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浅析《通风机声功率级的测定:包络面法》的国际标准

2013-01-05 11:30:59 郑 华 陈凤义 / 沈阳鼓风机集团股份有 点击数:

Abstract
摘要:介绍了ISO 13347-3:2004《工业通风机-在标准化实验室条件下通风机声功率级的测定 第三部分:包络面法》国际标准。并与国内相关标准GB/T 2888《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》进行了比照分析,得出了采用ISO 13347-3标准进行声功率级测量能够更加准确地反映通风机噪声源的实际声能辐射水平的结论,从而有助于利用噪声测量结果有效进行环境声学评估与声学治理。
关键词:通风机;声功率级;测定;包络面法
中图分类号:TH42 文献标志码: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
  随着我国经济持续快速的发展,国家大力倡导节能减排,绿色环保的理念,为此,通风机声功率作为一项重要的噪声测定性能指标越来越被行业企业所重视。但是,目前在我国还没有一项真正完全针对通风机的声功率级的测量标准,现有的GB/T 2888《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》标准也主要用于声压级测量,而声压级的测量受环境因素、测量条件等的影响较大,不同的声学环境和测量距离等都会造成不同的声压级测量结果,从而不利于声学指标的比较与声学系统的计算。
  ISO 13347-3:2004《工业通风机-在标准化实验室条件下通风机声功率的测定 第三部分:包络面法》国际标准,针对通风机的各主要安装、使用型式,分别详细规定了声功率级测量时的包络面设置、测量点的布置以及测量点的数量,并对测试环境做出了明确的规定,规范了测量中对最终结果可能造成明显影响的各种因素,使得声功率级测量结果的不确定度得以大幅改善,能够较为客观地反映噪声源的真实声级;因此,将其转化为国家标准,对提升我国风机的产品质量、改善人民的生活环境有着积极重要的意义。

1 ISO 13347-3标准的适用范围
  1) 国际标准ISO 13347-3:2004《工业通风机-在标准化实验室条件下通风机声功率的测定 第三部分:包络面法》,适用于GB/T 1236-2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》(等同采用ISO 5801:1997)和ISO 13349所规定的工业风机。
  2) 对进行试验的风机尺寸在实际使用情况下仅受测试设施的限制,其中待测试通风机对于测试室大小、供电系统容量和安装要求仅受制于尺寸、试验通风机规格及其气动性能限制。
  3) 包络面法可用于测量标准安装形式的风机进口或出口的声功率级。ISO 13347-3中的测试布置确立了成功完成通风机声学测试的必要条件。
  4) 适用于实验室条件下的室内、室外的不同测试环境。
2  ISO 13347-3标准的主要技术内容
2.1 声学环境

