【壓縮機網(wǎng)】摘要：螺桿壓縮機的振動(dòng)噪聲問(wèn)題是目前的研究熱點(diǎn)，本文介紹了螺桿壓縮機振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的機理，然后從機械振動(dòng)噪聲和氣流脈動(dòng)兩方面總結了一些主流的減振降噪方法和技術(shù)。螺桿壓縮機振動(dòng)噪聲的進(jìn)一步改善，主要應在轉子材料、轉子型線(xiàn)、氣流脈動(dòng)抑制、主動(dòng)振動(dòng)控制和有源降噪等方面深入研究。
一、引言
螺桿壓縮機具有結構簡(jiǎn)單、操作方便和運行可靠等一系列獨特的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于空氣動(dòng)力、制冷、石油、化工、冶金和醫藥等各領(lǐng)域，但是其帶來(lái)的振動(dòng)噪聲問(wèn)題日益突出，尤其是噪聲污染非常嚴重，降噪需求日益旺盛。一方面，伴隨著(zhù)我國工業(yè)化和城市化的發(fā)展，對于螺桿壓縮機的振動(dòng)噪聲要求與標準更加嚴格；另一方面，隨著(zhù)螺桿壓縮機的不斷更新?lián)Q代，性能得到了持續提升，壓縮機的振動(dòng)噪聲改善已逐漸成為螺桿壓縮機技術(shù)發(fā)展需要面臨的新挑戰，同時(shí)也成為了各生產(chǎn)廠(chǎng)家提升其自身產(chǎn)品競爭力的一個(gè)重要“賣(mài)點(diǎn)”，尤其是對于螺桿壓縮機及其系統的振動(dòng)噪聲有著(zhù)極其嚴苛要求的一些特殊應用場(chǎng)合。此外，螺桿壓縮機的振動(dòng)噪聲問(wèn)題，不僅會(huì )造成噪聲污染，而且還會(huì )影響機器性能和可靠性[1,2]。因此螺桿壓縮機減振降噪技術(shù)逐漸成為壓縮機的核心技術(shù)，振動(dòng)小噪聲低是螺桿壓縮機未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重大趨勢。
二、振動(dòng)噪聲產(chǎn)生機理
圖1所示為雙螺桿壓縮機的典型結構，它主要由機體以及包含在機體內的一對平行配置的螺旋轉子和吸排氣孔口組成。壓縮機與電動(dòng)機封裝在同一殼體內，電動(dòng)機與陽(yáng)轉子同軸。在電動(dòng)機的驅動(dòng)下，陰、陽(yáng)轉子像齒輪一樣嚙合旋轉，由轉子齒頂與機體內壁面圍成的工作容積周期性擴大和縮小，實(shí)現吸氣、壓縮和排氣過(guò)程[3]。
根據螺桿壓縮機的工作原理，可以將螺桿壓縮機的振動(dòng)噪聲產(chǎn)生機理分為機械接觸產(chǎn)生的機械性振動(dòng)噪聲和氣流脈動(dòng)誘發(fā)的流體性振動(dòng)噪聲。
2.1 機械性振動(dòng)噪聲
機械性噪聲是固體振動(dòng)所產(chǎn)生的，機械部件運行時(shí)在沖擊、摩擦、交變應力或磁性應力的作用下，各部件互相碰撞、摩擦、振動(dòng)，從而發(fā)聲。螺桿壓縮機中機械性振動(dòng)噪聲源來(lái)源于轉動(dòng)部件，主要為嚙合的轉子和支撐的軸承，尤其是陰陽(yáng)轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲是螺桿壓縮機機械性振動(dòng)噪聲的主要根源。
?、?嚙合轉子振動(dòng)噪聲
陰、陽(yáng)轉子是螺桿壓縮機的核心部件，在工作過(guò)程中既受到徑向和軸向的氣體作用力，又受到傳動(dòng)機構的作用力以及軸承的支撐力。這些力在螺桿壓縮機工作過(guò)程中周期性的變化，是壓縮機機械性振動(dòng)噪聲的激勵源。在螺桿壓縮機中，陽(yáng)轉子通過(guò)齒面接觸直接驅動(dòng)陰轉子同步旋轉，嚙合過(guò)程中不可避免的產(chǎn)生機械振動(dòng)，輻射機械噪聲，是主要的機械性振動(dòng)噪聲激勵源。在實(shí)際運行過(guò)程中，由于轉子是金屬部件，本身存在撓性，由于加工或者裝配誤差導致的不對中、不平衡，往往會(huì )引起轉動(dòng)過(guò)程中的徑向振動(dòng)，產(chǎn)生異響，也都可能成為陰陽(yáng)轉子運動(dòng)過(guò)程中振動(dòng)噪聲的激勵源。
?、?支撐軸承振動(dòng)噪聲
螺桿壓縮機所用的軸承主要分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承的振動(dòng)主要是由于潤滑不充分或出現異常的摩擦使得油膜破裂而引起金屬間“粘滑”激振導致的；滾動(dòng)軸承的振動(dòng)主要是因為離散的滾動(dòng)體對滾道的周期性沖擊導致[4]。相比而言，滾動(dòng)軸承的振動(dòng)噪聲大于滑動(dòng)軸承，但滾動(dòng)軸承能夠提供精確的運轉精度和承受較高的轉速，因此在螺桿壓縮機中主要采用滾動(dòng)軸承來(lái)承受軸向和徑向力，而滑動(dòng)軸承一般只應用于一些大型的螺桿壓縮機中。
在機械零部件加工精度和裝配誤差得到有效控制的前提下，螺桿壓縮機的機械性振動(dòng)噪聲得到有效控制，相反流體性振動(dòng)噪聲逐漸暴露出來(lái)，成為主要的振動(dòng)噪聲源。
2.2 流體性振動(dòng)噪聲
流體動(dòng)力性噪聲是指流體的流動(dòng)或固體在流體中運動(dòng)，引起流體振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。隨著(zhù)機械性振動(dòng)噪聲的深入研究和機械加工裝配精度的提升，機械性振動(dòng)噪聲得到有效控制，而氣流脈動(dòng)誘發(fā)的流體性噪聲已經(jīng)成為螺桿壓縮機的主要噪聲源，按照其產(chǎn)生的位置和特點(diǎn)可以分為齒間容積噪聲、排氣噪聲和吸氣噪聲。
?、?齒間容積噪聲
