壓縮機(jī)噪聲振動(dòng)與空調(diào)外機(jī)噪聲關(guān)系分析

時(shí)間：2015-06-02 12:14:13 來(lái)源：中國(guó)百科網(wǎng)文庫(kù) 點(diǎn)擊量：650

摘要：作為空調(diào)外機(jī)的主要噪聲振動(dòng)源之一,壓縮機(jī)對(duì)于外機(jī)噪聲的影響至關(guān)重要。但由于受到隔聲處理、壓縮機(jī)振動(dòng)誘發(fā)結(jié)構(gòu)噪聲以及其它重要噪聲源等諸多因素的影響,導(dǎo)致壓縮機(jī)噪聲振動(dòng)與空調(diào)外機(jī)噪聲之間的關(guān)系復(fù)雜化。通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)分析,對(duì)某型直流變頻空調(diào)外機(jī)噪聲與壓縮機(jī)單體噪聲振動(dòng)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:壓縮機(jī)噪聲與空調(diào)外機(jī)噪聲之間不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系,壓縮機(jī)噪聲的大幅度降低并不意味著空調(diào)外機(jī)噪聲的大幅度降低,壓縮機(jī)的振動(dòng)以及低頻的噪聲對(duì)于空調(diào)外機(jī)噪聲的影響明顯,需要引起關(guān)注。
關(guān)鍵詞：聲學(xué);空調(diào)外機(jī);壓縮機(jī);噪聲;振動(dòng)

對(duì)于單體壓機(jī)的噪聲研究工作,高校及業(yè)內(nèi)各大廠商都在積極開(kāi)展并取得了一些卓有成效的成果,但對(duì)于單體壓機(jī)噪聲振動(dòng)與空調(diào)外機(jī)噪聲關(guān)系的特性如何,卻缺少關(guān)注和研究。由于鈑金、隔聲棉等可以對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行隔聲,壓縮機(jī)振動(dòng)又會(huì)激發(fā)管路、鈑金等的振動(dòng)從而輻射噪聲以及外機(jī)風(fēng)扇等其它噪聲源的存在使得該問(wèn)題變得復(fù)雜化。本文以某型直流變頻空調(diào)為例,采用理論分析與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)壓機(jī)振動(dòng)噪聲對(duì)空調(diào)外機(jī)噪聲的影響進(jìn)行了分析,得出了有益的結(jié)論,為壓縮機(jī)的噪聲振動(dòng)研究提供了一個(gè)新的思路和方向。

1空調(diào)外機(jī)噪聲振動(dòng)源及傳遞路徑分析

通常情況下,壓縮機(jī)、風(fēng)扇及電機(jī)是空調(diào)外機(jī)的主要噪聲振動(dòng)源,一方面它們本身工作時(shí)產(chǎn)生噪聲,并通過(guò)一定的途徑傳遞開(kāi)來(lái),另一方面,它們工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)又會(huì)激發(fā)其它零部件如管路、電機(jī)支架、外殼等產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng),并向外輻射噪聲,見(jiàn)圖1所示,可以看出,壓縮機(jī)噪聲對(duì)于空調(diào)外機(jī)噪聲的貢獻(xiàn)。

圖1 空調(diào)外機(jī)噪聲振動(dòng)源及傳遞路徑示意圖

大小不僅受到風(fēng)扇及風(fēng)扇電機(jī)等因素的影響,而且由于外機(jī)管路、殼體等薄壁零件固有頻率較低,很容易被壓縮機(jī)的振動(dòng)激發(fā)產(chǎn)生振動(dòng)輻射噪聲,殼體又具有大的聲輻射面積,因此壓縮機(jī)振動(dòng)對(duì)于空調(diào)外機(jī)噪聲的影響不容忽視。