2.1.1  依照ISO 13347-3标准规定,依据该标准进行的声学测试的环境根据ISO 3744《声学-声压法测定噪声源声功率级-反射面上方近似自由场中的工程法》的相关规定,ISO 3744指定的声学测试环境:附近有一个或多个反射面的近似自由场,可以是室内或室外。
2.1.2  对大流量风机,应在大的空间进行测量,确保传声器不会处在高速气流中。
2.1.3  在户外试验时,应在无风、安静的条件下进行,这样可以减少自然风对通风机的气动性能、噪声性能的测试产生影响,推荐的最大大气风速为3m/s。
2.1.4  试验期间,环境空气温度、相对湿度变化不应大于5%。
2.1.5  环境修正系数K2的确定采用标准声源的绝对比较法,任意1/3倍频带的环境修正系数均要小于或等于2dB。但是在实际试验环境中很难满足该项要求,而已有标准采纳的文献显示,即使不满足这个条件,也不影响通风机噪声测量和良好的重复性。
2.2 试验装置
2.2.1  应满足ISO 13347-1:2004第6条中所列举的——测量仪器相关技术要求,须注意的是,为了避免因风噪声、紊流压力波动或自身噪声引起的仪器读数偏大的影响,当测点位于气流中或所处位置的风速大于1m/s时,应使用鼻锥或泡沫球型风罩,必要时应考虑所用风罩的频率响应修正因子C2不采用采样管风罩。
2.2.2  试验条件的确立。试验区域内应尽量避免放置其它噪声源装置和影响测量的物体,若必须出现,如流量测量、控制等装置,这些设备所产生的声压级应比通风机所产生的至少低10dB;对于室内测量时若需设置进出风风口,则应对这些风口采取消声措施。
2.2.3  按照ISO 5801标准规定把风机安装在分别满足A、B、C、D四种装置的工作试验条件。声功率级的测量应分别对应各自的通风机运行工况点,运行工况点的测量按照GB/T 1236-2000《工业通风机用标准化管道进行性能试验》(等同采用ISO 5801:1997),但会因声学测量的要求而受到影响;为此,在通风机声功率级测量时,确定工况点的通风机气动性能试验的允许不确定度可放宽到5%(置信水平为95%)。
2.2.4  末端反射控制。为了限制末端反射对测量的影响,对于在B、C、D型装置上所进行的声学测量,应在管道末端安装如ISO 13347-1:2004附录D所规定的简化消声装置以形成消声末端,确保反射系数能够控制在ISO 13347-1:2004表4中的范围之内。
2.2.5  传动噪声、驱动噪声的修订。当通风机的驱动、传动装置与进口、出口处在同一个测量空间时,测量得到的噪声为气动、传动和驱动噪声共同产生的通风机机组噪声,为了获得单独的气动噪声,可将叶轮卸下,代之以等质量的均质圆盘以相同的转速运行,此时测得的噪声即为驱动、传动噪声,将此噪声作为背景噪声处理,即可得到气动噪声值。当然,如果驱动、传动在任意频带下的噪声较之机组噪声低10dB以上,则可忽略不计。
2.3 测量表面特点
2.3.1  矩形长方体、包络声源会包含部分机壳辐射噪声,包络面便于精确测量,测量数据精确,噪声的方向性不确切。
2.3.2  反射面上的球体、半球体可以测出噪声的方向性。
2.3.3  小半径半球面用于风机进口噪声的测量。
2.4 测量表面的布置
2.4.1 矩形长方体测量点的布置
  基准体形式包络风机和连接管路,基准体的尺寸是通风管路直径d与反射面以上的高度h的函数。测量点应位于在试验条件下物体的测量表面以及安装现场的地板上或声反射表面的边界端面上。测量表面和测点距离应是1m的测量布置,或随着圆形或矩形孔口或h而变化的测量布置。
2.4.2 大球形或半球形测量点的布置
  测量表面是一球形时,通风机进口或出口的几何中心作为中心。测量表面是一半球形时,通风机进口或出口在反射面的投影上作为中心。测量表面的半径应足够大,以确保声压级测量点不处在通风机噪声源的近声场范围之内,同时应兼顾测量表面半径增大所带来的背景噪声相对升高的问题。
2.4.3 小型半球测量点的布置
  测量表面是半球形,中心位于进口对称轴线正交平面的交点处。该测量表面面积S=2πr2,测量位置沿着平行线分布。它相当于平角为33°、60°、80°锥体,共设六个测点。测点布置的原则为:远离障碍物;对于多个进口的场合,测量表面不重合;测点不受其它进口辐射的声功率的影响。
3 国际标准情况说明
  发达国家对工业风机噪声声功率测量比较完善,现阶段普遍使用ISO 13347:2004《工业通风机-在标准化实验室条件下通风机声功率的测定》。它包括四个部分,分别为:
  ISO 13347-1 2004《工业通风机-在标准化实验室条件下通风机声功率级的测定 第一部分:总论》
  ISO 13347-2 2004《工业通风机-在标准化实验室条件下通风机声功率级的测定 第二部分:混响室法》
  ISO 13347-3 2004《工业通风机-在标准化实验室条件下通风机声功率级的测定 第三部分:包络面法》
  ISO 13347-4 2004《工业通风机-在标准化实验室条件下通风机声功率级的测定 第四部分:声强法》
4 国内标准情况说明
  GB/T 2888-2008《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》标准主要以测量噪声声压级为主。声功率级的测量方法仅在标准的资料性附录部分进行了简单介绍,分别为“自由声场法”和“邻近声场法”,其中测量环境和测点布置也有着不同的规定。例如:测量风机进、出口的声功率级,测点位置是在包括测量用管道轴心线在内的水平面上,以开口端圆心为中心,以2倍管道直径为半径的半圆周上,从管道轴线算起单侧不同角度6个测量位置;另外,对于测量环境、装置的规范要求较为简略,未论及末端反射的影响、环境修正的测量确定方法、声功率级与通风机气动性能确定的关系等诸多通风机声学测量细节。
5 与国内相关标准的关系
  国际标准ISO 13347-3:2004《工业通风机-在标准化实验室条件下通风机声功率的测定 第三部分 包络面法》是GB/T 2888《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》标准中声功率测量部分在测量布置方面的补充和完善,确立了包络面法测量通风机声功率级的统一标准,能够满足国内通风机生产商和广大用户对风机声功率级的检测方法所提出的新要求。
6 结束语
  声功率是轴流通风机的一项重要的性能指标,为了使我国通风机产品声功率测量更加完善,提高产品的国际竞争力,将ISO 13347: 2004《工业通风机-在标准化实验室条件下通风机声功率的测定 第三部分 包络面法》标准转化为我国的国家标准,对我国风机行业的技术进步起到积极重要的作用。

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