當螺桿壓縮機處于吸氣結束后、排氣開(kāi)始前的狀態(tài)時(shí)，齒間容積并未與吸、排氣孔口連通，在此過(guò)程內齒間容積與外界的連通通道僅有泄漏三角形、齒頂間隙、嚙合間隙和端面間隙。齒間容積內的氣體介質(zhì)隨著(zhù)齒間容積的減小而不斷被壓縮，同時(shí)少部分介質(zhì)會(huì )通過(guò)上述泄漏通道進(jìn)入到相鄰齒間容積或吸氣側齒間容積，在此過(guò)程內不僅會(huì )產(chǎn)生流體流動(dòng)噪聲，而且在壓差作用下氣體介質(zhì)通過(guò)各間隙內的流動(dòng)也會(huì )產(chǎn)生一定的噪聲。當齒間容積與噴油、噴液或補氣孔口連通時(shí)，額外的氣液流動(dòng)甚至會(huì )導致更為劇烈的流動(dòng)噪聲。泄漏三角形的面積較其他泄漏通道的面積而言相對較大，同時(shí)泄漏三角形前后連接著(zhù)兩個(gè)壓力不等的齒間容積，這兩個(gè)相對獨立的聲學(xué)元件還會(huì )受到外界的激勵而產(chǎn)生共鳴，導致更大的流體動(dòng)力性噪聲。
?、?排氣噪聲
在轉子嚙合腔與排氣孔口連通的初期，在壓差的作用下排氣腔中的高壓氣體會(huì )很快地倒流入嚙合腔導致腔內壓力快速升高。在慣性力的作用下會(huì )形成過(guò)沖，使得嚙合腔中的壓力要大于排氣壓力，而排氣腔中的壓力則處于低谷。隨著(zhù)排氣孔口的開(kāi)度迅速增加和排氣容積的減小，氣體開(kāi)始向排氣腔流動(dòng)。此時(shí)，流入排氣腔中的氣體速度和排氣腔中氣體壓力的變化較平穩，主要受排氣容積變化率和孔口流通面積的影響。
排氣過(guò)程中，轉子嚙合腔相繼進(jìn)行排氣，導致容積周期性的變化，而每個(gè)周期內速度和壓力也在各種作用力下產(chǎn)生周期性的變化，形成排氣氣流脈動(dòng)，誘發(fā)氣動(dòng)噪聲。
?、?吸氣噪聲
吸氣噪聲和排氣噪聲具有一定的相似性，工作容積與吸、排氣孔口連通過(guò)程中，工作容積周期性的增加或減小，同時(shí)伴隨著(zhù)工作容積與吸、排氣孔口間連通面積的周期性變化，使得流體流動(dòng)特性變化劇烈，產(chǎn)生較大的氣流脈動(dòng)，誘發(fā)氣動(dòng)噪聲。
Sangfors[5]等對辨識螺桿壓縮機主要的振動(dòng)噪聲源開(kāi)展了大量的研究工作，均指出處于氣流脈動(dòng)基頻及其整數倍頻率的振動(dòng)噪聲值較大，由于工作容積與吸、排氣孔口周期性連通所引起的氣流脈動(dòng)是螺桿壓縮機振動(dòng)噪聲的主要誘因。此外，由于處于排氣腔內的氣體密度遠大于吸氣腔內的氣體密度，導致排氣氣流脈動(dòng)所誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲更為顯著(zhù)。
三、振動(dòng)控制技術(shù)
螺桿壓縮機運行中陰陽(yáng)轉子相互嚙合，產(chǎn)生機械振動(dòng)，通過(guò)軸承將振動(dòng)傳遞到機殼和機腳。因此，提高轉子加工精度，減小軸系裝配誤差，優(yōu)化支撐軸承游隙等措施可以從振動(dòng)激勵源頭上抑制螺桿壓縮機振動(dòng)的產(chǎn)生，設計安裝減振墊等措施從振動(dòng)傳遞路徑上進(jìn)一步隔離振動(dòng)的傳遞，從而達到減小螺桿壓縮機振動(dòng)的目的。
3.1 振動(dòng)激勵源頭減振
?、?提高加工精度，減小裝配誤差
提高轉子加工精度降低轉子表面粗糙度和改善裝配工藝減小軸系裝配誤差等措施減小轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的機械振動(dòng)，從源頭上控制壓縮機的振動(dòng)激勵源，可以有效降低壓縮機運行過(guò)程中產(chǎn)生的機械振動(dòng)。靳春梅等[6]通過(guò)實(shí)驗研究指出，提高轉子的加工精度，由銑削改為磨削，降低了表面粗糙度，使壓縮機運行過(guò)程中振動(dòng)得到有效控制，中、高頻噪聲也得到一定程度的降低。
?、?減小支撐軸承游隙
減小支撐軸承游隙，可以提高轉子旋轉精度，縮小轉子嚙合過(guò)程中偏心量，降低高速運轉過(guò)程中轉子不平衡質(zhì)量誘發(fā)的振動(dòng)噪聲。殷玉楓等[7]通過(guò)理論與實(shí)驗研究得出滾動(dòng)軸承的徑向游隙對軸承振動(dòng)噪聲的影響最為顯著(zhù)。隨著(zhù)徑向游隙的加大，振動(dòng)噪聲隨之增強，并呈現很好的線(xiàn)性關(guān)系。
3.2 振動(dòng)傳遞路徑隔振
?、?提高結構件剛度
提高機殼剛度，降低機殼振動(dòng)響應。螺桿壓縮機機殼徑向和圓周方向上增加加強筋，可以提高機殼的剛度，降低機殼振動(dòng)響應，阻礙壓縮機轉子和軸承的振動(dòng)激勵傳遞到機殼上。
?、?設計安裝減振墊
設計安裝減振墊，隔離螺桿壓縮機的振動(dòng)傳遞。根據螺桿壓縮機的轉子型線(xiàn)、電機運行轉速、自身重量和實(shí)際減振需求，設計減振器，安裝到螺桿壓縮機機腳上，可以阻礙機腳振動(dòng)傳遞到安裝基礎面上，有效降低壓縮機安裝基礎上的振動(dòng)。
四、噪聲控制技術(shù)
螺桿壓縮機運行過(guò)程中周期性的吸氣、壓縮和排氣過(guò)程不可避免的會(huì )產(chǎn)生氣流脈動(dòng)，進(jìn)而誘發(fā)氣動(dòng)噪聲。隨著(zhù)機械性振動(dòng)噪聲的深入研究和機械加工裝配精度的提升，機械性振動(dòng)噪聲得到有效控制，而氣流脈動(dòng)誘發(fā)的流體性噪聲已經(jīng)成為螺桿壓縮機的主要噪聲源。因此，應用排氣端面衰減裝置、赫姆霍茲氣流脈動(dòng)衰減腔和穿孔板脈動(dòng)衰減器等措施可以從氣流脈動(dòng)源頭上衰減氣流脈動(dòng)幅值，降低氣流脈動(dòng)誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲，設計具有雙層壁結構的機殼和安裝隔聲罩等措施在傳遞路徑上阻礙噪聲的傳遞，可有效降低壓縮機的整體噪聲。
4.1氣流脈動(dòng)誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲源頭控制
?、?排氣端面氣流脈動(dòng)衰減裝置
基于聲波干涉原理，設計旁支流道產(chǎn)生與管道內氣流脈動(dòng)幅值相等，相位相反的旁支氣流脈動(dòng)，兩者相互疊加抵消，從而達到衰減氣流脈動(dòng)的目的，其結構示意圖如圖2所示。當旁支流道長(cháng)度為流體介質(zhì)半波長(cháng)的整數倍時(shí)，排氣管內氣流脈動(dòng)幅值最小，其衰減效果如圖3所示。
