【正文】 礦井通風(fēng)機(jī)噪聲控制與振動(dòng)隔離設(shè)計(jì) 摘 要 在進(jìn)行煤礦井下開采時(shí)，有害氣體（一氧化碳、硫化氫、二氧化硫等）和粉塵等嚴(yán)重影響了工人的健康和工作效率。因此需要采用通風(fēng)機(jī)設(shè)備來(lái)保證井下的通風(fēng)和正常生產(chǎn)工作。根據(jù)煤礦的不同情況，需要因地制宜的選擇好通風(fēng)機(jī)設(shè)備。 本文針對(duì)煤礦中通風(fēng)設(shè)備的選型設(shè)計(jì)并選擇與之相匹配的電動(dòng)機(jī)、隔振設(shè)計(jì)和風(fēng)機(jī)房的總體布局及其噪聲控制工程。在風(fēng)機(jī)的選型上本文采用礦用離心式通風(fēng)機(jī)。設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)和電機(jī)的隔振及整個(gè)風(fēng)機(jī)房的布置和噪聲控制（隔聲、消聲、吸聲）并進(jìn)行相應(yīng)材料的選擇，以達(dá)到隔振降噪的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮機(jī)房?jī)?nèi)的散熱通風(fēng)，以達(dá)到煤礦在通風(fēng)環(huán)境下降低噪聲且機(jī)房中機(jī)器安全等要求。 本文介紹了離心通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方案的選擇的基本過程，分析了離心式通風(fēng)機(jī)的基本要求。對(duì)于離心式通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞 離心式通風(fēng)機(jī)； 隔振； 噪聲控制；吸聲；隔聲 目錄 摘要 1 緒論 ......................................................1 礦山通風(fēng)設(shè)備概述 ............................................1 本課題研究的目的及意義 ......................................1 2 礦用離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型設(shè)計(jì) .............................2 風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì) ................................................2 選型設(shè)計(jì)過程 ...........................................9 3 通風(fēng)機(jī)房隔振的設(shè)計(jì) .......................................10 振動(dòng)的危害 .................................................10 隔振設(shè)計(jì) ...................................................11 設(shè)計(jì)資料 ...............................................11 隔振方式及參數(shù)選用原則 .................................17 隔振設(shè)計(jì)計(jì) 算步驟 ...........................................28 4 風(fēng)機(jī)房噪聲治理 ............................................29 噪聲的危害 .................................................29 噪聲控制的基礎(chǔ) .............................................29 噪聲描述的參數(shù) ........................................29 聲基本評(píng)價(jià)量 ..........................................30 噪聲控制具體措施 ...........................................31 已知設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) ...............................................33 風(fēng)機(jī)房隔聲設(shè)計(jì) .............................................35 .............................................39 ...............................................44 5結(jié)論 ........................................................47 參考文獻(xiàn) .....................................................48 致謝詞 .......................................................49 1 1 緒論 煤礦通風(fēng)設(shè)備概述 現(xiàn)在煤礦生產(chǎn)多在井下開采，由于井下有害、有毒氣體的不斷涌出，再加上以爆炸的煤塵都對(duì)井下工作人員的健康非常不利，特別是當(dāng)有害氣體和煤塵的含量超限的，還有可能造成后果嚴(yán)重的瓦斯、煤塵爆炸。