抑尘车噪声分析及控制

邱 声，肖来祥，文亚龙，谢宇明

（长沙中联重科环境产业有限公司，湖南 长沙 410006）

1 抑尘车应用现状

针对近几年空气污染的问题，国家和地方政府积极应对，不断寻求治理空气粉尘污染方面的工具设备，特别是治理城市主干街道、广场、公园、货运码头房屋拆迁、工矿企业及煤场等地点的空气污染，抑尘车（又称雾炮车或喷雾车）针对行业痛点顺应而生，开始进入了市场，进入了公众的视线，如图1 所示。但是，抑尘车在工作时，会产生高分贝噪声，往往达到90 dB 以上，根据GB3096—2008 声环境质量标准，此噪音会对在现场的工作人员的生理健康造成极大的损害[1]，同时在作业过程中会对居民的正常生活、休息造成影响。

图1 抑尘车

2 抑尘车的结构

抑尘车主要包括汽车底盘、水罐总成、柴油发电机组系统、雾炮机组系统、电控系统、液压系统及专用作业装置等组件见图2。柴油发电机组系统中的发动机给雾炮机组系统提供动力，并通过发电机发电驱动高压水泵和轴流风机喷射水雾。汽车底盘负责喷雾、前喷后洒等作业时地行走。柴油发电机组系统布置在底盘驾驶室与水罐总成之间，采用骨架包围，两侧装有百叶窗、卷帘门。水罐总成用来装载水或抑尘剂。车辆的后部装有电控箱，内部为电控系统。抑尘车通过底盘的变速箱侧面的取力器驱动低压洒水泵向前喷后洒完成供水。抑尘车的原理是利用大功率雾炮机向大气中喷洒水雾，将空气中的灰尘、粉尘、二氧化碳等污染物颗粒吸附，从而实现降尘抑尘[2-3]。

图2 抑尘车结构示意图

3 抑尘车的噪声来源

抑尘车为专用作业车辆，其噪声来源种类众多，因此要明确其噪声源的种类并进行研究其产生机理，通过分析，噪声源主要有以下几种：

3.1 柴油发电机组噪声

柴油发电机组是由发电机、发动机以及控制系统等组成，是以柴油机为原动机，拖动同步发电机发电的一种电源设备，见下页图3。柴油发电机组布置于车辆前部，外围由钢结构框架组成。柴油发电机组的噪声主要是进、排气导致的空气动力噪声和表面辐射的传播噪声。

图3 柴油发电机组

3.1.1 空气动力噪声

空气动力噪声包括进气系统的噪声、排气系统的噪声、柴油机冷却风扇的转动噪声。这种噪声是在柴油发电机组正常工况中，对空气的扰动导致空气和柴油机组之间产生音源从而形成的噪声，且直接对外产生辐射。

1）进气系统噪声。进气系统产生的噪声作为柴油发电机组的主要噪声之一，是在发电机组的进气需求下，进气口不断开关闭合而导致系统的压力发生不断地变化而产生的噪声。伴随着进气系统工作，进气管内形成一定的压力脉冲，导致进气系统产生周期性的噪声。

2）排气系统噪声。柴油发电机组最为直接的噪声源即是排气系统产生的噪声，这种噪声具有较大的强度，相比正常的发动机噪声，其噪声值要高出大约10～15 dB（A），产生的主要因素有发动机气缸内部压力、排气系统的管道直径、发电机组额定排气量以及发电机组的运行转速和工作负荷等，提高发电机组的工作负荷或增加发动机转数会加大气体的流量，从而导致排气噪声的增大[4]。

3.1.2 表面辐射噪声

柴油发电机组的表面辐射噪声包括机械噪声和燃烧噪声。机械噪声是由发电机组在运行过程中的各机械部件会不断地发生机械碰撞而产生。而燃烧噪声一般是气缸内部柴油燃烧产生的压力震动作用于整体气缸的机械部件从而向外部辐射出一定的噪声。一般情况下在发电机组转速较低时，产生的燃烧噪声要高于机械噪声。

3.2 雾炮机组噪声

雾炮机组系统主要由电机、高压风机、水平旋转支撑、仰角控制装置、导流筒、雾化喷嘴、高压泵等组成，如图4 所示。雾炮机组的噪声包括风机的气动噪声，机械噪声和电机的电磁噪声。风机的气动噪声在雾炮机组的噪声中占主要部分，其包括旋转噪声与涡流噪声。

图4 雾炮机组

3.2.1 旋转噪声

旋转噪声是由于在风机旋转叶轮的叶片通道出口处，沿周向的气动压力、气流速度都有发生很大的改变，旋转的叶片通道掠过较窄的蜗舌处时，就会出现周期性的压力和速度脉动所产生的噪声。旋转噪声涵盖以下几种情况产生噪声：如靠近叶片出口处的边界层脱离，气流在蜗壳中扩压脉动的脱离，叶片在进口处流动分离及偏离最佳工况点时的流动恶化等产生的噪声[3]。