基于半波長(cháng)管原理，周明龍等[8]針對螺桿壓縮機氣流脈動(dòng)的周期特性，結合壓縮機結構的內部空間，在排氣端面上設計氣流脈動(dòng)衰減裝置，從排氣源頭上衰減氣流脈動(dòng)幅值，降低氣流脈動(dòng)誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲。圖4是應用在螺桿壓縮機排氣端面的一種具體結構。
?、诤漳坊羝潥饬髅}動(dòng)衰減腔
赫姆霍茲共振器是聲學(xué)中一個(gè)比較常見(jiàn)的降噪裝置，其主要由短管和腔體組成，如圖5所示，在一定條件下可用其來(lái)消減螺桿壓縮機排氣腔內的氣流脈動(dòng)幅值[9,10,11,12]。
根據赫姆霍茲共振器的結構尺寸可以計算出赫姆霍茲共振器的固有頻率 fr：
式中 c—流體介質(zhì)聲速；
S—短管截面積；
L—短管有效長(cháng)度；
V—腔體體積。
當入射聲波pi的頻率接近赫姆霍茲共振器的固有頻率時(shí)，在赫姆霍茲共振器的短管中產(chǎn)生強烈振動(dòng)，通過(guò)克服摩擦阻力而消耗聲能，從而降低下游聲波的幅值。
基于赫姆霍茲共振器原理，武曉昆等[13]在螺桿壓縮機的排氣軸承座上設計赫姆霍茲氣流脈動(dòng)衰減腔，排氣氣流脈動(dòng)幅值衰減30%以上，氣流脈動(dòng)基頻下的機腳振動(dòng)加速度可降低36.2%-40.9%。
?、?穿孔板脈動(dòng)衰減器
穿孔板脈動(dòng)衰減器結構如圖6所示，其脈動(dòng)衰減機理是穿孔板上每個(gè)穿孔與其對應的腔體組成的系統類(lèi)似赫姆霍茲氣流脈動(dòng)衰減腔，穿孔板脈動(dòng)衰減器可以看成許多赫姆霍茲氣流脈動(dòng)衰減腔的并聯(lián)。
按照馬大猷院士經(jīng)典理論[14]，穿孔板脈動(dòng)衰減器的衰減頻率fMPA可以表示為
式中 c—流體介質(zhì)聲速；
t—穿孔板厚度；
d—穿孔孔徑；
D—穿孔板腔體深度；
P—穿孔率（穿孔面積/全面積100%）。
基于穿孔板設計原理，劉華等[15]針對變頻螺桿壓縮機排氣氣流脈動(dòng)誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲設計寬頻帶穿孔板氣流脈動(dòng)衰減器。應用氣流脈動(dòng)衰減器后，在運行轉速3000～4500rpm區間，氣流脈動(dòng)基頻排氣噪聲值下降3.0dBA以上；在排氣噪聲較大的高轉速運行區間4500～5100rpm，排氣噪聲值下降5.0dBA到7.5dBA，實(shí)現了變頻螺桿壓縮機全頻率段的降噪。
4.2 噪聲傳遞路徑隔聲
?、?機殼雙層壁設計
螺桿壓縮機機殼采用雙層壁結構，可以阻礙振動(dòng)噪聲的傳遞，降低壓縮機的整體噪聲。格力，大冷等企業(yè)將機體外殼采用雙層壁結構，減弱噪聲向外輻射的能力，起到隔離噪聲的作用。此外，壓縮機采用液體冷卻方式（如油冷、水冷等），不僅可阻礙噪聲的傳遞，而且采用液冷方式后可取消風(fēng)冷方式的風(fēng)扇，也有助于降低螺桿壓縮機的整體噪聲。
?、?隔聲罩設計
根據螺桿壓縮機的噪聲頻譜特性，設計隔聲罩結構，優(yōu)化隔聲罩的吸聲材料，可以有效降低壓縮機的遠場(chǎng)噪聲。程雙靈等[16]通過(guò)對隔聲罩結構和吸聲材料的優(yōu)化，螺桿壓縮機噪聲下降了近10dBA。
4.3 氣流脈動(dòng)衰減
目前氣流脈動(dòng)衰減與抑制主要針對特定運行工況，當壓縮機運行工況變化較大時(shí)，尤其是變頻螺桿壓縮機變轉速工況，氣流脈動(dòng)衰減裝置的衰減效果減弱甚至消失。為了滿(mǎn)足不同運行工況下氣流脈動(dòng)衰減效果，拓寬氣流脈動(dòng)衰減頻率范圍，往往只能被動(dòng)的采用多個(gè)衰減裝置并聯(lián)或者串聯(lián)，不僅會(huì )犧牲衰減效果，還會(huì )帶來(lái)衰減裝置體積過(guò)大無(wú)法安裝甚至被動(dòng)增加壓縮機體積。因此，根據壓縮機的運行工況和氣流脈動(dòng)特性，自動(dòng)調節氣流脈動(dòng)衰減裝置的衰減頻率，有效降低壓螺桿縮機氣流脈動(dòng)的衰減裝置迫在眉睫。周明龍等[17]等根據壓縮機運行特性設計的一種可調頻自適應氣流脈動(dòng)衰減器將成為一種新的趨勢。
4.4 主動(dòng)減振
在螺桿壓縮機運行過(guò)程中，根據所檢測到的壓縮機振動(dòng)信號，振動(dòng)數據經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)處理，通過(guò)一定的控制策略，驅動(dòng)作動(dòng)器對壓縮機施加外部激勵（如力，力矩等），最終達到抑制螺桿壓縮機振動(dòng)，降低機械振動(dòng)輻射噪聲的目的。目前國內主動(dòng)減振技術(shù)還處于機理的研究階段，離實(shí)際應用還有較大距離。但是基于主動(dòng)減振降噪技術(shù)的良好發(fā)展前景，以及螺桿壓縮機振動(dòng)產(chǎn)生機理的深入研究，主動(dòng)減振降噪技術(shù)將逐步應用到螺桿壓縮機減振降噪領(lǐng)域。
4.5 有源降噪
有源降噪是利用聲波的相消干涉原理，通過(guò)引入電聲裝置產(chǎn)生額外的噪聲源與不希望的原始噪聲進(jìn)行疊加，從而達到降低或者抑制噪聲的目的。
有源降噪具有良好的低頻降噪效果，最適用于控制低頻諧波噪聲，目前主要集中應用在耳機和汽車(chē)等領(lǐng)域。隨著(zhù)有源技術(shù)的發(fā)展，以及螺桿壓縮機噪聲的深入研究，有源降噪將逐步應用到螺桿壓縮機降噪領(lǐng)域。
五、振動(dòng)噪聲發(fā)展趨勢
5.1 轉子材料
?、?轉子材質(zhì)替換。隨著(zhù)非金屬材料性能的改善和加工精度的提高，其良好的減振降噪性能逐漸顯現出來(lái)。在滿(mǎn)足使用要求的情況下，螺桿壓縮機的陽(yáng)轉子可采用金屬鋼芯上注塑非金屬材料的結構，陰轉子采用金屬材料，降低陰陽(yáng)轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的機械性振動(dòng)噪聲。
?、?轉子表面處理。在轉子表面噴涂自潤滑封嚴涂層，一方面涂層的封嚴特性可減小轉子間的嚙合間隙，降低齒間容積的泄露通道內流體流動(dòng)誘發(fā)的流體動(dòng)力性噪聲；另一方面涂層的自潤滑特性可降低轉子嚙合的摩擦系數，降低轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的機械振動(dòng)噪聲。
5.2 轉子型線(xiàn)