通風(fēng)機(jī)的作用就是把地面新鮮空氣送到井下，供工人呼吸，同時(shí)把有害氣體從井下排除，使有害氣體的濃度降低到對(duì)人體無(wú)害的程度，為此現(xiàn)代煤礦中稱通風(fēng)機(jī)為“礦井肺臟”。由于煤礦設(shè)備具有如此重要性，故對(duì)于主要通 風(fēng)設(shè)備提出如下要求： （ 1）必須安裝在地面。裝有風(fēng)機(jī)的井口必須封閉嚴(yán)密； （ 2）必須裝備兩部同等能力的通風(fēng)機(jī)，其中一部作為備用。必要時(shí)，備用通風(fēng)機(jī)必須能在 10 分鐘內(nèi)啟動(dòng)； （ 3）為保證通風(fēng)機(jī)供電，要有兩條專用供電線路； （ 4）必須裝有使風(fēng)流反向的裝備或具有反風(fēng)能力，而且能在 10 分鐘內(nèi)改變巷道中的風(fēng)流方向，反向后的風(fēng)量應(yīng)不小于正常風(fēng)量的 40%； （ 5）裝有主通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)進(jìn)口必須安裝防爆門。其面積不得小于該井的斷面積，并且必須正對(duì)風(fēng)井風(fēng)流方向； 本課題研究的目的及意義 控制噪 聲與振動(dòng)污染是環(huán)境保護(hù)防治的四大污染之一。近 20 年來(lái)我國(guó)噪聲與振動(dòng)技術(shù)取得了迅速的發(fā)展 ,國(guó)家也制定了噪聲與振動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)。 本課題的研究不僅有實(shí)際的工程應(yīng)用價(jià)值，而且還有理論研究的意義。并且對(duì)于各類型的風(fēng)機(jī)以及風(fēng)機(jī)房的隔振與噪聲控制和其他發(fā)生件多，分布面廣，污染影響大的工業(yè)噪聲控制均有一定得參考價(jià)值。 2 2 礦用離心式通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型設(shè)計(jì) 風(fēng)機(jī)選型設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 表 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 前 期 后 期 風(fēng) 井 瓦斯等級(jí) 供電電壓 通風(fēng)量 負(fù)壓 通風(fēng)量 負(fù)壓 140000 950 140000 1400 做箕斗提升 低 380V 選型設(shè)計(jì)過程 計(jì)算風(fēng)源必須產(chǎn)生的風(fēng)量和風(fēng)壓：由于原始資料提供的 礦井通風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)壓，并不包括通風(fēng)設(shè)備中風(fēng)源以外的風(fēng)道裝置漏風(fēng)和阻力損失。因此，要求風(fēng)源必須產(chǎn)生的風(fēng)量 Qy=kQ(m3/s) 式（ ） Q— 原始資料提供的通風(fēng)量 (m3/s)。 K— 設(shè)備漏風(fēng)系數(shù) . 當(dāng)風(fēng)井不作提升時(shí)， k=～ 。 兼作箕斗井時(shí)， k=～ 。當(dāng)風(fēng)井不作提升時(shí)， k=～ 。 依 [4]《規(guī)范》第 2133 條：由于風(fēng)井做 箕斗提升， k=～ 。 則風(fēng)源必須產(chǎn)生的風(fēng)量為 Qy=kQ =（ ～ ） 140000=（ ～ ） hm/10 35 = sm /)~( 3 其產(chǎn)生的風(fēng)壓為，因離心式風(fēng)機(jī)常提供全壓特性 前期： 100m in39。 ???? ? hhH yst =1210pa 3 后期 100m a x39。39。 ???? ? hhH y st =1650pa （ 1）預(yù)選風(fēng)機(jī)： 目前，風(fēng)機(jī)制造廠在提供軸流式風(fēng)機(jī)的同時(shí)，隨機(jī)提供擴(kuò)散器，離心式風(fēng)機(jī)則不提供擴(kuò)散器。提供的特性曲線也不統(tǒng)一，對(duì)于軸流式風(fēng)機(jī)裝置，通常是裝置的靜壓特性，對(duì)于離心風(fēng)機(jī)則是風(fēng)機(jī)的全壓特性，軸流風(fēng)機(jī)靜壓特性的裝置所含的內(nèi)容也不一樣。總的來(lái)說(shuō)，選擇風(fēng)機(jī)有兩種方法：其一，利用風(fēng)源類型特性選擇；其二，利用風(fēng)源個(gè)別特性選擇。 風(fēng)機(jī)選擇注意事項(xiàng)： ，確有困難時(shí)，采用兩臺(tái)并聯(lián)，最好是同類型同型號(hào)。 ，并適 當(dāng)照顧下一水平的通風(fēng)要求，負(fù)壓變化較大時(shí)，可考慮分期選配電機(jī)，初裝電動(dòng)機(jī)的使用年限不宜少于 10 年； ，在最大負(fù)壓和風(fēng)量時(shí)，用的葉片安裝角應(yīng)比最大安裝角小 5度。 ，應(yīng)有足夠的調(diào)節(jié)范圍，以滿足使用年限內(nèi)，工況不超出工業(yè)利用取得的要求。 根據(jù)風(fēng)源產(chǎn)生的工況參數(shù)，預(yù)選 47211 型 離心通風(fēng)機(jī)：轉(zhuǎn)數(shù) 560r/min。 （ 2）配置擴(kuò)散器選用對(duì)稱的平面擴(kuò)散器 選用對(duì)稱平面擴(kuò)散器，選用擴(kuò)散比 n=，擴(kuò)散角 15???，此時(shí)相對(duì)長(zhǎng)度 l =2，全損失系數(shù) ?k? 。 換算風(fēng)機(jī)裝置靜壓特性：風(fēng)機(jī)和配置的擴(kuò)散器組成風(fēng)機(jī)裝置，可用式 [4]（ 313 ） 求 得 ， 該 式 中 自 風(fēng) 機(jī) 外 形 尺 寸 圖 查 得 截 面 積 4 241 mBBF ????? ；將 F 值、全部損失系數(shù)ξ k 和密度ρ之值代入 [4]（ 313）得，式中 Q以 hm/3 計(jì)算則上式改寫為： )( 29, PaQHH stz ???? 