3.2.2 涡流噪声

涡流噪声是因为紊流边界层及其脱离引起气流压力脉动而发生的。因为边界层脱离和紊流脉动弹性较大，所以涡流噪声具有频率范围较宽的特点。

3.3 汽车底盘噪声

抑尘车采用的汽车底盘为二类通用底盘，其噪声主要分为：车身结构噪声，底盘发动机噪声。车身结构噪声是指由于底盘的车体大都是由金属材料制成，车辆行驶过程中，振动源把振动传给车体，进而引起车体共振形成的噪声。底盘发动机噪声包括燃烧噪声，气动噪声，机械噪声等。此外，还包括汽车在行驶过程中轮胎与地面的摩擦声，不平整路面导致的震动噪声，以及轮胎花纹间歇的空气流动和轮胎四周扰动构成的空气噪声等组成的轮胎噪声。

4 噪声控制

根据抑尘车的实际作业工况噪声测试得到抑尘车工作时的噪声基本上都在90 dB 左右，有时候甚至超过95 dB，其结果表明抑尘车的噪声是由多种噪声的叠加合成，这会给现场作业人员和周围行人健康带来损害，故必须通过有效措施来控制抑尘车的噪声。

4.1 柴油发电机组噪声控制

进气系统噪声控制，首先合理设计选用空气滤清器，在安装许可的前提下，尽可能选择流量大、容量大的空气滤清器，其次，要选择最优的进气管直径，保证气流流速小于等于30 m/s，因为流速过高会产生较大的进气噪声。

排气系统噪声控制，合理设计排气管直径，选用或设计相匹配的消声器，能够有效降低排气系统产生的噪声。在进行消音器的选型或设计时，要充分考虑柴油发电机组运行状态下产生的较高的温度、压力以及高速气流等因素[4]。同时柴油发电机组外围框架内部可通过采取增加吸音棉等降噪措施，降低噪声传播到车外的强度，从而达到相关的噪声环保要求。

发电机组表面辐射噪声，主要采取适当地增强发电机组的结构强度进行适当的，增大发电机组的阻尼的措施，使发电机组在运行工况下，有效降低燃烧噪音与机械噪音的音源共振情况，还可使发电机组整体结构的表面响应程度降低。同时，在不影响发电机组运行的前提下，缩减噪声辐射的表面面积，也能够对辐射噪声进一步控制[5]。

4.2 雾炮机组噪声控制

合理选择风机的型式，同一系列的风机，噪声与风量、风压成正比关系。所以在选择风机型式时，要充分考虑余量，余量过大会造成能耗浪费且噪声增大。对同一型式的风机，在性能条件允许的前提下，应考虑选用低转速运行的风机。对于不同型式的风机，在比较噪声时，不应只考虑转速和圆周速度，而应选较低比声功率级作为评判首要条件。

合理设计管路，要减小管路阻力，首先风机入口不宜处于急变流场，其次要防止机壳与管道的振动过大而产生的噪声。为避免空腔共振，风道的尺寸以及机壳直径机壳宽度应等于主频率波长或其倍数。平钢板的弯曲振动的固有频率在100 Hz 左右，通常叶片数少的离心通风机旋转噪声的基频在这个范围内。提高薄板的固有频率还可通过使用加强筋和阻尼涂层[2]。

部分厂家亦在雾炮机组设计中考虑降噪设计，在风机的内筒壁安装一层聚酯纤维吸音棉，吸音棉表层覆盖一层多孔薄板，多孔薄板和聚酯纤维吸音棉通过铆钉固定，通过控制风机高速旋转产生的噪声，可达到一定的降噪效果。

4.3 汽车底盘噪声控制

为配合抑尘车作业，保证作业效果时，底盘一般以较慢的速度行驶，这时底盘的主要噪声源是发动机，故控制噪声主要在保养及使用发动机方面：按保养手册要求及时更换机油，选用挥发性低、清洁性能好的合成机油产品，不可经常更换机油牌号；按要求及时清理或更换空气滤清器滤芯，以保证通畅进气；定期更换发动机机油滤芯。同时，还应该经常检查底盘关重螺栓的紧固情况，发现有缺失、松动、损坏等情况，应及时补齐拧紧，防止因结构松动而造成噪声增大，影响整车可靠性。

通过以上对抑尘车一系列的隔音、减振、降噪等措施控制，可将整车噪声进行有效降低。

5 结语

从抑尘车的结构、工况和噪声机理入手，采用隔音、降噪、减振等控制措施，是可行且实用的。抑尘车因其结构复杂，噪声源多种多样，须从以下方面入手控制噪声源：设计、生产、装配环节等联动，设计时综合考虑各部件的机构，选用最优方案则有利于控制噪声，制造时控制各零部件的制造工艺水平，装配时提高装配工艺水平，使抑尘车在发车前噪声就能得到有效控制；车辆的正确使用和保养也很重要，用户首次使用车辆时应先仔细阅读说明书再使用，并按所介绍的方法操作及保养抑尘车，能使抑尘车性能发挥最优，从而有效减轻异常噪声。