孙远涛，王 飞，韩 毅，顾小红
（北京朗新明环保科技有限公司南京分公司，江苏 南京 210019）
大型风机广泛应用于电力、冶金等行业，其工作时产生巨大噪声，造成环境污染，目前多通过风机隔声、管道包扎、消声器等措施降低风机本体噪声辐射及沿管道向外辐射的噪声量。消声器具有良好的消声量，但导致风系统阻力增大，风机能耗增加，同时消声器在高速气流冲刷下，易损坏，维护成本高。
HQ管是利用声波干涉原理的一种降噪技术，已广泛应用于航空、船舶、车辆的风扇和发动机进排气等的噪声控制[1-4]，本研究基于多分支HQ技术，开展大型风机节能降噪技术，试验结果表明，HQ试验管消声量达到原消声器性能同时，风系统阻力下降，风机能耗下降14.5%，具有良好的应用前景。
1 多分支HQ管原理
如图1所示，为多分支HQ管原理图，其中，I、O为上下游连接点。
图1 多分支HQ管结构与原理
假设声波在任意管道内以平面波传递，任意管道的传递函数[5]：
式中：lm为任意m管的长度，Sm为任意m管的截面积。k为波数，P为声压，v为速度。整个管的传递函数：
由声压及速度连续边界条件可以得到整个多分支HQ管的传递函数：
由传递矩阵得到传声损失LT为[6]：
2 多分支HQ管设计
某电厂300 MW机组一次风机，全压15.5 KPa，流量268 920 m3/h，消声器压损700 Pa。多分支HQ管以进风口声压最大频率230 Hz和460 Hz设计，1、2两分支管道针对460 Hz，3、4两分支管道针对230 Hz，如图2所示，各分支管道长度见表1。
表1 各分支管道长度
图2 管道图
管道声场前后传递损失对比见表2。
表2 管道改进前后传递损失数值对比
经改进设计，管道本身具有较高的消声性能，对比原进风管道，管道改进后消声量提高约10~15 dB。
管道流场前后对比如图3所示。
图3 管道压力分布
改进后管道压损明显降低，管道内速度分布相对均匀，减小了管道内通气阻力，管道内最大流速降低，使得管道内及风机入口气流噪声相对降低，流场参数对比见表3。
表3 管道改进前后流场参数对比
3 节能降噪效果
根据理论制造了多分支HQ管，搭建1∶2风机缩比模型进行节能和降噪效果测试，如图4所示。
图4 多分支HQ管道和试验现场
测试对比了3种情况下的声传递损失和压损，数据见表4。
表4 3种工况传声损失实测数据
风机节能测试数据见表5。
表5 同风量下3种工况风机运行数据
测试数据表明：（1）基于多分支HQ管技术对进风管道进行改进设计，由于有阻性消声器性能实现了管道自身降噪，平均消声量达到15 dB。（2）基于多分支HQ管技术对进风管道进行改进设计，风机电流降低8.8 A，输入功率降低3.5 kW，节电量约为15.3%。（3）本研究测试结果与设计结果存在一定误差，但总体趋势一致，可作为用大型风机节能降噪参考。