?、?增加轉子齒數。螺桿壓縮機隨著(zhù)轉子齒數的增加，增加了轉子嚙合過(guò)程中的重合系數，使嚙合載荷平均分配在較多的齒面上，減小單位齒面壓力，降低轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的機械振動(dòng)噪聲。此外，轉子齒數較少時(shí)，轉子嚙合頻率低，低頻噪聲波長(cháng)較長(cháng)，其衍射能力強，傳播距離更遠，低頻噪聲控制較難；而轉子齒數增多，轉子嚙合頻率向高頻偏移，在傳播過(guò)程中容易被吸收衰減，高頻噪聲容易控制，使壓縮機遠場(chǎng)噪聲值更低。
?、?優(yōu)化齒型設計。在理論研究和實(shí)驗研究的基礎上優(yōu)化轉子的齒型設計，如增大扭轉角增加重合系數，增加嚙合線(xiàn)長(cháng)度減小單位嚙合線(xiàn)上的載荷等措施減小轉子轉動(dòng)過(guò)程中的齒面接觸力，降低轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的機械振動(dòng)噪聲，使運行過(guò)程中轉子的振動(dòng)平穩，噪聲穩定。
六、結論
對于螺桿壓縮機的振動(dòng)噪聲問(wèn)題，本文全面地介紹了螺桿壓縮機振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的機理及相應的控制措施。西安交通大學(xué)一直致力于螺桿壓縮機的研究，在螺桿壓縮機熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)計算、轉子型線(xiàn)優(yōu)化、噴油優(yōu)化、排氣氣流脈動(dòng)研究的基礎上，目前對螺桿壓縮機振動(dòng)噪聲的研究也取得了一定的成果，但是振動(dòng)噪聲影響因素眾多，且互相影響，互相制約，給螺桿壓縮機的減振降噪增加了難度，導致理論計算結果與實(shí)驗結果還存在一定差距，工程應用中還沒(méi)有形成系統的減振降噪的設計理論和方法。因此，從理論研究上降低壓縮機振動(dòng)噪聲并應用于實(shí)踐還需要進(jìn)一步的努力。
參考文獻
[1] Jia X, Liu B, Feng J, et al. Influence of an Orifice Plate on Gas Pulsation in a Reciprocating Compressor Piping System[J]. ARCHIVE Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part E Journal of Process Mechanical Engineering 1989-1996 (vols, 2015, 229(1).
[2]邢子文, 束鵬程. 螺桿壓縮機研究進(jìn)展及應用趨勢[J]. 通用機械, 2006(1):22-29.
[3]邢子文. 螺桿壓縮機—理論、設計及應用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.
[4]M.P.諾頓.工程噪聲和振動(dòng)分析基礎[M]．盛元生，等譯．北京：航空工業(yè)出版社，1993.
[5] B.Sangfors. Modeling, measurement and analysis of
gas-flow generated noise from twin screw compressors[J].
International Compressor Engineering Conference at Purdue:
West Lafayette, USA, 2000.
[6] 靳春梅，樊靈，邱琦，等. 半封閉螺桿壓縮機降噪研究[J]. 噪聲與振動(dòng)控制，2003(4): 37-38.
[7] 殷玉楓, 張建水. 結構參數對軸承振動(dòng)噪聲的影響[J]. 噪聲與振動(dòng)控制, 2014, 34(1):76-81.
[8] 周明龍,陳文卿,等.一種主動(dòng)衰減螺桿壓縮機氣流脈動(dòng)裝置:中國, 201610965311.0[P].2016-11-04.
[9]Wu X, Xing Z, Chen W, et al. Performance investigation of a pressure pulsation dampener applied in the discharge chamber of a twin screw refrigeration compressor[J]. International Journal of Refrigeration, 2018, 85.
[10] 曹顏玉, 姜來(lái)舉, 王文凱,等. 亥姆赫茲共鳴器衰減壓縮機氣流脈動(dòng)的數值模擬與實(shí)驗研究[J]. 壓縮機技術(shù), 2017(2):9-13.
[11] 劉博想, 馮健美, 王玉莉. 利用亥姆霍茲共鳴器衰減壓縮機閥腔內壓力脈動(dòng)的研究[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報, 2012, 46(5):85-90.
[12]Ermilov M A, Kryuchkov A N, Balyaba M V, et al. Development of a Pressure Pulsation Damper for Gas Pressure Regulators with Account of Operation Parameters [J]. Procedia Engineering, 2015, 106:277-283.
[13] 武曉昆, 陳文卿, 周明龍,等. 雙螺桿壓縮機氣流脈動(dòng)衰減器的研究與開(kāi)發(fā)[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報, 2017, 51(4):23-29.
[14] 馬大猷. 噪聲與振動(dòng)控制工程手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.
[16]程雙靈, 李國良, 張秋菊. 螺桿壓縮機噪聲控制的研究[J]. 流體機械, 2007, 35(2):43-45.
[17] 周明龍,陳文卿,楊僑明,邢子文.一種可調頻自適應氣流脈動(dòng)衰減器:中國, 201810860811 .7[P].2018-08-01.