2外機(jī)整機(jī)、風(fēng)扇與壓縮機(jī)單體噪聲關(guān)系分析

本次試驗(yàn)壓縮機(jī)單體和空調(diào)外機(jī)噪聲測(cè)試分別按相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),其中壓縮機(jī)測(cè)試為聲功率級(jí),控制方式為與外機(jī)相同的180°正弦波控制,外機(jī)測(cè)試為標(biāo)準(zhǔn)制熱時(shí)的聲壓級(jí),壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率高中低分別為75、60、30Hz,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速850 r /min恒定,測(cè)試結(jié)果如圖2所示,可以看出,隨著運(yùn)轉(zhuǎn)頻率的不斷降低,壓機(jī)單體噪聲和空調(diào)噪聲有效值均有不同程度的降低,但它們之間并不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系,當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率從高降為中時(shí),壓縮機(jī)單體噪聲降低2. 4dB (A) ,而整機(jī)噪聲卻只有0. 7dB (A)的降低,當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率從中降為低時(shí),壓縮機(jī)單體噪聲大幅度降低達(dá)9. 3dB (A) ,而整機(jī)噪聲卻只有1. 8dB (A)的降低。

圖2 外機(jī)、風(fēng)扇、壓縮機(jī)單體噪聲有效值對(duì)比

從理論計(jì)算分析造成這種現(xiàn)象的原因,首先假設(shè)外機(jī)只有外機(jī)風(fēng)扇(含電機(jī))和壓縮機(jī)兩個(gè)主要噪聲源,且外機(jī)總聲壓級(jí)為L(zhǎng),其中由風(fēng)扇貢獻(xiàn)的聲壓級(jí)為L(zhǎng)1 ,由壓縮機(jī)貢獻(xiàn)的聲壓級(jí)為L(zhǎng)2 , 通常情況下這兩個(gè)噪聲源是不相干涉的聲波, 符合能量疊加法則,因此有

由于L 及L1均可以通過(guò)試驗(yàn)準(zhǔn)確測(cè)定, 通過(guò)式( 1)可以估算出L2的大小(L2的準(zhǔn)確測(cè)定由于停掉外機(jī)風(fēng)扇后壓縮機(jī)負(fù)荷的變化有一定的困難) , L2計(jì)算結(jié)果與L 及L1對(duì)比如圖3所示,可以看出,當(dāng)壓縮機(jī)在高運(yùn)轉(zhuǎn)頻率下,它的噪聲貢獻(xiàn)量與風(fēng)扇相當(dāng),約53.2dB (A ) ,這時(shí)整機(jī)噪聲有效值高出風(fēng)扇噪聲約3.2dB (A ) ,當(dāng)壓縮機(jī)以中運(yùn)轉(zhuǎn)頻率運(yùn)行, 它的噪聲貢獻(xiàn)量略低于風(fēng)扇約1. 1dB (A ) ,整機(jī)噪聲略有降低,仍高出風(fēng)扇噪聲約2. 5 dB (A ) , 當(dāng)壓縮機(jī)以低運(yùn)轉(zhuǎn)頻率運(yùn)行時(shí), 它的噪聲貢獻(xiàn)量大幅度下降, 低于風(fēng)扇約7. 6dB (A ) , 這時(shí)整機(jī)噪聲僅高出風(fēng)扇噪聲0.7dB (A ) ,也就是說(shuō), 造成壓縮機(jī)噪聲與空調(diào)外機(jī)噪聲有效值之間的非線性關(guān)系的根本原因在于壓機(jī)噪聲與風(fēng)扇噪聲貢獻(xiàn)量大小的差距在變化, 可以預(yù)測(cè),隨著壓縮機(jī)噪聲的進(jìn)一步降低, 整機(jī)噪聲將不斷接近風(fēng)扇噪聲, 但不可能低于風(fēng)扇噪聲, 這時(shí)只有降低風(fēng)扇噪聲,整機(jī)噪聲才有可能得到進(jìn)一步的改善。因此,壓縮機(jī)噪聲對(duì)空調(diào)外機(jī)噪聲有效值的影響大小受到其它噪聲源, 尤其是風(fēng)扇噪聲大小的制約,當(dāng)風(fēng)扇噪聲較高時(shí), 壓縮機(jī)噪聲的降低對(duì)于空調(diào)外機(jī)噪聲的改善效果不明顯, 當(dāng)風(fēng)扇噪聲較低時(shí),壓縮機(jī)噪聲的降低通常情況下可以有效地降低空調(diào)外機(jī)的噪聲。