式（ ） 相應(yīng)裝置靜效率 ： NQH stzstz 1000, ?? 式（ ） 自 47211 風(fēng)機(jī)全壓特性曲線和功率特性曲線上去可以全面表征特性的諸工況，其參數(shù)見下表 表 風(fēng)機(jī)全壓特性曲線和功率特性曲線參數(shù) )/( 3 hmQ 124500 135600 146700 157800 168900 180000 H（ Pa） 1880 1840 1780 1700 1600 1490 )(, PaH stz 1828 1780 1708 1618 1505 1382 N(KW) 83 zst? （ 3）確定調(diào)節(jié)方式 裝置的靜壓特性曲線并不穿過工況 k39。和 k，為了得到此兩工 況，必須進(jìn)行調(diào)節(jié)。鑒于風(fēng)機(jī)本身無(wú)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，必須借助外部裝置來(lái)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，已獲得各預(yù)期的工況。 5 通過 k39。和 k做比例曲線。該兩曲線的表達(dá)式分別為： 2822 )1 6 1 0 0 0( 1 2 1 039。 H ???? 式（ ） 和 2822 )1 6 8 0 0( 1 5 5 0 H ?????? 式（ ） 式中 Q 以 hm/3 計(jì)算。利用此兩式求出的兩條比例曲線坐標(biāo)曲線參數(shù)列于表中。兩比例曲線分別穿過工況 k39。和 k并分別交裝置靜壓特性 曲線于 ke39。和 ke。此兩點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)分別為 表 坐標(biāo)參數(shù) )/( 3 hmQ 124500 135600 146700 157800 168900 180000 )(39。 PaH 714 847 1005 1163 1332 1513 )(39。39。 PaH 973 1154 1259 1457 1669 1895 6 圖 由圖 得： )1450,(ek? )1650,(ek?? 對(duì)應(yīng)于同一比列曲線上的兩點(diǎn) k39。和 ke39。，以及另一比列曲線上的兩點(diǎn) k和ke。運(yùn)用比例定律，求得各通風(fēng)時(shí)期的轉(zhuǎn)速 工況 k? 的轉(zhuǎn)速 mi n/51 149 0 rnn keYe ?????? 工況 k? 的轉(zhuǎn)速 m in/553 rnn keye ???????? （ 4）確定工況： 分 別求出通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的工況，以檢查是否滿足通風(fēng) 7 要求，根據(jù)計(jì)算得到的風(fēng)源必須產(chǎn)生的風(fēng)量和風(fēng)壓，可以求得相應(yīng)等效網(wǎng)路特性，講求得的各時(shí)期的等效網(wǎng)路特性，繪在風(fēng)源特性圖上，它與相應(yīng)的風(fēng)壓特性的交點(diǎn)，即為各時(shí)期的工況點(diǎn)，通風(fēng)機(jī)選擇正確，工況點(diǎn)位于工業(yè)利用區(qū)內(nèi)。 在通風(fēng)容易時(shí)期，風(fēng)機(jī)以轉(zhuǎn)速 n? 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其裝置靜壓特性曲線必穿過 k?點(diǎn)。無(wú)疑在時(shí)期等效網(wǎng)絡(luò)特性也必然穿過 k? 點(diǎn)。因此，兩特性曲線的交點(diǎn)必然是預(yù)計(jì)的工況點(diǎn) k? 點(diǎn)，同理，在通風(fēng)困難時(shí)期，風(fēng)機(jī)以轉(zhuǎn)速 n? 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，工況點(diǎn)為 k? 點(diǎn)。工況點(diǎn)參數(shù)列于下表。 表 工況點(diǎn)參數(shù) 通風(fēng)容易時(shí)期 工況 k? 點(diǎn) )/( 3 hm yz ? stystz HH , ??? (Pa) min)/(rn? stz,?? )(KWN? 161000 1450 511 通風(fēng)困難時(shí)期 工況 k? 點(diǎn) )/( 3 hm yz ? stystz HH , ?????（ Pa） min)/(rn?? stz,?? )(KWN?? 16200 1570 553 （ 5）選擇電機(jī)： 在各個(gè)時(shí)期必須輸出的功率，決定電機(jī)容量時(shí)，應(yīng)考慮到由于礦井網(wǎng)路特性不夠精確，所需功率有可能不足的情況，增加 10～ 20%的備用量，除此之外，還應(yīng)考慮由于電機(jī)負(fù)載小，對(duì)功率因數(shù) cos? 的不良影響。 若擬采用同步電動(dòng)機(jī)，則應(yīng)按同步電動(dòng)機(jī)服務(wù)年限內(nèi)最大功率選擇，以改善功率因數(shù)。假若通風(fēng)機(jī)困難時(shí) 期發(fā)生在電機(jī)服務(wù)年限內(nèi)，則電機(jī)功率為 39。39。)( NNd ?? 采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，則應(yīng)按同步電機(jī)服務(wù)年限內(nèi)最 8 大功率選擇，以改善功率因數(shù)。 通風(fēng)容易時(shí)期要求電機(jī)必須輸出的功率分別為： KWHQNcstzstzZ 00 14 5016 10 010 00, ???? ??