作者簡(jiǎn)介
周明龍，碩士，中級工程師，長(cháng)期從事螺桿壓縮機振動(dòng)噪聲控制新技術(shù)研究。
陳文卿，博士，研究員，長(cháng)期從事螺桿壓縮機新技術(shù)研究。
一、引言
螺桿壓縮機具有結構簡(jiǎn)單、操作方便和運行可靠等一系列獨特的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于空氣動(dòng)力、制冷、石油、化工、冶金和醫藥等各領(lǐng)域，但是其帶來(lái)的振動(dòng)噪聲問(wèn)題日益突出，尤其是噪聲污染非常嚴重，降噪需求日益旺盛。一方面，伴隨著(zhù)我國工業(yè)化和城市化的發(fā)展，對于螺桿壓縮機的振動(dòng)噪聲要求與標準更加嚴格；另一方面，隨著(zhù)螺桿壓縮機的不斷更新?lián)Q代，性能得到了持續提升，壓縮機的振動(dòng)噪聲改善已逐漸成為螺桿壓縮機技術(shù)發(fā)展需要面臨的新挑戰，同時(shí)也成為了各生產(chǎn)廠(chǎng)家提升其自身產(chǎn)品競爭力的一個(gè)重要“賣(mài)點(diǎn)”，尤其是對于螺桿壓縮機及其系統的振動(dòng)噪聲有著(zhù)極其嚴苛要求的一些特殊應用場(chǎng)合。此外，螺桿壓縮機的振動(dòng)噪聲問(wèn)題，不僅會(huì )造成噪聲污染，而且還會(huì )影響機器性能和可靠性[1,2]。因此螺桿壓縮機減振降噪技術(shù)逐漸成為壓縮機的核心技術(shù)，振動(dòng)小噪聲低是螺桿壓縮機未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重大趨勢。
二、振動(dòng)噪聲產(chǎn)生機理
圖1所示為雙螺桿壓縮機的典型結構，它主要由機體以及包含在機體內的一對平行配置的螺旋轉子和吸排氣孔口組成。壓縮機與電動(dòng)機封裝在同一殼體內，電動(dòng)機與陽(yáng)轉子同軸。在電動(dòng)機的驅動(dòng)下，陰、陽(yáng)轉子像齒輪一樣嚙合旋轉，由轉子齒頂與機體內壁面圍成的工作容積周期性擴大和縮小，實(shí)現吸氣、壓縮和排氣過(guò)程[3]。
根據螺桿壓縮機的工作原理，可以將螺桿壓縮機的振動(dòng)噪聲產(chǎn)生機理分為機械接觸產(chǎn)生的機械性振動(dòng)噪聲和氣流脈動(dòng)誘發(fā)的流體性振動(dòng)噪聲。
2.1 機械性振動(dòng)噪聲
機械性噪聲是固體振動(dòng)所產(chǎn)生的，機械部件運行時(shí)在沖擊、摩擦、交變應力或磁性應力的作用下，各部件互相碰撞、摩擦、振動(dòng)，從而發(fā)聲。螺桿壓縮機中機械性振動(dòng)噪聲源來(lái)源于轉動(dòng)部件，主要為嚙合的轉子和支撐的軸承，尤其是陰陽(yáng)轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲是螺桿壓縮機機械性振動(dòng)噪聲的主要根源。
?、?嚙合轉子振動(dòng)噪聲
陰、陽(yáng)轉子是螺桿壓縮機的核心部件，在工作過(guò)程中既受到徑向和軸向的氣體作用力，又受到傳動(dòng)機構的作用力以及軸承的支撐力。這些力在螺桿壓縮機工作過(guò)程中周期性的變化，是壓縮機機械性振動(dòng)噪聲的激勵源。在螺桿壓縮機中，陽(yáng)轉子通過(guò)齒面接觸直接驅動(dòng)陰轉子同步旋轉，嚙合過(guò)程中不可避免的產(chǎn)生機械振動(dòng)，輻射機械噪聲，是主要的機械性振動(dòng)噪聲激勵源。在實(shí)際運行過(guò)程中，由于轉子是金屬部件，本身存在撓性，由于加工或者裝配誤差導致的不對中、不平衡，往往會(huì )引起轉動(dòng)過(guò)程中的徑向振動(dòng)，產(chǎn)生異響，也都可能成為陰陽(yáng)轉子運動(dòng)過(guò)程中振動(dòng)噪聲的激勵源。
?、?支撐軸承振動(dòng)噪聲
螺桿壓縮機所用的軸承主要分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承的振動(dòng)主要是由于潤滑不充分或出現異常的摩擦使得油膜破裂而引起金屬間“粘滑”激振導致的；滾動(dòng)軸承的振動(dòng)主要是因為離散的滾動(dòng)體對滾道的周期性沖擊導致[4]。相比而言，滾動(dòng)軸承的振動(dòng)噪聲大于滑動(dòng)軸承，但滾動(dòng)軸承能夠提供精確的運轉精度和承受較高的轉速，因此在螺桿壓縮機中主要采用滾動(dòng)軸承來(lái)承受軸向和徑向力，而滑動(dòng)軸承一般只應用于一些大型的螺桿壓縮機中。
在機械零部件加工精度和裝配誤差得到有效控制的前提下，螺桿壓縮機的機械性振動(dòng)噪聲得到有效控制，相反流體性振動(dòng)噪聲逐漸暴露出來(lái)，成為主要的振動(dòng)噪聲源。
2.2 流體性振動(dòng)噪聲
流體動(dòng)力性噪聲是指流體的流動(dòng)或固體在流體中運動(dòng)，引起流體振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。隨著(zhù)機械性振動(dòng)噪聲的深入研究和機械加工裝配精度的提升，機械性振動(dòng)噪聲得到有效控制，而氣流脈動(dòng)誘發(fā)的流體性噪聲已經(jīng)成為螺桿壓縮機的主要噪聲源，按照其產(chǎn)生的位置和特點(diǎn)可以分為齒間容積噪聲、排氣噪聲和吸氣噪聲。
?、?齒間容積噪聲
當螺桿壓縮機處于吸氣結束后、排氣開(kāi)始前的狀態(tài)時(shí)，齒間容積并未與吸、排氣孔口連通，在此過(guò)程內齒間容積與外界的連通通道僅有泄漏三角形、齒頂間隙、嚙合間隙和端面間隙。齒間容積內的氣體介質(zhì)隨著(zhù)齒間容積的減小而不斷被壓縮，同時(shí)少部分介質(zhì)會(huì )通過(guò)上述泄漏通道進(jìn)入到相鄰齒間容積或吸氣側齒間容積，在此過(guò)程內不僅會(huì )產(chǎn)生流體流動(dòng)噪聲，而且在壓差作用下氣體介質(zhì)通過(guò)各間隙內的流動(dòng)也會(huì )產(chǎn)生一定的噪聲。當齒間容積與噴油、噴液或補氣孔口連通時(shí)，額外的氣液流動(dòng)甚至會(huì )導致更為劇烈的流動(dòng)噪聲。泄漏三角形的面積較其他泄漏通道的面積而言相對較大，同時(shí)泄漏三角形前后連接著(zhù)兩個(gè)壓力不等的齒間容積，這兩個(gè)相對獨立的聲學(xué)元件還會(huì )受到外界的激勵而產(chǎn)生共鳴，導致更大的流體動(dòng)力性噪聲。
