球磨機(jī)是熱電廠燃煤鍋爐的必備設(shè)備，在球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)出強(qiáng)烈的噪聲。多臺(tái)球磨機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的車間內(nèi)聲級(jí)可超過110dB( A)，已接近人體所能承受的最高限值，崗位工人深受其害。中國鋁業(yè)中州分公司熱電廠鍋爐車間老系統(tǒng)目前有6臺(tái)尺寸為(b2500×3900側(cè)聯(lián)式球磨機(jī)，經(jīng)測(cè)定6臺(tái)球磨機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其治理前單臺(tái)球磨機(jī)噪聲數(shù)據(jù)分布如圖1所示。
國家衛(wèi)生部頒發(fā)的《工業(yè)企業(yè)職工聽力保護(hù)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)高噪聲暴露崗位的廠房設(shè)備應(yīng)采取工程治理措施。為此，必須對(duì)球磨機(jī)的噪聲進(jìn)行控制，使球磨機(jī)崗位作業(yè)工人的噪聲暴露降低到噪聲作業(yè)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)即0級(jí)安全作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
1、球磨機(jī)噪聲源分析
球磨機(jī)又叫筒磨機(jī)，主要由大罐筒、大小齒輪、軸承、傳動(dòng)裝置和電動(dòng)機(jī)等幾部分組成。當(dāng)球磨機(jī)運(yùn)行時(shí)，殼體轉(zhuǎn)動(dòng)，原煤與鋼球混合，在離心力和筒體襯瓦工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦力作用下被帶到一定的高度，在重力的作用下做有初速度的自由落體運(yùn)動(dòng)，落下的鋼球沖擊其下部的原煤，把原煤擊碎，因此球磨機(jī)噪聲是主要由鋼球、物料和襯板之間互相撞擊與研磨而產(chǎn)生的，這種噪聲屬于機(jī)械性噪聲，由罐體的表面向外輻射，也是主要的噪聲源；二是齒輪傳動(dòng)部分產(chǎn)生的機(jī)械齒合噪聲；三是電機(jī)產(chǎn)生的電機(jī)噪聲和排風(fēng)噪聲。
由大罐筒所產(chǎn)生的噪聲是典型的寬帶噪聲，其主要成分分布在500、1k、2k和4 kHz 4個(gè)倍頻帶，屬于中高頻噪聲。在低頻段，噪聲的倍頻帶聲壓級(jí)較低。同一種型號(hào)的球磨機(jī)，當(dāng)被粉碎的物料有差異或進(jìn)料的多少不等時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的噪聲也有較大差別，因此，球磨機(jī)噪聲的高低有時(shí)會(huì)有變化。多次測(cè)量分析表明，多臺(tái)球磨機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)距大罐筒表面Im處的聲級(jí)波動(dòng)范圍為108～112 dB(A)，噪聲的大小主要由罐筒輻射的噪聲所決定。大小齒輪、軸承、傳動(dòng)裝置和電動(dòng)機(jī)等輔助設(shè)備發(fā)出的噪聲顯著低于由罐筒所輻射的噪聲，在電動(dòng)機(jī)處測(cè)得的聲級(jí)為95 dB(A)左右，其測(cè)量值還受到罐筒噪聲的影響，實(shí)際上電動(dòng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪聲可比由罐筒發(fā)出的噪聲低15 dB(A)以上。這些裝置的噪聲與動(dòng)平衡、潤滑等設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)狀況密切相關(guān)，在正常情況下不會(huì)成為主要噪聲源。
2、噪聲控制設(shè)計(jì)
球磨機(jī)噪聲控制方法主要有以下幾種：
(1)采用隔聲罩控制法，將球磨機(jī)罩于鋼結(jié)構(gòu)拼裝的隔聲罩內(nèi)，大修球磨機(jī)時(shí)，將隔聲罩拆除，大修結(jié)束后再拼裝起來；
(2)采用耐熱襯瓦控制法，將球磨機(jī)簡(jiǎn)體內(nèi)的錳鋼襯瓦更換為一定彈性的耐熱襯瓦，降低球磨機(jī)沖擊性噪聲；
(3)采用封閉隔聲室法，將球磨機(jī)置于土建結(jié)構(gòu)隔聲室內(nèi)，減少球磨機(jī)噪聲外泄；
