Акустические (шумовые) характеристики вентиляторов

Шумом называются волны, которые распространяются в воздушной среде (в данном случае промышленными вентиляторами). Поскольку сфера применения вентиляторов постоянно расширяется, возрастают требования и к их характеристикам. В частности, вибрация и шум, которые измеряются производителями с помощью специальных приборов, чтобы в итоге получить конкурентное преимущество на рынке.

В большинстве случаев в процессе измерения шума, применяют следующие физические величины: 

• звуковое давление (P – Паскаль, либо P — Децибел) 
• звуковая мощность (W – Ватт, либо W — Децибел).

В каталогах после предварительной коррекции указывают итоговый уровень давления звука, который и будет являться финальным показателем шума вентилятора. Пробы при заводских испытаниях берутся на определенном расстоянии и измеряются в децибелах. 

Децибельная шкала

В акустике обычно используют децибельную шкалу, которая позволяет охватить широкий диапазон громкостей, тем самым она наиболее приближена к характеристике чувствительности уха:

Lp = 10 lg (Р2 / Ро2) = 20 lg (Р / Ро),

где Lp — уровень звукового давления, дБ; P0 = 2*10-5 Па — пороговое значение звукового давления.

Составляющие шума вентилятора

• шум, возникающий вследствие аэродинамического взаимодействия вращающихся и неподвижных элементов конструкции, носящий периодический характер
• аэродинамический шум, который вызван турбулентностью и отрывными явлениями, имеет, как правило, случайный характер
• механический шум, который может быть связан с работой подшипников электродвигателей и/или подшипниковых узлов
• шум, возникающий от вибрации рабочего колеса или вибрации шкиво-ременных передач, распространяется по конструкции вентилятора и системе воздуховодов, тем самым генерируя низкочастотный шум

Пути распространения шума от вентилятора

1 — воздуховод на входе; 2 — соединение вентилятора с воздуховодом; 3 — вентилятор; 4 — мягкая вставка; 5- воздуховод на выходе; 6- шум от вентилятора во входной воздуховод; 7- вибрации стенок входного воздуховода; 8 — шум через неплотности соединений; 9- шум через стенки корпуса вентилятора; 10 — шум через мягкую вставку; 11 — шум от вентилятора в воздуховод на выходе.

Акустическое (шумовое) тестирование вентилятора по ГОСТ

Производится с целью контроля на предмет соответствия паспортным данным. Периодические испытания проводят на вентиляторах, выпускаемых серийно.

Шумовые показатели вентиляторов, заданные при тестировании, предназначены для:

• Оценивания шума, который распространяется в воздушной среде и излучается в подключаемые воздуховоды или окружающий мир
• Сравнения по шумовым показателям разнотипных вентиляторов
• Проведения акустических измерений в процессе разработки оборудования, в состав которого входят вентиляторы

Конструкция вентиляторов, способ их присоединения к системе воздуховодов, метод измерения способствует определению определенных уровней звуковой мощности шума:

Lрвс.в — всасывающий воздуховод вентилятора;

 Lрнг.в — нагнетательный воздуховод вентилятора;

 Lрвс — всасывание вентилятора;

 Lрнг — нагнетание вентилятора;

 Lрк — вентилятор в окружающей среде;

 Lрс — вентилятор, вмонтированный в стену.

В процессе определения шумовых характеристик вентилятора показатели измерения выражают следующими характеристиками: 

• уровень звуковой мощности Lpi и уровень звукового давления Li в одной из контрольных точек на расстоянии R = 1; 3; 5; 
• 10 м в октавных полосах со среднегеометрическими показателями частот от 125 до 8000 Гц; корректированный уровень звуковой мощности LPA.

Допустимо измерение на более низких или более высоких частотах и в третьоктавных полосах, где среднегеометрические частоты варьируются от 100 до 10000 Гц.

Допустимо приведение значений показателей суммарного уровня звуковой мощности Lpå или других характеристик по ГОСТ 23941-79.

Методы определения шумовых характеристик вентилятора

На практике применяется один из следующих методов:

1. Метод измерений внутри воздуховода, присоединенного к вентилятору;
2. Метод отраженного звукового поля;
3. Свободного звукового поля;

 Требования к средствам измерений, аппаратуре и уровням помех, оценка качества звукового поля, порядок проведения измерений и классификация точности результатов измерений должны соответствовать ГОСТ и утвержденным стандартам.

Как уменьшить шум вентилятора

Для этого существует различные способы, каждый из которых может иметь различную эффективность. Приведем наиболее распространенные варианты.

Соотношение чисел:

— лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) и колеса (К); — колеса и спрямляющего аппарата (СА); — стоек крепления двигателя и лопаток колеса

Расположение:

— языка относительно колеса; — стоек крепления спереди или сзади колеса; — расстояния между ВНА и К, Ки СА; — входной защитной сетки относительно колеса.

Наличие:

— препятствий на входе; — элементов вентиляционной сети (колена, диффузоры, конфузоры и т.д.)

Минимизация шума вентилятора в источнике

• Новые лопаточные системы и новые аэродинамические схемы вентиляторов)
• Монтирование глушителей
• Снижение аэродинамических потерь, возникающих в сети (изменение компоновки вентсистемы)

Использование гибких вставок 

Особенно важно в случае промышленных вентиляционных систем, так как при вибрации крупные воздуховоды способны издавать сильный шум, который мешает работе, или задевать стены, когда воздуховод установлен слишком близко с ними.

Примеры акустических характеристик вентиляторов различных типов

Радиальные вентиляторы

Осевые вентиляторы