?、?排氣噪聲
在轉子嚙合腔與排氣孔口連通的初期，在壓差的作用下排氣腔中的高壓氣體會(huì )很快地倒流入嚙合腔導致腔內壓力快速升高。在慣性力的作用下會(huì )形成過(guò)沖，使得嚙合腔中的壓力要大于排氣壓力，而排氣腔中的壓力則處于低谷。隨著(zhù)排氣孔口的開(kāi)度迅速增加和排氣容積的減小，氣體開(kāi)始向排氣腔流動(dòng)。此時(shí)，流入排氣腔中的氣體速度和排氣腔中氣體壓力的變化較平穩，主要受排氣容積變化率和孔口流通面積的影響。
排氣過(guò)程中，轉子嚙合腔相繼進(jìn)行排氣，導致容積周期性的變化，而每個(gè)周期內速度和壓力也在各種作用力下產(chǎn)生周期性的變化，形成排氣氣流脈動(dòng)，誘發(fā)氣動(dòng)噪聲。
?、?吸氣噪聲
吸氣噪聲和排氣噪聲具有一定的相似性，工作容積與吸、排氣孔口連通過(guò)程中，工作容積周期性的增加或減小，同時(shí)伴隨著(zhù)工作容積與吸、排氣孔口間連通面積的周期性變化，使得流體流動(dòng)特性變化劇烈，產(chǎn)生較大的氣流脈動(dòng)，誘發(fā)氣動(dòng)噪聲。
Sangfors[5]等對辨識螺桿壓縮機主要的振動(dòng)噪聲源開(kāi)展了大量的研究工作，均指出處于氣流脈動(dòng)基頻及其整數倍頻率的振動(dòng)噪聲值較大，由于工作容積與吸、排氣孔口周期性連通所引起的氣流脈動(dòng)是螺桿壓縮機振動(dòng)噪聲的主要誘因。此外，由于處于排氣腔內的氣體密度遠大于吸氣腔內的氣體密度，導致排氣氣流脈動(dòng)所誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲更為顯著(zhù)。
三、振動(dòng)控制技術(shù)
螺桿壓縮機運行中陰陽(yáng)轉子相互嚙合，產(chǎn)生機械振動(dòng)，通過(guò)軸承將振動(dòng)傳遞到機殼和機腳。因此，提高轉子加工精度，減小軸系裝配誤差，優(yōu)化支撐軸承游隙等措施可以從振動(dòng)激勵源頭上抑制螺桿壓縮機振動(dòng)的產(chǎn)生，設計安裝減振墊等措施從振動(dòng)傳遞路徑上進(jìn)一步隔離振動(dòng)的傳遞，從而達到減小螺桿壓縮機振動(dòng)的目的。
3.1 振動(dòng)激勵源頭減振
?、?提高加工精度，減小裝配誤差
提高轉子加工精度降低轉子表面粗糙度和改善裝配工藝減小軸系裝配誤差等措施減小轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的機械振動(dòng)，從源頭上控制壓縮機的振動(dòng)激勵源，可以有效降低壓縮機運行過(guò)程中產(chǎn)生的機械振動(dòng)。靳春梅等[6]通過(guò)實(shí)驗研究指出，提高轉子的加工精度，由銑削改為磨削，降低了表面粗糙度，使壓縮機運行過(guò)程中振動(dòng)得到有效控制，中、高頻噪聲也得到一定程度的降低。
?、?減小支撐軸承游隙
減小支撐軸承游隙，可以提高轉子旋轉精度，縮小轉子嚙合過(guò)程中偏心量，降低高速運轉過(guò)程中轉子不平衡質(zhì)量誘發(fā)的振動(dòng)噪聲。殷玉楓等[7]通過(guò)理論與實(shí)驗研究得出滾動(dòng)軸承的徑向游隙對軸承振動(dòng)噪聲的影響最為顯著(zhù)。隨著(zhù)徑向游隙的加大，振動(dòng)噪聲隨之增強，并呈現很好的線(xiàn)性關(guān)系。
3.2 振動(dòng)傳遞路徑隔振
?、?提高結構件剛度
提高機殼剛度，降低機殼振動(dòng)響應。螺桿壓縮機機殼徑向和圓周方向上增加加強筋，可以提高機殼的剛度，降低機殼振動(dòng)響應，阻礙壓縮機轉子和軸承的振動(dòng)激勵傳遞到機殼上。
?、?設計安裝減振墊
設計安裝減振墊，隔離螺桿壓縮機的振動(dòng)傳遞。根據螺桿壓縮機的轉子型線(xiàn)、電機運行轉速、自身重量和實(shí)際減振需求，設計減振器，安裝到螺桿壓縮機機腳上，可以阻礙機腳振動(dòng)傳遞到安裝基礎面上，有效降低壓縮機安裝基礎上的振動(dòng)。
四、噪聲控制技術(shù)
螺桿壓縮機運行過(guò)程中周期性的吸氣、壓縮和排氣過(guò)程不可避免的會(huì )產(chǎn)生氣流脈動(dòng)，進(jìn)而誘發(fā)氣動(dòng)噪聲。隨著(zhù)機械性振動(dòng)噪聲的深入研究和機械加工裝配精度的提升，機械性振動(dòng)噪聲得到有效控制，而氣流脈動(dòng)誘發(fā)的流體性噪聲已經(jīng)成為螺桿壓縮機的主要噪聲源。因此，應用排氣端面衰減裝置、赫姆霍茲氣流脈動(dòng)衰減腔和穿孔板脈動(dòng)衰減器等措施可以從氣流脈動(dòng)源頭上衰減氣流脈動(dòng)幅值，降低氣流脈動(dòng)誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲，設計具有雙層壁結構的機殼和安裝隔聲罩等措施在傳遞路徑上阻礙噪聲的傳遞，可有效降低壓縮機的整體噪聲。
4.1氣流脈動(dòng)誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲源頭控制
?、?排氣端面氣流脈動(dòng)衰減裝置
基于聲波干涉原理，設計旁支流道產(chǎn)生與管道內氣流脈動(dòng)幅值相等，相位相反的旁支氣流脈動(dòng)，兩者相互疊加抵消，從而達到衰減氣流脈動(dòng)的目的，其結構示意圖如圖2所示。當旁支流道長(cháng)度為流體介質(zhì)半波長(cháng)的整數倍時(shí)，排氣管內氣流脈動(dòng)幅值最小，其衰減效果如圖3所示。
基于半波長(cháng)管原理，周明龍等[8]針對螺桿壓縮機氣流脈動(dòng)的周期特性，結合壓縮機結構的內部空間，在排氣端面上設計氣流脈動(dòng)衰減裝置，從排氣源頭上衰減氣流脈動(dòng)幅值，降低氣流脈動(dòng)誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲。圖4是應用在螺桿壓縮機排氣端面的一種具體結構。
?、诤漳坊羝潥饬髅}動(dòng)衰減腔
