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淺析《通風機聲功率級的測定:包絡面法》的國際標準

2013-01-05 11:30:59 鄭 華 陳鳳義 / 沈陽鼓風機集團股份有 點擊數:

Abstract
摘要:介紹了ISO 13347-3:2004《工業通風機-在標準化實驗室條件下通風機聲功率級的測定 第三部分:包絡面法》國際標準。并與國內相關標準GB/T 2888《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》進行了比照分析,得出了采用ISO 13347-3標準進行聲功率級測量能夠更加準確地反映通風機噪聲源的實際聲能輻射水平的結論,從而有助于利用噪聲測量結果有效進行環境聲學評估與聲學治理。
關鍵詞:通風機;聲功率級;測定;包絡面法
中圖分類號:TH42 文獻標志碼:B
The Essential Analysis to the International Standard of ISO 13347-3:2004 《Industrial fans determination fan sound power levels under standardized laboratory conditions-Part3: Enveloping surface methods》
Abstract:The international standard of ISO 13347-3:2004 Industrial fans determination fan sound power levels under standardized laboratory conditions-Part3: Enveloping surface methods has been introduced and compared with the relevant domestic standard of GB/T 2888《Methods of noise measurement for fans blowers compressors and roots blowers》. It is obtained the conclusion that the sound power level measurement in accordance with ISO 13347-3 can more accurately reflect the actual sound power level radiated from the noise source of fan, which will be helpful for the seessment and control of acoustic environment by noise measurement results.
Key words: fan; sound power level; determination; enveloping surface method
0 引言
  隨著我國經濟持續快速的發展,國家大力倡導節能減排,綠色環保的理念,為此,通風機聲功率作為一項重要的噪聲測定性能指標越來越被行業企業所重視。但是,目前在我國還沒有一項真正完全針對通風機的聲功率級的測量標準,現有的GB/T 2888《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》標準也主要用于聲壓級測量,而聲壓級的測量受環境因素、測量條件等的影響較大,不同的聲學環境和測量距離等都會造成不同的聲壓級測量結果,從而不利于聲學指標的比較與聲學系統的計算。
  ISO 13347-3:2004《工業通風機-在標準化實驗室條件下通風機聲功率的測定 第三部分:包絡面法》國際標準,針對通風機的各主要安裝、使用型式,分別詳細規定了聲功率級測量時的包絡面設置、測量點的布置以及測量點的數量,并對測試環境做出了明確的規定,規范了測量中對最終結果可能造成明顯影響的各種因素,使得聲功率級測量結果的不確定度得以大幅改善,能夠較為客觀地反映噪聲源的真實聲級;因此,將其轉化為國家標準,對提升我國風機的產品質量、改善人民的生活環境有著積極重要的意義。

1 ISO 13347-3標準的適用范圍
  1) 國際標準ISO 13347-3:2004《工業通風機-在標準化實驗室條件下通風機聲功率的測定 第三部分:包絡面法》,適用于GB/T 1236-2000《工業通風機用標準化風道進行性能試驗》(等同采用ISO 5801:1997)和ISO 13349所規定的工業風機。
  2) 對進行試驗的風機尺寸在實際使用情況下僅受測試設施的限制,其中待測試通風機對于測試室大小、供電系統容量和安裝要求僅受制于尺寸、試驗通風機規格及其氣動性能限制。
  3) 包絡面法可用于測量標準安裝形式的風機進口或出口的聲功率級。ISO 13347-3中的測試布置確立了成功完成通風機聲學測試的必要條件。
  4) 適用于實驗室條件下的室內、室外的不同測試環境。
2  ISO 13347-3標準的主要技術內容
2.1 聲學環境

