地降低噪声。

3.5空气质量

家庭式空调既能起到一定的冷却作用，又能改善室内环境的品质。若室内环境品质不好，不但会对使用者的身体造成不良的影响，而且也会严重地影响到空调的使用效率。建议选用具有空气清洁作用的空调机，并对其进行定期清洁保养，防止室内空气品质恶化。另外，加强对房间的通风和新鲜的空气也能提高房间的空气品质。

3.6安装与维护

户式空气调节装置的使用与维修，直接关系到户式空气调节装置的工作状态与使用寿命。在安装期间，应注意将空气调节装置置于通风干燥之处，并应避开太阳直接照射及高温度的照射。另外，为了达到最好的冷却效果，还应保证进、出风口的正确布置。在维修上，对空调机的滤网及冷凝管进行定时清洁，并进行制冷剂的成份及气压的检测，以保证设备的正常运转。另外，通过对空调设备的维护与维修，可以有效地延长机组的工作寿命，改善机组的运转效果。

4.结束语

轴流风机特别是动叶可调轴流风机现在及将来在火力发电厂中都被广泛使用，其运行可靠性对电厂按计划稳发满发至关重要。我国电站风机可靠性与先进国家差距正在缩小。要提高风机运行可靠性，除了须提高风机本身设计、制造质量外，设计选型、运行及维护方式也至关重要。

参考文献

[1]王凤良.600MW机组轴流引风机振动特性分析与故障诊断[J].电站系统工程,2019,32(04):39-41+45.

[2]郭嘉,何新荣,房久正.轴流式风机不稳定振动故障分析及处理[J].电站系统工程,2022,35(05):57-60.

[3]张晓斌,王旭辉.1000MW机组轴流式引风机振动故障诊断及治理[J].锅炉制造,2021(06):57-59.