降溫水簾鍋爐房噪聲治理雙螺桿擠壓造粒機主減速機設計

一、噪聲來源

鼓風機、引風機、和水泵為主要噪聲源, 噪聲的峰值集中于低中頻、并伴隨強烈震動; 其次才是風機、水泵、燃燒、排氣放空裝置等噪聲。一般情況下，大部分都在90~100dB(A)之間，急需治理。

二、鍋爐房噪聲的發聲機機理

鍋爐房噪聲是各類設備噪聲的疊加，鍋爐本身聲級不高（燃煤）約為75~80 dB(A)，但鼓風機、引風機等卻是鍋爐房的主要聲源。噪聲雖通過進氣口和排氣口2個途徑傳遞，但由于排氣口直接通過鼓風機通常安裝在鍋爐房內通過風管或地下風道向鍋爐膛送風，其機殼噪聲和進氣管口噪聲直接影響工人與周圍環境。其中，由葉輪在渦殼中高速旋轉而產生的空氣性動力性風道至鍋爐爐膛，鍋爐本身是密封體，靠管壁的隔聲作用，排氣噪聲干擾退居次要地位，而進氣口由于敝開的空間，所以高強度的空氣動力性噪聲直接從這個部位輻射出來。引風機的進氣口和送氣口與除塵器和煙囪連接，對環境影響以機殼噪聲為主，其機理主要是：由于在使用過程中煙氣塵粒黏附在葉輪片上的積聚及塵粒對葉片的磨損破壞了葉片動平衡所至，由于引風機運行不平衡而產生的噪聲高于鼓風機噪聲，而成為最主要聲源的情況較為多見。此外，鼓風機和引風機的基礎振動輻射的固體聲對周圍環境的干擾也是不容忽視的。

三、鍋爐房噪聲的特點分析

鍋爐房噪聲的治理是有一定難度的，這是由于其具備如下特點：其一，鍋爐房動力設備較多，各類噪聲源對主體影響的狀況常常會因此而有所改變。鼓風機、引風機噪聲得到治理后，水泵、泄壓排氣口、調節閥等處的噪聲會突出，起主導作用。如鍋爐排氣放空時出現的噴注噪聲的聲功率高（可達130~140dB(A)），覆蓋面廣。因此，在制定降噪方案時應當統籌兼顧、面面俱到，方能收到明顯效果。
其次，針對鍋爐房噪聲源而采取密閉隔聲機房的治理方案，花費少、降噪效果好，在一般情況下應當優先考慮，但是由于鍋爐房輸送的煙氣溫度常常高達200℃以上，排熱要求特別高，如果采用常用的密閉隔聲機房和自然通風隔聲機房的做法，就會由于機房排熱不良，而導致電機溫升過高，甚至有被燒毀的危險，如果另外設置機械通風冷卻裝置，又會使工程過于復雜，投資和電耗增加。因此必須摒棄常規，另尋有效而簡便的新的降噪聲方案。
最后，也是最為主要的，我國的鍋爐種類繁多，聲源狀況特別復雜：雖超過70%是蒸汽量為4t/h以下的中小型燃煤鍋爐，但亦有近30%左右的現代化鍋爐由于用液體燃燒（如石油）或天然氣、煤氣，噪聲主要是由鍋爐本身燃油霧化與燃燒過程產生，其次才是風機、水泵等，因此治理方案必須不同于燃煤鍋爐。選擇鍋爐房降噪方案時，必須根據不同聲源、不同環境，采取不同類型的治理措施。

