火电厂球磨机筒体噪声辐射分析

　　火电厂球磨机是电厂最主要的噪声源,为得到球磨机在运行过程中辐射的噪声频谱与筒体结构的关系,在考察了青山电厂的球磨机的结构及对其噪声的辐射状况进行测试后,通过建立球磨机筒体的数学模型,分析推导出筒体结构半径与噪声频谱的关系.

　　1 球磨机筒体的数学模型^[1]

　　球磨机筒体在运行中不断受到钢球的冲击,冲击力可看成一系列的瞬时力,筒体结构是圆柱形的,由于每一个时刻筒体受数百钢球的冲击,不失一般性,只需分析单一钢球冲击筒体辐射噪声的情况,就可得到筒体振动的频谱特征.筒体结构受单一钢球冲击引起径向振动的受力示意图如图1.

　　令u为筒体沿径向方向的位移,单一钢球冲击筒体的作用点为,在时刻的瞬时冲击力f(,t)可用下式表示：

　　2 筒体振动位移的求解

　　在柱坐标系中,式(3)结合式(1)可表示为

　　为得到其频谱特征,需在频域上进行分析.现分别对时域上的振速及声压进行Fourier变换:

　　3 结束语

　　筒体在时刻受单一钢球冲击所产生的振动辐射噪声在频域上的分布是分立的,某一频率上沿筒体周向的声压分布呈正弦形式(在没有考虑振动衰减的条件下).振动辐射声波的分立频率为

其中:n=1为一阶振型;n=2为二阶振型,,

　　经估计a=4×10³m/s,R=1.25m,则ω=n3.2×10³rad/s,f=5.09×10²nHz.筒体振动辐射噪声以低阶为主,可见筒体振动辐射噪声频率主要分布在几百到几千赫兹之间,属于中低频段,在人的听觉敏感区域之内,筒体半径减小,频率向高频方向移动;筒体半径增大,频率向低频方向移动.所以通过改变筒体半径可控制频率的范围.

　　为检验结果与实际是否相符,对青山电厂D250/390型球磨机的噪声情况进行了测试,测点如图2所示.测试是在一组球磨机运行的情况下得出的.由于厂房比较大,周围没有突出的噪声源,所以可以忽略背景噪声.图3为青山电厂型号为D250/390球磨机的噪声频谱曲线图.从图3中可看出,噪声主要分布在中低频段,500~4000 Hz频段的声级超过100dB.其中包括电动机等其他辅助设备的噪声,但球磨机振动辐射的噪声为主要噪声.由此可得出结论,理论结果与实际情况相符.

　　参考文献:

　　[1] 水电部华北电力设计院技术处主编.国外大型磨煤机的应用(译文集)[M].北京:水利电力出版社,1984.

　　[2] [澳]诺顿M P.工业噪声和振动分析基础[M].北京:航空工业出版社,1993.

　　[3] 梁昆淼.数学物理方法[M].北京:高等教育出版社,1978.