圖3風(fēng)扇、壓縮機(jī)噪聲貢獻(xiàn)量與外機(jī)有效值對(duì)比

3 外機(jī)整機(jī)、風(fēng)扇與壓縮機(jī)單體噪聲頻譜特性分析

從前面的分析可以看出, 壓縮機(jī)對(duì)于外機(jī)噪聲的影響除了受到風(fēng)扇噪聲源的制約之外, 隔聲棉、外殼等對(duì)壓縮機(jī)起到的一定程度的隔聲以及壓縮機(jī)的振動(dòng)激發(fā)其它零部件產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)輻射的噪聲,同樣可能使得外機(jī)噪聲的有效值及音質(zhì)發(fā)生變化,由于隔聲效果有一定的頻率特性, 因此有必要對(duì)外機(jī)整機(jī)、風(fēng)扇及壓縮機(jī)單體的噪聲頻譜特性作進(jìn)一步的分析。為方便起見(jiàn)下面只詳細(xì)闡述60Hz運(yùn)轉(zhuǎn)頻率下的噪聲頻譜特性,其它運(yùn)轉(zhuǎn)頻率下的變化趨勢(shì)與此類(lèi)似。圖4、5、6分別為風(fēng)扇、外機(jī)及壓縮機(jī)單體噪聲頻譜圖,可以看出,風(fēng)扇噪聲能量主要集中在125 - 1600Hz,外機(jī)噪聲能量主要集中在200 - 1250Hz, 而壓縮機(jī)噪聲能量主要集中在800 - 6300Hz,也就是說(shuō),空調(diào)外機(jī)噪聲與風(fēng)扇噪聲頻譜類(lèi)似,主要能量均集中在中低頻段,而單體壓機(jī)與外機(jī)噪聲的頻譜相差很大,主要能量集中在中高頻段,可以初步判斷外機(jī)的隔聲棉、外殼對(duì)單體壓機(jī)的高頻噪聲起到了較好的隔聲作用,為了驗(yàn)證該結(jié)論的正確性,將外機(jī)的隔聲棉、部分外殼取掉,使得壓機(jī)的噪聲可以直接輻射出來(lái)而沒(méi)有被隔離,重新測(cè)試外機(jī)的噪聲并與原噪聲頻譜進(jìn)行對(duì)比,如圖7所示,其中綠色寬柱為隔聲前,粉紅窄柱為隔聲后,可以看出,噪聲有效值隔聲前為59. 2dB (A) ,隔聲后為55. 3dB (A) ,隔聲確實(shí)取得了約4 dB (A)的良好效果,并且中高頻段( > 800Hz)隔聲效果很好,這與前面的分析及試驗(yàn)結(jié)果吻合,而低頻段( 63 -630Hz)不降反升,分析一方面低頻段的噪聲隔聲效果不理想,另一方面由于外機(jī)外殼屬薄壁結(jié)構(gòu),固有頻率較低,很容易被壓機(jī)振動(dòng)激發(fā)低頻振動(dòng)并輻射低頻噪聲,圖8為底盤(pán)振動(dòng)頻譜,可以看出,外機(jī)底盤(pán)振動(dòng)能量主要集中在低頻段。因此,雖然低頻段的噪聲和振動(dòng)對(duì)單體壓縮機(jī)噪聲的有效值影響不大,但對(duì)于壓縮機(jī)在空調(diào)外機(jī)內(nèi)的表現(xiàn)如何,就顯得尤為重要,需要引起關(guān)注。

4 結(jié)語(yǔ)

本文采用理論、實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對(duì)壓縮機(jī)噪聲振動(dòng)與空調(diào)外機(jī)噪聲之間的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的分析,得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:

(1) 壓縮機(jī)噪聲與空調(diào)外機(jī)噪聲之間不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系,壓縮機(jī)噪聲值的大幅度降低并不意味著空調(diào)外機(jī)噪聲的大幅度降低,外機(jī)噪聲降低的幅度受到風(fēng)扇噪聲大小的制約;
(2) 空調(diào)外機(jī)對(duì)于壓縮機(jī)的中高頻段噪聲隔聲效果較好;
(3) 壓縮機(jī)的低頻噪聲及振動(dòng)雖然對(duì)單體壓縮機(jī)噪聲影響不大,但對(duì)于空調(diào)外機(jī)噪聲的影響明顯,需要引起關(guān)注。

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