(4)采用簡(jiǎn)易簡(jiǎn)體包扎法，在球磨機(jī)筒體外包扎一些吸聲保溫材料，降低筒體輻射的噪聲。
這幾種方法各有利弊，改換襯板方案和包裹隔聲套方案會(huì)加大設(shè)備維修的工作量，崗位工人不愿接受，而且降噪量也偏低。經(jīng)和有關(guān)人員多次商討，決定采取隔聲罩的方法來降低球磨機(jī)噪聲。
從隔聲罩對(duì)高噪聲設(shè)備的隔離范圍來區(qū)分，有全機(jī)隔聲罩和局部式隔聲罩2種方式。經(jīng)認(rèn)真分析研究，我們認(rèn)為在本現(xiàn)場(chǎng)采用局部式隔聲罩的方式比較適宜。首先，罐筒噪聲比其他部位噪聲高得多，在15 dB( A)以上，解決了這個(gè)主要聲源就會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。其次，工人每班到磨機(jī)旁巡檢的總時(shí)間在th以內(nèi)，據(jù)此，設(shè)備旁聲級(jí)應(yīng)不超過94 dB(A)，采取局部罩可以達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。根據(jù)設(shè)備各部件的位置分布，我們采取的局部式隔聲罩的方案是將罐筒和與其緊密相聯(lián)的大齒輪置于罩內(nèi)，兩端的軸承及軸承座、小齒輪、傳動(dòng)裝置和電動(dòng)機(jī)等都置于罩外。這種形式的隔聲罩可以達(dá)到我們的隔聲目標(biāo)。
3、局部式隔聲罩結(jié)構(gòu)
3.1設(shè)計(jì)要求
在準(zhǔn)確測(cè)定球磨機(jī)的噪聲強(qiáng)度和頻譜基礎(chǔ)上，對(duì)照各種材料的隔聲吸聲指數(shù)，選擇最合適的隔聲吸聲材料，建成方形局部式隔聲罩來全面隔聲，其具體措施如下：
(1)把球磨機(jī)（除電機(jī)及其傳動(dòng)裝置以外）等均含在方形隔聲罩中，形成全面隔聲效果；
(2)方形隔聲罩中球磨機(jī)的發(fā)熱問題采用自然
通風(fēng)的方式來解決，具體為在隔聲罩的正上方安裝一個(gè)消聲器，消聲器的尺寸為1800×1400 x1000，該消聲器采取嵌入安裝方式，起自然通風(fēng)和排塵作用；
(3)方形隔聲罩中靠落球方設(shè)置隔聲門(1800×1000)和隔聲罩觀測(cè)窗(500×500)，以利于球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的維護(hù)；
(4)方形隔聲罩采用可拆裝式安裝，同時(shí)達(dá)到隔聲效果好，不影響正常工作，方便檢修、投資少，降低噪聲強(qiáng)度15～18dB(A)以上。
整個(gè)罩的結(jié)構(gòu)為組裝式，即先圍繞球磨機(jī)架設(shè)槽鋼骨架，然后把做成的一片片的罩壁板逐次組裝于骨架上。上部的罩板為瓦形，組裝方式全部為螺栓聯(lián)接固定，以便在設(shè)備大修時(shí)可方便地拆卸隔聲罩。隔聲罩壁板的構(gòu)成由外到內(nèi)依次為：2 mm厚鋼板、3 ~4 mm厚阻尼層、100～120 mm厚不同比重的超細(xì)玻璃棉、玻璃絲布和0.5 mm厚、穿孔率達(dá)25%～30%的波浪型穿孔板。主體部位罩板的總厚度為120～140 mm。在罩的兩端由于罐筒端頭與軸承座之間的間隙不足100 mm，罩板又不允許與轉(zhuǎn)動(dòng)的罐體間有接觸，故此處的罩板厚為50 mm。靠近轉(zhuǎn)軸的部位由于操作要求經(jīng)常拆卸罩板，所以這部分罩板是50～60 mm厚光板，帶把手，可隨時(shí)卸下來。為便于作業(yè)人員操作，在隔聲罩體上配備了隔聲門和隔聲窗。除通過隔聲窗采光外，罩內(nèi)還要配備照明設(shè)施。既然是局部式隔聲罩，就有部分設(shè)備在罩外，這就存在一個(gè)罩體與原設(shè)備間的結(jié)合問題。問題是罩體與轉(zhuǎn)動(dòng)部位的結(jié)合較難處理，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸要穿過隔聲罩的端板，此處須留一圈縫隙。縫隙既不能太大，以避免漏聲影響隔聲效果；但也不可太小，以免罩板與轉(zhuǎn)軸間接觸磨擦。同時(shí)隔聲罩內(nèi)雖沒有典型的散熱源，但罐筒內(nèi)長期的碰撞磨擦也會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，也需要通風(fēng)散熱。為此在罩頂部安裝一個(gè)排風(fēng)消聲器，采取自然通風(fēng)散熱方式。
3.2 隔聲罩材料的選擇與使用
