引言

人們對(duì)于生活用水的質(zhì)量和安全尤為重視，凈水機(jī)能夠有效的凈化水資源，使得如今凈水機(jī)的市場(chǎng)需求量在不斷的增多，而在凈水機(jī)實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)噪聲。在凈水機(jī)設(shè)備當(dāng)中增壓泵的噪聲來(lái)源具有多樣化的特點(diǎn)，包括水泵、閥門(mén)和管路震動(dòng)等，根據(jù)噪聲的形成特點(diǎn)，需應(yīng)用相應(yīng)的降噪技術(shù)進(jìn)行處理，有效解決噪聲問(wèn)題。

1 凈水機(jī)用增壓泵的噪聲分析 

1.1 噪聲測(cè)試分析 

1.1.1 測(cè)試條件和流程

本次針對(duì)凈水機(jī)用增壓泵的噪聲進(jìn)行測(cè)試分析將選取反滲透凈水器設(shè)備，這種類型的凈水器結(jié)構(gòu)包括復(fù)合濾芯、反滲透濾芯、自吸增壓泵、外置水箱等，在運(yùn)行期間不能將設(shè)備與自來(lái)水進(jìn)行直接接觸，需要將自來(lái)水先放置在水箱當(dāng)中。然后將具備自吸功能的增壓泵與復(fù)合濾芯進(jìn)行連接，復(fù)合濾芯與反滲透濾芯之間進(jìn)行相連，形成完整的凈水機(jī)制水系統(tǒng)。針對(duì)凈水機(jī)運(yùn)行噪聲進(jìn)行分析時(shí)，需要對(duì)測(cè)試條件進(jìn)行創(chuàng)設(shè)，測(cè)試環(huán)境的溫度要控制在 25 度的水平，濕度要控制在 40%的水平，測(cè)試空間需要為標(biāo)準(zhǔn)的消音室。

在進(jìn)行測(cè)試之前要先對(duì)增壓泵的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行合理的調(diào)整，當(dāng)進(jìn)水壓為 0的標(biāo)準(zhǔn)情況下，增壓泵的運(yùn)行壓力值不能超過(guò) 0.5Mpa，工作期間的水流量每分鐘不能小于 550mL，因而在測(cè)試的時(shí)候需要將進(jìn)水壓力值調(diào)整到 0的狀態(tài)，然后將增壓泵與原水儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)和濾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，先測(cè)試設(shè)備運(yùn)行下的純水和廢水流量情況，當(dāng)流量達(dá)到相應(yīng)的合格標(biāo)準(zhǔn)之后，觀察凈水機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)，達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定水平之后就能夠開(kāi)始噪聲的測(cè)試。

1.1.2 測(cè)試方法應(yīng)用 

測(cè)試方法的合理應(yīng)用，對(duì)于噪聲測(cè)試結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的可靠性有直接的影響，測(cè)試方法的選擇，需要參照相應(yīng)的家用電器噪聲測(cè)試方法通用要求的規(guī)定，保證測(cè)試方法應(yīng)用的適用性。本次噪聲測(cè)試研究將采用十點(diǎn)法，應(yīng)用 A計(jì)權(quán)進(jìn)行測(cè)量，評(píng)價(jià)量設(shè)置為聲功率。這種測(cè)量方法應(yīng)用下，測(cè)量表面結(jié)構(gòu)為半球面，在測(cè)量的表面結(jié)構(gòu)設(shè)置是個(gè)測(cè)量點(diǎn)針對(duì)測(cè)量表面，需要對(duì)半球的直徑數(shù)值大小進(jìn)行合理的控制，若是測(cè)量器具的規(guī)格偏小，那么表面半球的直徑就需要設(shè)置為2m，半徑就為 1m，本次研究的測(cè)量活動(dòng)就是采用這種直徑結(jié)構(gòu)。 在測(cè)試期間，需要應(yīng)用測(cè)量?jī)x保證測(cè)量數(shù)值的精準(zhǔn)性，在測(cè)量正式進(jìn)行之前，需要先將測(cè)量?jī)x放置到設(shè)計(jì)的測(cè)量點(diǎn)位置進(jìn)行安裝好。在進(jìn)行整機(jī)測(cè)試期間，要重點(diǎn)對(duì)整機(jī)的位置進(jìn)行隨時(shí)的觀察，保證位置的合理性通常整機(jī)的位置需要一直在半球的球心平臺(tái)位置。通過(guò)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)獲得的聲功率數(shù)值情況來(lái)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù) GB/T3767–1996 和GB6882–1986 標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的相關(guān)內(nèi)容開(kāi)展計(jì)算。