四、 鍋爐房噪聲治理當鍋爐房空間較大，由于工藝本身或工人進出檢修等原因，鍋爐房不可能做成密閉隔聲機房時，可采用分散控制方案：對鍋爐房內不同噪聲源的發生部位采取獨立的控制措施，如鼓風機進口加F型消聲器，排氣放空口安裝耗散型排氣放空消聲器、對機體用隔音屏、對管道隔音包扎等。從技術和經濟兩個角度考慮，目前既可行又有效的噪聲控制方案是活動型隔聲屏+ 吸聲體。常用建筑材料如磚、木板、鋼板、輕鋁合金、玻璃都可以直接用來制做聲屏障，例如鋼絲網+ 離心玻璃棉+ 阻尼漿+ 薄鋼板的結構。由于聲屏障的降噪效果與室內的吸聲處理、離聲源的位置、接受點至屏障距離、屏障尺寸以及聲波波長都有關。因此，應當根據各聲源的“需要噪聲降低量”來經濟合理地設計活動型隔聲屏的相關參數，而室中選用定型吸聲體，又能增加吸聲量，使隔聲屏有效區域擴大。上述綜合措施能明顯減少鍋爐房噪聲對操作工人的影響。而鍋爐房門窗等物的隔檔及距離衰減，以及必要時對墻體、門窗的補充處理或隔振，就能有效降低噪聲對周圍環境的污染。

② 集中控制方案

對新建鍋爐房和有條件改造的鍋爐房，可對鍋爐房內的工藝基本不動，而在鍋爐房附近建造一密閉隔聲機房，將鼓風機、引風機集中于此并按原有工藝要求用風管把它們與主機連接起來。同時，在機房頂上或墻面上開設1個進氣口，安裝消聲器引入新鮮冷空氣以冷卻機房內高溫機器。鼓風機進口敞開，本身也吸收了熱量，它直接將這部分預熱的新鮮空氣送入鍋爐燃燒。由于隔聲機房和進風消聲器的降噪聲能力都比較大，因此可使主要聲源—鼓風機、引風機的噪聲得到完全控制，送入鍋爐的新鮮空氣經過預熱后又能節省燃料，從而達到節能、降噪的雙重效果。如果鼓風機噪聲與引風機相比不突出或者已做出治理，可只將引風機安置到隔聲房內，鼓風機等仍保留在鍋爐房中。用風道把它的進氣口與隔聲房連接起來，仍可得到同樣效果。
大部分民用工程的鍋爐房占地面積較小，又多與居民區域混雜，有的引風機露天安放，如果另造一個隔聲機房，顯然由于建筑物本身面積較小無法達到，在這種情況下，可用隔聲屏取代隔聲機房，即在聲源與居民區域、辦公樓之間安裝隔聲屏。在露天設計聲屏障的形式多樣，可根據居民區域和辦公大樓容許噪聲量來確定“需要噪聲降低量”，通過計算設計，確定聲屏障的形式是起立式的一面，還是曲折式的兩邊形、多邊形或采用頂部遮檐式，并在頂部安裝吸聲平頂等以形成對于聲源的包圍。

雙螺桿擠壓造粒機主減速機的設計

Design of Main Reducer for Double-screw Extrusion Granulator
霍福貴 王飏 李昌林/ 沈陽鼓風機（集團）有限公司

金貴斌/盤錦乙烯有限責任公司摘要：介紹了混煉造粒機主減速機的特殊性、主要性能和結構參數，指出了技術的關鍵和創新點，并分析了經濟效益。關鍵詞：雙螺桿造粒機 減速機 設計中圖分類號：TH132.46 文獻標識碼:B文章編號:1006-8155(2005)05-0017-04Abstract: The specificity, main performance and structure parameters of main reducer for milling granulator are introduced, key and creative points are pointed out, and economic benefit is analyzed.Key wards: Double screw granulator Reducer Design1 引言
　　混煉造粒機主要的作用是對聚合物粉末進行加熱、塑化、混合、剪切、捏煉、均化等混煉過程，最后擠出切粒，得到便于包裝、運輸、儲存和相應的成品顆粒�！　〈笮突鞜挃D壓造粒機結構復雜，設計與制造難度大，世界上僅有日本、德國、法國和意大利等少數國家的幾個公司能夠設計與制造�！　∧壳�，我國的大型混煉造粒機還完全依賴進口，價格昂貴，壽命短。由于國內需求量大，每年耗資巨大。因此，7萬t/a的聚乙烯、聚丙烯的大型混煉擠壓造粒機，被中石化集團重大裝備國產化辦公室定為國家重大裝備國產化攻關項目�！　〈笮突鞜挃D壓造粒機的主減速機又是該機組的關鍵設備。主減速機是集變速、換向、功率分配等功能為一體的多功能減速機，機構復雜，造價也昂貴。2 大型雙螺桿擠壓造粒機的主要技術參數

