空調(diào)室內(nèi)機(jī)噪聲源的識別與分析

1、空調(diào)室內(nèi)機(jī)噪聲源的識別與分析摘要：介紹了某名牌空調(diào)室內(nèi)機(jī)的聲場測量方法，并通過對其噪聲源進(jìn)行的分析，識別出風(fēng)舌噪聲、結(jié)構(gòu)振動噪聲和寬帶噪聲，并對其分別進(jìn)行了說明。關(guān)鍵詞：空調(diào)機(jī) 室內(nèi)機(jī) 噪聲源 識別Abstract: Aiming at a well known air conditioner a measure method of the sound field is given and analyzed the noise source. The volute tongue noise structure vibration noise and broadband noise identi

2、fied and explained.Key words: Indoor unit of air conditioner Noise source Identification Analysis 1 引言 噪聲正日益成為備受關(guān)注的環(huán)境污染問題之一，民用空調(diào)室內(nèi)機(jī)的噪聲直接影響著人們的身心健康， 是消費者關(guān)心的問題，降低空調(diào)機(jī)噪聲已成為廠家新產(chǎn)品開發(fā)時攻關(guān)的技術(shù)熱點。首先必須得對現(xiàn)有的空調(diào)室內(nèi)機(jī)的噪聲源進(jìn)行識別，即對整機(jī)進(jìn)行聲場測量和噪聲分析，識別出主要聲源的位置、性質(zhì)和頻率特征，并分析其發(fā)聲機(jī)制，從而有針對性的進(jìn)行改進(jìn)噪聲設(shè)計，并提出相應(yīng)的降噪措施1。 空調(diào)室室內(nèi)機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜，在不不大的空空

3、間內(nèi)有有電機(jī)，風(fēng)風(fēng)機(jī) 葉葉輪 ， 制冷系系統(tǒng)（冷冷卻管和和換熱器器） ，機(jī)機(jī)殼以及及各種輔輔助部件件，如支支架、擋擋板等，因因而空調(diào)調(diào)室內(nèi)機(jī)機(jī)噪聲源源多、又又很相近近，且噪噪聲源性性質(zhì)復(fù)雜雜2 ， 可分為為氣動力力噪聲，機(jī)機(jī)械振動動噪聲和和電磁噪噪聲等，其其中氣動動力噪聲聲主要來來源于風(fēng)風(fēng)機(jī)和換換熱器，又又可分為為由風(fēng)機(jī)機(jī)葉片和和機(jī)殼相相互作用用的風(fēng)舌舌離散噪噪聲和湍湍流及渦渦流引起起的寬帶帶噪聲等等，這些些噪聲源源又很相相近，所所以噪聲聲源識別別有相當(dāng)當(dāng)難度。 2 試驗設(shè)設(shè)備和測測試方法法 以某名名牌空調(diào)調(diào)室內(nèi)機(jī)機(jī)為對象象進(jìn)行了了聲學(xué)測測量。試試驗在半半消聲室室進(jìn)行，半半消聲室室凈空尺尺寸

4、77.66.99 44.9mm3（LWHH），截截止頻率率為 770Hzz。該室室內(nèi)機(jī)設(shè)設(shè)計工況況，分高高、低兩兩種轉(zhuǎn)速速，為此此，實測測也分別別在兩種種轉(zhuǎn)速下下進(jìn)行，實實際轉(zhuǎn)速速隨電壓壓變化略略有波動動，高速速為6880r/minn 左右右，低速速為 5560rr/miin 左左右。采采用 BB&K 35660 多多通道分分析儀進(jìn)進(jìn)行聲壓壓級測量量，聲壓壓級頻譜譜測量用用帶寬很很細(xì)的 1/224 倍倍頻程，因因而可測測定離散散噪聲。每每個測點點信號的的采集時時間為 30ss ，可可得到穩(wěn)穩(wěn)定的平平均聲壓壓級。考考慮到該該機(jī)說明明書上的的標(biāo)準(zhǔn)安安裝方法法為螺栓栓連接，先先采用了了螺栓固固定于橫