赫姆霍茲共振器是聲學(xué)中一個(gè)比較常見(jiàn)的降噪裝置，其主要由短管和腔體組成，如圖5所示，在一定條件下可用其來(lái)消減螺桿壓縮機排氣腔內的氣流脈動(dòng)幅值[9,10,11,12]。
根據赫姆霍茲共振器的結構尺寸可以計算出赫姆霍茲共振器的固有頻率 fr：
式中 c—流體介質(zhì)聲速；
S—短管截面積；
L—短管有效長(cháng)度；
V—腔體體積。
當入射聲波pi的頻率接近赫姆霍茲共振器的固有頻率時(shí)，在赫姆霍茲共振器的短管中產(chǎn)生強烈振動(dòng)，通過(guò)克服摩擦阻力而消耗聲能，從而降低下游聲波的幅值。
基于赫姆霍茲共振器原理，武曉昆等[13]在螺桿壓縮機的排氣軸承座上設計赫姆霍茲氣流脈動(dòng)衰減腔，排氣氣流脈動(dòng)幅值衰減30%以上，氣流脈動(dòng)基頻下的機腳振動(dòng)加速度可降低36.2%-40.9%。
?、?穿孔板脈動(dòng)衰減器
穿孔板脈動(dòng)衰減器結構如圖6所示，其脈動(dòng)衰減機理是穿孔板上每個(gè)穿孔與其對應的腔體組成的系統類(lèi)似赫姆霍茲氣流脈動(dòng)衰減腔，穿孔板脈動(dòng)衰減器可以看成許多赫姆霍茲氣流脈動(dòng)衰減腔的并聯(lián)。
按照馬大猷院士經(jīng)典理論[14]，穿孔板脈動(dòng)衰減器的衰減頻率fMPA可以表示為
式中 c—流體介質(zhì)聲速；
t—穿孔板厚度；
d—穿孔孔徑；
D—穿孔板腔體深度；
P—穿孔率（穿孔面積/全面積100%）。
基于穿孔板設計原理，劉華等[15]針對變頻螺桿壓縮機排氣氣流脈動(dòng)誘發(fā)的氣動(dòng)噪聲設計寬頻帶穿孔板氣流脈動(dòng)衰減器。應用氣流脈動(dòng)衰減器后，在運行轉速3000～4500rpm區間，氣流脈動(dòng)基頻排氣噪聲值下降3.0dBA以上；在排氣噪聲較大的高轉速運行區間4500～5100rpm，排氣噪聲值下降5.0dBA到7.5dBA，實(shí)現了變頻螺桿壓縮機全頻率段的降噪。
4.2 噪聲傳遞路徑隔聲
?、?機殼雙層壁設計
螺桿壓縮機機殼采用雙層壁結構，可以阻礙振動(dòng)噪聲的傳遞，降低壓縮機的整體噪聲。格力，大冷等企業(yè)將機體外殼采用雙層壁結構，減弱噪聲向外輻射的能力，起到隔離噪聲的作用。此外，壓縮機采用液體冷卻方式（如油冷、水冷等），不僅可阻礙噪聲的傳遞，而且采用液冷方式后可取消風(fēng)冷方式的風(fēng)扇，也有助于降低螺桿壓縮機的整體噪聲。
?、?隔聲罩設計
根據螺桿壓縮機的噪聲頻譜特性，設計隔聲罩結構，優(yōu)化隔聲罩的吸聲材料，可以有效降低壓縮機的遠場(chǎng)噪聲。程雙靈等[16]通過(guò)對隔聲罩結構和吸聲材料的優(yōu)化，螺桿壓縮機噪聲下降了近10dBA。
4.3 氣流脈動(dòng)衰減
目前氣流脈動(dòng)衰減與抑制主要針對特定運行工況，當壓縮機運行工況變化較大時(shí)，尤其是變頻螺桿壓縮機變轉速工況，氣流脈動(dòng)衰減裝置的衰減效果減弱甚至消失。為了滿(mǎn)足不同運行工況下氣流脈動(dòng)衰減效果，拓寬氣流脈動(dòng)衰減頻率范圍，往往只能被動(dòng)的采用多個(gè)衰減裝置并聯(lián)或者串聯(lián)，不僅會(huì )犧牲衰減效果，還會(huì )帶來(lái)衰減裝置體積過(guò)大無(wú)法安裝甚至被動(dòng)增加壓縮機體積。因此，根據壓縮機的運行工況和氣流脈動(dòng)特性，自動(dòng)調節氣流脈動(dòng)衰減裝置的衰減頻率，有效降低壓螺桿縮機氣流脈動(dòng)的衰減裝置迫在眉睫。周明龍等[17]等根據壓縮機運行特性設計的一種可調頻自適應氣流脈動(dòng)衰減器將成為一種新的趨勢。
4.4 主動(dòng)減振
在螺桿壓縮機運行過(guò)程中，根據所檢測到的壓縮機振動(dòng)信號，振動(dòng)數據經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)處理，通過(guò)一定的控制策略，驅動(dòng)作動(dòng)器對壓縮機施加外部激勵（如力，力矩等），最終達到抑制螺桿壓縮機振動(dòng)，降低機械振動(dòng)輻射噪聲的目的。目前國內主動(dòng)減振技術(shù)還處于機理的研究階段，離實(shí)際應用還有較大距離。但是基于主動(dòng)減振降噪技術(shù)的良好發(fā)展前景，以及螺桿壓縮機振動(dòng)產(chǎn)生機理的深入研究，主動(dòng)減振降噪技術(shù)將逐步應用到螺桿壓縮機減振降噪領(lǐng)域。
4.5 有源降噪
有源降噪是利用聲波的相消干涉原理，通過(guò)引入電聲裝置產(chǎn)生額外的噪聲源與不希望的原始噪聲進(jìn)行疊加，從而達到降低或者抑制噪聲的目的。
有源降噪具有良好的低頻降噪效果，最適用于控制低頻諧波噪聲，目前主要集中應用在耳機和汽車(chē)等領(lǐng)域。隨著(zhù)有源技術(shù)的發(fā)展，以及螺桿壓縮機噪聲的深入研究，有源降噪將逐步應用到螺桿壓縮機降噪領(lǐng)域。
五、振動(dòng)噪聲發(fā)展趨勢
5.1 轉子材料
?、?轉子材質(zhì)替換。隨著(zhù)非金屬材料性能的改善和加工精度的提高，其良好的減振降噪性能逐漸顯現出來(lái)。在滿(mǎn)足使用要求的情況下，螺桿壓縮機的陽(yáng)轉子可采用金屬鋼芯上注塑非金屬材料的結構，陰轉子采用金屬材料，降低陰陽(yáng)轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的機械性振動(dòng)噪聲。
?、?轉子表面處理。在轉子表面噴涂自潤滑封嚴涂層，一方面涂層的封嚴特性可減小轉子間的嚙合間隙，降低齒間容積的泄露通道內流體流動(dòng)誘發(fā)的流體動(dòng)力性噪聲；另一方面涂層的自潤滑特性可降低轉子嚙合的摩擦系數，降低轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的機械振動(dòng)噪聲。
5.2 轉子型線(xiàn)
?、?增加轉子齒數。螺桿壓縮機隨著(zhù)轉子齒數的增加，增加了轉子嚙合過(guò)程中的重合系數，使嚙合載荷平均分配在較多的齒面上，減小單位齒面壓力，降低轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的機械振動(dòng)噪聲。此外，轉子齒數較少時(shí)，轉子嚙合頻率低，低頻噪聲波長(cháng)較長(cháng)，其衍射能力強，傳播距離更遠，低頻噪聲控制較難；而轉子齒數增多，轉子嚙合頻率向高頻偏移，在傳播過(guò)程中容易被吸收衰減，高頻噪聲容易控制，使壓縮機遠場(chǎng)噪聲值更低。