1.2 噪聲數(shù)據(jù)的分析 

針對(duì)噪聲測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，需要選擇五臺(tái)相同生產(chǎn)批次的增壓泵設(shè)備，針對(duì)增壓泵的輸入電壓與電流參數(shù)設(shè)定，要設(shè)置成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，輸入電壓為 DC24V，工作電流要控制在 0.5-0.72A 范圍之內(nèi)，工作狀態(tài)下，一分鐘內(nèi)運(yùn)行的流量參數(shù)需要大于或等于 550mL，電機(jī)工作的轉(zhuǎn)速參數(shù)需要大于 800rpm，但是不能超過(guò) 960rpm。在進(jìn)行測(cè)試時(shí)將進(jìn)水的壓力值調(diào)整成 0的狀態(tài)，泵輸出的壓力值要設(shè)置成 0.5Mpa 狀態(tài)。當(dāng)單泵噪音測(cè)試完成之后，要將五個(gè)增壓泵放到對(duì)應(yīng)的整機(jī)設(shè)備當(dāng)中，在增壓泵安裝期間，要重點(diǎn)關(guān)注金屬支座、整機(jī)鈑金零件，要應(yīng)用減震墊和螺絲固定的方式進(jìn)行連接，在整機(jī)安裝完成之后，先進(jìn)行試運(yùn)行，對(duì)實(shí)際的進(jìn)水壓力值進(jìn)行確認(rèn)，當(dāng)整機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定水平之后，就應(yīng)用十點(diǎn)法進(jìn)行噪聲數(shù)據(jù)的測(cè)量收集，相應(yīng)獲取的噪聲數(shù)據(jù)可見(jiàn)表 1。

表1  五組凈水機(jī)增壓機(jī)噪聲測(cè)量的數(shù)據(jù)情況 

一共對(duì)五個(gè)增壓泵運(yùn)行的噪聲進(jìn)行測(cè)量，可以從 1-5 組的噪聲數(shù)值測(cè)量情況當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，整機(jī)的噪聲水平要比單泵噪聲水平大，增壓泵是凈水機(jī)當(dāng)中的主要噪聲產(chǎn)生結(jié)構(gòu)。導(dǎo)致整機(jī)的噪聲水平比較大的原因，一方面是由于增壓泵本身具備較大的噪聲，聲音傳播的過(guò)程中逐漸變大。另一方面是整機(jī)與增壓泵在運(yùn)行期間存在共振效果，共振會(huì)加劇噪聲水平。因而針對(duì)凈水機(jī)噪聲采取相應(yīng)的降噪技術(shù)進(jìn)行改善具有必要性。

2 凈水機(jī)用增壓泵降噪技術(shù)分析 

在對(duì)凈水機(jī)用增壓泵進(jìn)行降噪處理時(shí)，主要就是通過(guò)兩個(gè)途徑，一是對(duì)產(chǎn)生噪聲的源頭結(jié)構(gòu)運(yùn)行進(jìn)行控制，二是對(duì)噪聲的傳播進(jìn)行控制。增壓泵是凈水機(jī)噪聲產(chǎn)生的主要源頭，整機(jī)與增壓泵共同運(yùn)行產(chǎn)生的共振也是噪聲形成的主體，可以通過(guò)對(duì)電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速和凈水機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，來(lái)實(shí)現(xiàn)增壓泵的降噪，下面對(duì)降噪技術(shù)優(yōu)化應(yīng)用進(jìn)行具體分析。