5、橫截面為為1m1m，高高 3mm 的鋼鋼架上（以以下簡稱稱剛性連連接），如如圖1aa 所示示。聲場場測量時時東、南南、西、北北 4 個方向向均有相相同形式式的 44 個測測點，布布置時沿沿與該機(jī)機(jī)軸心線線夾角分分別為330和和45距離分分別為11m和22m，見見圖1bb）。 3 實實測結(jié)果果與噪聲聲源分析析 對空調(diào)調(diào)室內(nèi)機(jī)機(jī)東南西西北 44 個方方向、22 種轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的聲聲場測量量表明，對對高低 2 種種轉(zhuǎn)速，44個方向向的4 個測點點聲壓級級的頻譜譜曲線除除了少數(shù)數(shù)頻譜外外，極大大多數(shù)頻頻譜曲線線基本重重合，如如圖 22 所示示。這說明明該室內(nèi)內(nèi)機(jī)四周周的聲場場對軸心心線具有有較好的的對稱性性

6、，因此此可以認(rèn)認(rèn)為該室室內(nèi)機(jī)聲聲場是對對稱的。為為簡單又又不失一一般性起起見，以以下分析析均以室室內(nèi)機(jī)北北向測點點的頻譜譜數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行分析析，圖 3 即即為北向向距中軸軸線455和11m 處處的聲壓壓級頻譜譜，圖中中說明，RR為剛性性連接，HH、L分分別表示示為高、低低轉(zhuǎn)速，NN 為北北向， 45和 11m表示示為測點點在 445線線和 11m 距距離處。結(jié)結(jié)合圖33 噪聲聲頻譜主主要特征征并進(jìn)一一步對噪噪聲源識識別和分分析，可可得如下下結(jié)論。 3.1 風(fēng)風(fēng)舌噪聲聲 無論是是低速或或是高速速頻譜曲曲線上均均有 22 個最最突出的的峰值。其其中一個個峰值頻頻率在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為6693 r/mmin時時為

7、 880.66 Hzz，在低低轉(zhuǎn)速 5699 r/minn 時為為65.9Hzz。風(fēng)舌舌噪聲又又稱葉片片通過頻頻率噪聲聲，其頻頻率用 BPFF表示，其其計算公公式如下下： 其中 n 為風(fēng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速（rr/miin）,Z 為葉葉片數(shù),k =11,2,3 表示 k 階葉葉片通過過頻率，通通常 11 階葉葉片通過過頻率噪噪聲值最最高，隨隨著階次次增高很很快下降降 。本本機(jī)葉輪輪的葉片片數(shù)為77，據(jù)此此算出高高、低速速時1階階葉片的的通過頻頻率為880.99和666.4HHz，而而上述峰峰值頻率率的測試試值則分分別相差差 0.3dBB和 00.5ddB,屬屬于測量量誤差，而而且其峰峰值隨轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的下下降而

8、急急劇下降降，所以以可以肯肯定，這這就是風(fēng)風(fēng)舌噪聲聲。3.2 結(jié)結(jié)構(gòu)振動動噪聲 在圖 3 中中，無論論是高速速或是低低速均明明顯有另另一個更更強(qiáng)的，峰峰值頻率率為 1101HHz 的的噪聲，該該離散噪噪聲的聲聲壓級高高到幾乎乎能接近近整機(jī)的的線性聲聲壓級。首首先，由由于其頻頻率和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速無關(guān)關(guān)，和其其聲壓級級值隨轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下降降而下降降得很少少，可以以確定它它不是氣氣動噪聲聲，很可可能是結(jié)結(jié)構(gòu)振動動噪聲，因因此將螺螺栓連接接變?yōu)槿崛嵝缘睦K繩索固定定連接方方式（以以下簡稱稱柔性連連接），并并在改變變連接方方式后，在在同樣風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速速下，對對同一測測點進(jìn)行行聲壓對對比試驗驗。圖 4 所所示為剛剛性和柔柔