2.1.1  依照ISO 13347-3標準規定,依據該標準進行的聲學測試的環境根據ISO 3744《聲學-聲壓法測定噪聲源聲功率級-反射面上方近似自由場中的工程法》的相關規定,ISO 3744指定的聲學測試環境:附近有一個或多個反射面的近似自由場,可以是室內或室外。
2.1.2  對大流量風機,應在大的空間進行測量,確保傳聲器不會處在高速氣流中。
2.1.3  在戶外試驗時,應在無風、安靜的條件下進行,這樣可以減少自然風對通風機的氣動性能、噪聲性能的測試產生影響,推薦的最大大氣風速為3m/s。
2.1.4  試驗期間,環境空氣溫度、相對濕度變化不應大于5%。
2.1.5  環境修正系數K2的確定采用標準聲源的絕對比較法,任意1/3倍頻帶的環境修正系數均要小于或等于2dB。但是在實際試驗環境中很難滿足該項要求,而已有標準采納的文獻顯示,即使不滿足這個條件,也不影響通風機噪聲測量和良好的重復性。
2.2 試驗裝置
2.2.1  應滿足ISO 13347-1:2004第6條中所列舉的——測量儀器相關技術要求,須注意的是,為了避免因風噪聲、紊流壓力波動或自身噪聲引起的儀器讀數偏大的影響,當測點位于氣流中或所處位置的風速大于1m/s時,應使用鼻錐或泡沫球型風罩,必要時應考慮所用風罩的頻率響應修正因子C2不采用采樣管風罩。
2.2.2  試驗條件的確立。試驗區域內應盡量避免放置其它噪聲源裝置和影響測量的物體,若必須出現,如流量測量、控制等裝置,這些設備所產生的聲壓級應比通風機所產生的至少低10dB;對于室內測量時若需設置進出風風口,則應對這些風口采取消聲措施。
2.2.3  按照ISO 5801標準規定把風機安裝在分別滿足A、B、C、D四種裝置的工作試驗條件。聲功率級的測量應分別對應各自的通風機運行工況點,運行工況點的測量按照GB/T 1236-2000《工業通風機用標準化管道進行性能試驗》(等同采用ISO 5801:1997),但會因聲學測量的要求而受到影響;為此,在通風機聲功率級測量時,確定工況點的通風機氣動性能試驗的允許不確定度可放寬到5%(置信水平為95%)。
2.2.4  末端反射控制。為了限制末端反射對測量的影響,對于在B、C、D型裝置上所進行的聲學測量,應在管道末端安裝如ISO 13347-1:2004附錄D所規定的簡化消聲裝置以形成消聲末端,確保反射系數能夠控制在ISO 13347-1:2004表4中的范圍之內。
2.2.5  傳動噪聲、驅動噪聲的修訂。當通風機的驅動、傳動裝置與進口、出口處在同一個測量空間時,測量得到的噪聲為氣動、傳動和驅動噪聲共同產生的通風機機組噪聲,為了獲得單獨的氣動噪聲,可將葉輪卸下,代之以等質量的均質圓盤以相同的轉速運行,此時測得的噪聲即為驅動、傳動噪聲,將此噪聲作為背景噪聲處理,即可得到氣動噪聲值。當然,如果驅動、傳動在任意頻帶下的噪聲較之機組噪聲低10dB以上,則可忽略不計。
2.3 測量表面特點
2.3.1  矩形長方體、包絡聲源會包含部分機殼輻射噪聲,包絡面便于精確測量,測量數據精確,噪聲的方向性不確切。
2.3.2  反射面上的球體、半球體可以測出噪聲的方向性。
2.3.3  小半徑半球面用于風機進口噪聲的測量。
2.4 測量表面的布置
2.4.1 矩形長方體測量點的布置
  基準體形式包絡風機和連接管路,基準體的尺寸是通風管路直徑d與反射面以上的高度h的函數。測量點應位于在試驗條件下物體的測量表面以及安裝現場的地板上或聲反射表面的邊界端面上。測量表面和測點距離應是1m的測量布置,或隨著圓形或矩形孔口或h而變化的測量布置。
2.4.2 大球形或半球形測量點的布置
  測量表面是一球形時,通風機進口或出口的幾何中心作為中心。測量表面是一半球形時,通風機進口或出口在反射面的投影上作為中心。測量表面的半徑應足夠大,以確保聲壓級測量點不處在通風機噪聲源的近聲場范圍之內,同時應兼顧測量表面半徑增大所帶來的背景噪聲相對升高的問題。
2.4.3 小型半球測量點的布置
  測量表面是半球形,中心位于進口對稱軸線正交平面的交點處。該測量表面面積S=2πr2,測量位置沿著平行線分布。它相當于平角為33°、60°、80°錐體,共設六個測點。測點布置的原則為:遠離障礙物;對于多個進口的場合,測量表面不重合;測點不受其它進口輻射的聲功率的影響。
3 國際標準情況說明
  發達國家對工業風機噪聲聲功率測量比較完善,現階段普遍使用ISO 13347:2004《工業通風機-在標準化實驗室條件下通風機聲功率的測定》。它包括四個部分,分別為:
  ISO 13347-1 2004《工業通風機-在標準化實驗室條件下通風機聲功率級的測定 第一部分:總論》
  ISO 13347-2 2004《工業通風機-在標準化實驗室條件下通風機聲功率級的測定 第二部分:混響室法》
  ISO 13347-3 2004《工業通風機-在標準化實驗室條件下通風機聲功率級的測定 第三部分:包絡面法》
  ISO 13347-4 2004《工業通風機-在標準化實驗室條件下通風機聲功率級的測定 第四部分:聲強法》
4 國內標準情況說明
  GB/T 2888-2008《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》標準主要以測量噪聲聲壓級為主。聲功率級的測量方法僅在標準的資料性附錄部分進行了簡單介紹,分別為“自由聲場法”和“鄰近聲場法”,其中測量環境和測點布置也有著不同的規定。例如:測量風機進、出口的聲功率級,測點位置是在包括測量用管道軸心線在內的水平面上,以開口端圓心為中心,以2倍管道直徑為半徑的半圓周上,從管道軸線算起單側不同角度6個測量位置;另外,對于測量環境、裝置的規范要求較為簡略,未論及末端反射的影響、環境修正的測量確定方法、聲功率級與通風機氣動性能確定的關系等諸多通風機聲學測量細節。
5 與國內相關標準的關系
  國際標準ISO 13347-3:2004《工業通風機-在標準化實驗室條件下通風機聲功率的測定 第三部分 包絡面法》是GB/T 2888《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》標準中聲功率測量部分在測量布置方面的補充和完善,確立了包絡面法測量通風機聲功率級的統一標準,能夠滿足國內通風機生產商和廣大用戶對風機聲功率級的檢測方法所提出的新要求。
6 結束語
  聲功率是軸流通風機的一項重要的性能指標,為了使我國通風機產品聲功率測量更加完善,提高產品的國際競爭力,將ISO 13347: 2004《工業通風機-在標準化實驗室條件下通風機聲功率的測定 第三部分 包絡面法》標準轉化為我國的國家標準,對我國風機行業的技術進步起到積極重要的作用。

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