設(shè)計(jì)球磨機(jī)隔聲罩隔聲面板的總厚度為120 mm，采用波浪型穿孔板、隔聲板、吸聲材料、隔聲網(wǎng)、玻璃絲布、阻尼漆和油漆等材料分7層復(fù)合而成（圖2）。
3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
采用球磨機(jī)局部式隔聲罩隔聲法，是把球磨機(jī)兩軸承內(nèi)側(cè)構(gòu)筑一個(gè)局部式隔聲罩，把球磨機(jī)在長度方向進(jìn)行密閉，球磨機(jī)電機(jī)及其傳動(dòng)裝置的噪聲不再治理范圍內(nèi)，這樣既有利于對(duì)球磨機(jī)進(jìn)行噪聲治理，又不影響球磨機(jī)電機(jī)及其傳動(dòng)裝置的運(yùn)行和維護(hù)。球磨機(jī)局部式隔聲罩的下部為長方體形狀，上部為一臥倒的半圓柱形，但在大齒輪一端顯著大出一大圈，外觀形狀如圖3所示。
4、球磨機(jī)噪聲治理效果
利用該處理方案，在熱電廠6臺(tái)球磨機(jī)采用局部式隔聲罩治理噪聲后，其降噪效果十分顯著，經(jīng)測(cè)定，在這6臺(tái)球磨機(jī)都不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，球磨機(jī)周圍l m處背景噪聲平均值為85 dB(A)。
在這6臺(tái)球磨機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，球磨機(jī)其周圍Im處噪聲數(shù)據(jù)分布如圖4所示。
從圖4可以看出，采用設(shè)計(jì)的局部式隔聲罩降噪方案后，球磨機(jī)單機(jī)開啟時(shí)周圍Im區(qū)域的噪聲平均為91.5 dB (A)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求(≤93 dB(A》。根據(jù)背景噪聲與噪聲源的疊加關(guān)系，經(jīng)計(jì)算，扣除該背景噪聲對(duì)噪聲源的影響，最后得出局部式隔聲罩降噪方案后，球磨機(jī)單機(jī)開啟后周圍1m處噪聲的數(shù)據(jù)平均值為90.1 dB(A)，低于設(shè)計(jì)要求(≤93 dB(A))。
該降噪措施效果好，此方案將大大改善鍋爐車間的作業(yè)環(huán)境，提高工作人員的工作效率，有效地保障工作人員的身心健康，也有利用維護(hù)鍋爐車間的設(shè)備運(yùn)行和消除存在的微細(xì)安全隱患。
5、結(jié)束語
在中國鋁業(yè)公司中州分公司熱電廠設(shè)計(jì)安裝了上述結(jié)構(gòu)的球磨機(jī)局部式隔聲罩，達(dá)到了預(yù)期目的和效果。用噪聲作業(yè)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來衡量，經(jīng)對(duì)照噪聲治理前為Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即噪聲對(duì)作業(yè)人員有重度危害；治理后達(dá)到0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)即安全作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，噪聲已不會(huì)對(duì)工人造成危害。局部式隔聲罩的缺點(diǎn)是隔聲量一般比全機(jī)罩小，在本例中的原因是：(1)電動(dòng)機(jī)等相對(duì)次要的聲源甩在了罩外，這樣采取隔聲措施后的聲級(jí)在很大程度上取決于電機(jī)噪聲的大小，故總體降噪幅度受到限制。(2)罐筒的轉(zhuǎn)動(dòng)軸要穿過隔聲罩體，這樣，隔聲罩板與運(yùn)動(dòng)部件之間必須留一定縫隙，不可避免存在漏聲現(xiàn)象，也影響了隔聲效果。鑒于以上分析，在機(jī)組噪聲更高或?qū)翟肓恳蟾鼑?yán)的現(xiàn)場(chǎng)，譬如說機(jī)房靠近廠界，形成了對(duì)廠外嚴(yán)重的噪聲污染，就需要采取全機(jī)隔聲罩的方式。實(shí)際應(yīng)用中具體應(yīng)當(dāng)采用何種隔聲罩，要綜合必要性和可行性等各方面的因素進(jìn)行考慮，權(quán)衡利弊，作到既能有效地隔絕噪聲、達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；又合理可行，盡量減小操作和維修人員的工作量和保證機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