9、性連接接時 ，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為 6933 r/minn 測點點為 330 1m 處的 聲壓級級頻譜，明明顯看出出，柔性性連接時時的 1101HHz 峰峰值頻率率仍然存存在，但但其聲壓壓級由剛剛性連接接時的 52ddB 降降到 445dBB ，說說明它的的強(qiáng)度與與結(jié)構(gòu)剛剛度有關(guān)關(guān)，確實實是結(jié)構(gòu)構(gòu)振動噪噪聲。值值得指出出的是，同同一轉(zhuǎn)速速而連接接方式不不同時， 80HHz 左左右的噪噪聲依然然存在，且且其強(qiáng)度度變化很很小，再再次說明明了是風(fēng)風(fēng)舌噪聲聲。為了了確定其其機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)振動動噪聲的的來源，對對室內(nèi)機(jī)機(jī)測試了了一階共共振頻率率，其值值為 770Hzz，離 1011Hz 很遠(yuǎn)，排排除了共共振的可可能。由

10、由于測試試時的交交流電源源頻率為為 500Hz，而而 1001Hzz 恰好好是它的的倍頻，估估計有電電磁激勵勵的可能能， 為為此，通通過變頻頻器將電電源頻率率改變?yōu)闉?555Hz、660Hzz，然后后再進(jìn)行行同樣的的聲壓級級頻譜測測量以便便比較。圖圖 4給給出了550Hzz，555Hz 和 660Hzz 電源源頻率下下，柔性性連接時時北面距距中軸線線 455 和和1m 處的聲聲壓級頻頻譜。顯顯然，隨隨交流電電頻率的的改變，電電機(jī)轉(zhuǎn)速速也相應(yīng)應(yīng)變化，風(fēng)風(fēng)舌噪聲聲頻率也也隨之變變化，但但其峰值值仍然存存在，如如電源頻頻率為 55HHz 時時，對應(yīng)應(yīng)轉(zhuǎn)速為為 7115 rr/miin ，其其葉片通通

11、過頻率率為 883.44Hz，實實測風(fēng)舌舌噪聲頻頻率為 83HHz ，然然而發(fā)現(xiàn)現(xiàn)：原來來對應(yīng)于于 500Hz 電源頻頻率的 1011Hz 的峰值值噪聲移移到1110Hzz；而電電源頻率率改為 60HHz 時時，這一一峰值出出現(xiàn)在 1200Hz 處，其其峰值頻頻率均恰恰好為電電源頻率率的倍頻頻，而這這噪聲峰峰值對應(yīng)應(yīng)于不同同的電源源頻率又又有很大大變化。由由此確認(rèn)認(rèn)：該離離散噪聲聲不是電電機(jī)本身身的電磁磁噪聲，而而是 由由交電磁磁場激勵勵的結(jié)構(gòu)構(gòu)振動噪噪聲44 。 3.3 中中低頻寬寬帶噪聲聲 由圖 3 可可知，該該室內(nèi)機(jī)機(jī)的噪聲聲除有 2 個個很強(qiáng)的的離散噪噪聲外，還還有 1100 6600

12、HHz 的的中低頻頻寬帶噪噪聲，這這是由氣氣流湍流流和漩渦渦流動引引起的，廠廠方原來來強(qiáng)調(diào)，這這可能來來源于換換熱器。為為此在整整機(jī)拆除除了換熱熱器后又又進(jìn)行了了同樣的的測試，結(jié)結(jié)果如圖圖 6 所示。 拆除換換熱器后后風(fēng)舌噪噪聲峰值值明顯降降低，顯顯然這是是因為葉葉輪與機(jī)機(jī)殼的距距離增大大，即風(fēng)風(fēng)舌間隙隙變大的的結(jié)果。同同時還發(fā)發(fā)現(xiàn)，拆拆除后寬寬頻噪聲聲頻譜形形狀與未未拆前極極為相似似，只是是其聲壓壓級值平平均提高高了約 5dBB 。說說明這個個寬帶噪噪聲是由由風(fēng)機(jī)引引起的，而而不是換換熱器。否否則拆除除換熱器器后不僅僅頻譜形形狀應(yīng)變變化，而而且總體體聲壓級級也應(yīng)下下降。拆拆除后總總體聲壓壓級增加加的理由由是：拆拆除后整整機(jī)阻力力減少，流流量增大大，低速速時增加加 222.5 ，高高速時增增加 331.55 ，大大大偏離離了風(fēng)機(jī)機(jī)的設(shè)計計工況，這這不僅使使葉輪內(nèi)內(nèi)的流動動情況變變壞，而而且葉輪輪出口流流道也大大大改變變，流