　　雙螺桿擠壓造粒機主減速機主要技術參數見表1。表1 雙螺桿擠壓造粒機主減速機主要技術參數3 主減速機傳動工程圖
　　主減速機外形圖見圖1；主減速機傳動圖及剖面圖見圖2。

4 設計計算內容及技術關鍵4.1 設計計算內容4.1.1 由于該主減速機有4對齒輪嚙合，多級減速傳動，其傳動比的分配是傳動優化的關鍵。在優化傳動比設計計算中起支配作用的有效約束是接觸強度條件，則當各級許用接觸應力相同，又不計載荷系數變動的影響時，各種傳動方案配置是以傳動體積最小的最優傳動比來分配。因此該主減速機的設計結構復雜，計算難度大。首先要進行的是齒輪傳動比的優化分配，然后逐級地以接觸強度為約束條件來進行以傳動體積最小的最優的傳動比分配計算。在優化傳動比配置過程中，若中間任何一級計算通不過，都得再從頭開始計算，周而復始，直到滿足優化設計的約束條件為止。4.1.2 主減速機設計計算和分析以盤錦乙烯單層布置的主減速機為主，然后為盤錦乙烯工業公司設計和制造一臺主減速機。該主減速機重18t左右，箱體上設有：軸承測溫點、振動測試點及排氣罩 。4.1.3 主減速機傳動工程的功能分析　　主減速機特點：4對齒輪傳動、多個徑向滾動軸承、兩個多級串聯推力軸承、第一級齒輪傳動軸上設有撥叉齒輪換向機構用來實現雙螺桿高速或低速的選擇、兩根輸出軸，一根是單級齒輪串聯結構傳動直接輸出；另一根是通過兩根柔性扭力桿上的齒輪與輸出軸上的齒輪嚙合的雙支流傳動輸出。 　　該主減速機傳動工程極為復雜，不能用一般設計方法來分析該主減速機的傳動工程。　　為了更好地設計該主減速機的傳動工程，將工程的總功能分解為比較簡單的分功能,使其輸入量與輸出量的關系更明確，轉換所需的物理原理更單一，因而易于求解。因此，采用解決該主減速機的傳動工程的因果關系或手段目的關系來分析分工程功能。功能分析不只是問題求解的手段；而且還是深刻認識事物的方法。所以設計該主減速機時，不要先從產品結構著手，而應先從工程的功能分析出發設計主減速機。以便抓住問題的實質，擴大思路，以弄清該減速機傳動工程的功能，獲得新穎的具有較高的設計水平。4.1.4 推力軸承的預加載裝置設計與分析　　該主減速機所帶動的設備是雙螺桿擠壓造粒機。雙螺桿擠壓造粒機運轉時，產生極高的扭矩和極高的軸向力。由于雙螺桿擠壓造粒機聯螺桿的中心距小，又承受著軸向合力，為了平衡螺桿的軸向推力，所以采用了德國“INA”軸承公司專門為雙螺桿擠壓機的主減速機設計與生產的特殊布置的多級串聯推力軸承。主減速機為了安裝此推力軸承，要預先加載以保證幾個串聯的推力軸承同時均勻受力，這樣才能與螺桿的反推力相平衡，平衡后還需要一個拉緊裝置。4.1.5 多點嚙合的齒輪強度計算與受力分析　　由于多點嚙合齒輪所受力不均衡，使力的作用點與受力方向也不同，所以采用一般的計算與分析方法是行不通的。為了解決此關鍵問題；采用了有限元分析多點嚙合的齒輪強度計算與受力分析。　　