?、?優(yōu)化齒型設計。在理論研究和實(shí)驗研究的基礎上優(yōu)化轉子的齒型設計，如增大扭轉角增加重合系數，增加嚙合線(xiàn)長(cháng)度減小單位嚙合線(xiàn)上的載荷等措施減小轉子轉動(dòng)過(guò)程中的齒面接觸力，降低轉子嚙合過(guò)程中產(chǎn)生的機械振動(dòng)噪聲，使運行過(guò)程中轉子的振動(dòng)平穩，噪聲穩定。
六、結論
對于螺桿壓縮機的振動(dòng)噪聲問(wèn)題，本文全面地介紹了螺桿壓縮機振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的機理及相應的控制措施。西安交通大學(xué)一直致力于螺桿壓縮機的研究，在螺桿壓縮機熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)計算、轉子型線(xiàn)優(yōu)化、噴油優(yōu)化、排氣氣流脈動(dòng)研究的基礎上，目前對螺桿壓縮機振動(dòng)噪聲的研究也取得了一定的成果，但是振動(dòng)噪聲影響因素眾多，且互相影響，互相制約，給螺桿壓縮機的減振降噪增加了難度，導致理論計算結果與實(shí)驗結果還存在一定差距，工程應用中還沒(méi)有形成系統的減振降噪的設計理論和方法。因此，從理論研究上降低壓縮機振動(dòng)噪聲并應用于實(shí)踐還需要進(jìn)一步的努力。
參考文獻
[1] Jia X, Liu B, Feng J, et al. Influence of an Orifice Plate on Gas Pulsation in a Reciprocating Compressor Piping System[J]. ARCHIVE Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part E Journal of Process Mechanical Engineering 1989-1996 (vols, 2015, 229(1).
[2]邢子文, 束鵬程. 螺桿壓縮機研究進(jìn)展及應用趨勢[J]. 通用機械, 2006(1):22-29.
[3]邢子文. 螺桿壓縮機—理論、設計及應用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.
[4]M.P.諾頓.工程噪聲和振動(dòng)分析基礎[M]．盛元生，等譯．北京：航空工業(yè)出版社，1993.
[5] B.Sangfors. Modeling, measurement and analysis of
gas-flow generated noise from twin screw compressors[J].
International Compressor Engineering Conference at Purdue:
West Lafayette, USA, 2000.
[6] 靳春梅，樊靈，邱琦，等. 半封閉螺桿壓縮機降噪研究[J]. 噪聲與振動(dòng)控制，2003(4): 37-38.
[7] 殷玉楓, 張建水. 結構參數對軸承振動(dòng)噪聲的影響[J]. 噪聲與振動(dòng)控制, 2014, 34(1):76-81.
[8] 周明龍,陳文卿,等.一種主動(dòng)衰減螺桿壓縮機氣流脈動(dòng)裝置:中國, 201610965311.0[P].2016-11-04.
[9]Wu X, Xing Z, Chen W, et al. Performance investigation of a pressure pulsation dampener applied in the discharge chamber of a twin screw refrigeration compressor[J]. International Journal of Refrigeration, 2018, 85.
[10] 曹顏玉, 姜來(lái)舉, 王文凱,等. 亥姆赫茲共鳴器衰減壓縮機氣流脈動(dòng)的數值模擬與實(shí)驗研究[J]. 壓縮機技術(shù), 2017(2):9-13.
[11] 劉博想, 馮健美, 王玉莉. 利用亥姆霍茲共鳴器衰減壓縮機閥腔內壓力脈動(dòng)的研究[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報, 2012, 46(5):85-90.
[12]Ermilov M A, Kryuchkov A N, Balyaba M V, et al. Development of a Pressure Pulsation Damper for Gas Pressure Regulators with Account of Operation Parameters [J]. Procedia Engineering, 2015, 106:277-283.
[13] 武曉昆, 陳文卿, 周明龍,等. 雙螺桿壓縮機氣流脈動(dòng)衰減器的研究與開(kāi)發(fā)[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報, 2017, 51(4):23-29.
[14] 馬大猷. 噪聲與振動(dòng)控制工程手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2002.
[16]程雙靈, 李國良, 張秋菊. 螺桿壓縮機噪聲控制的研究[J]. 流體機械, 2007, 35(2):43-45.
[17] 周明龍,陳文卿,楊僑明,邢子文.一種可調頻自適應氣流脈動(dòng)衰減器:中國, 201810860811 .7[P].2018-08-01.
作者簡(jiǎn)介
周明龍，碩士，中級工程師，長(cháng)期從事螺桿壓縮機振動(dòng)噪聲控制新技術(shù)研究。
陳文卿，博士，研究員，長(cháng)期從事螺桿壓縮機新技術(shù)研究。
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