同樣，齒輪軸扭力計算、扭應力分析和齒輪箱的主、副箱體受力分析也都采用了有限元分析。4.2 技術關鍵4.2.1 實現兩根輸出軸花鍵軸頭的花鍵相位相同　　這是一項難度很大又很棘手的關鍵技術。為此，收集了大量的這方面技術資料，研究了日本石川島精機、意大利maris公司與法國的WP公司等幾家的不同夾緊結構的特點與位移調試方式，但是都很難保證實現預想的效果。根據串聯傳動的功能原理，研究分析并找出了最容易實現微調的傳動元件，解決了兩根輸出軸的花鍵軸頭的花鍵相位一致的問題。　　經研究與分析確定：將由齒環+輪轂+脹緊錐面套組裝的大齒輪安裝在VI軸上：在松開脹緊錐面套時，齒環與輪轂可以自由的相對轉動，在隨意調整兩根輸出軸花鍵軸頭的花鍵相位，達到設計要求值時，將脹緊錐面套用螺栓緊固，這時齒環與輪轂就不能任意轉動，隨之齒環與脹緊錐面套之間的錐度所產生的過盈而脹緊。此微調機構又能輔以傳遞扭矩；又能調整兩根輸出軸花鍵軸頭的花鍵相位。結構簡單易行，安全可靠。4.2.2 齒面負荷系數大　　在認真地研究了三點強度基礎上，為再提高齒輪疲勞強度，采用了大壓力角齒輪刀具；在選材上也與原日本石川島精機進行了比較，選用了高強度、高韌性的高級滲碳鋼。4.2.3 齒輪箱的主、副箱體的鑄件毛坯結構設計。4.2.4 齒輪箱的主、副箱體加工結構設計。4.3 創新點4.3.1 創新點一　　齒輪的優化設計。齒輪優化設計中約束條件很多，考慮的約束條件越多，求解越困難。本研究考慮了以下13個約束條件：　�。�1）根切限制；（2）避免過渡曲線干涉；（3）齒頂厚度限制；（4）重合度限制；（5）齒輪模數限制；（6）齒數限制；（7）螺旋角限制；（8）總變位系數限制；（9）傳動比、誤差限制；（10）滑動率限制；（11）齒寬系數限制；（12）接觸強度限制；（13）強度限制。4.3.2 創新點二　　齒形和齒向修形優化設計。齒廓修行的優化設齒向修行的優化設計計算4.3.3 創新點三 　　有限元在齒輪應力分析中的應用。5 技術水平

　�。�1）在平衡接觸、彎曲、膠合三點強度的基礎上，采用了大的模數和壓力角。
　　（2）為避免齒輪在初始嚙合時產生沖擊，采用了齒廓修形補償技術：對低速、重載齒輪傳動中引起的扭轉與彎曲變形，采用了齒向修形補償技術。
　�。�3）補償制造與裝配引起的誤差，造成齒輪傳動質量指標下降，將齒輪制造精度由原來的GB10095-88 中的6級，提高5級。
　�。�4）低速、重載齒輪傳動，所有齒輪、軸齒輪、傳動軸，全部進行了有限元分析。
　�。�5）滿足齒輪的接觸、彎曲、膠合三點強度要求，采用了高強度、高韌性、高級滲碳合金鋼。
　�。�6）箱體的設計：箱體與油箱為一體；齒輪箱的主、副箱體結構合理，剛性好，變形��；設置排氣罩：減少齒輪在箱體中運行時產生的油霧和風壓。6 效益

降溫水簾
負壓風機機殼
工廠降溫設備

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