2.1 對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行優(yōu)化 

凈水機(jī)用增壓泵在工作狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，而之所以噪聲會(huì)形成主要就是由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)影響，在凈水機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)偏心輪，進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而讓凈水機(jī)運(yùn)行發(fā)揮排水功能。在這一轉(zhuǎn)動(dòng)和帶動(dòng)的過(guò)程中，就會(huì)產(chǎn)生噪聲，針對(duì)增壓泵噪聲的降低處理，可以通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行減小而實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度變小之后，能夠?qū)υ鰤罕玫娜莘e腔、偏心輪角度進(jìn)行調(diào)控，讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度值與原本的泵轉(zhuǎn)動(dòng)速度相差 300rmp。之后可以對(duì)單泵和整機(jī)運(yùn)行的增壓泵噪聲值進(jìn)行測(cè)量確定，同樣的需要將測(cè)量期間的進(jìn)水壓力值設(shè)置成 0，將設(shè)備運(yùn)行的輸出壓力設(shè)置為 0.5Mpa 狀態(tài)，然后進(jìn)行五組增壓泵運(yùn)行噪聲情況的測(cè)量與分析。具體各組的增壓泵運(yùn)行噪聲測(cè)量數(shù)值如

表2所示。

可以將表 2測(cè)量獲取的噪聲數(shù)值與表 1測(cè)量的噪聲數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，就可以清晰的觀察到各組增壓泵的噪聲水平都有明顯的降低，由此就證明通過(guò)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的優(yōu)化，能夠達(dá)到降噪的效果。并且通過(guò)優(yōu)化改善前后噪聲測(cè)量數(shù)值的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)整機(jī)的降噪效果要比單泵降噪效果還要優(yōu)良，這樣一來(lái)就可以確定單泵設(shè)備的噪聲水平下降之后，整機(jī)運(yùn)行期間共振產(chǎn)生的噪聲水平也會(huì)同步降低，整機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)也得到了相應(yīng)的優(yōu)化。

當(dāng)單泵的轉(zhuǎn)速水平減小之后，設(shè)備運(yùn)行期間的電流水平也有所下降，達(dá)到了 0.56A 的狀態(tài)，通過(guò)計(jì)算能夠得到功率變化后的數(shù)值，與原本運(yùn)行狀態(tài)相比，運(yùn)行功率也處于降低的狀態(tài)，因而這種降噪技術(shù)的應(yīng)用具備可行性，能夠?qū)崿F(xiàn)降低噪聲和增壓泵運(yùn)行功率，同時(shí)凈水機(jī)工作的供水量能夠保持充足的狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速減小之后，整機(jī)的噪音平均水平維持在 52dB（A），還有可降低的空間，因而還需要結(jié)合其他的降噪優(yōu)化措施進(jìn)行進(jìn)一步的強(qiáng)化降噪。

2.2 對(duì)增壓泵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化 

在凈水機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中可以應(yīng)用具備減震性能的材料，比如硅膠材料就能夠很好的對(duì)震動(dòng)效果進(jìn)行隔離處理，同時(shí)硅膠材料具備良好的隔絕音源功能，能夠?qū)φ饎?dòng)和聲音傳播進(jìn)行緩解，可以將硅膠材料應(yīng)用到凈水機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中去，促進(jìn)降噪水平的提升。可以應(yīng)用邵氏硬度為 50 的硅膠材料，將其制作成硅膠套，來(lái)對(duì)增壓泵進(jìn)行固定處理，也可以應(yīng)用降噪盒與硅膠進(jìn)行結(jié)合來(lái)對(duì)增壓泵進(jìn)行固定處理，這樣一來(lái)增壓泵就能夠以懸掛的形式放置在支架結(jié)構(gòu)當(dāng)中，在凈水器運(yùn)行的過(guò)程中就不會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)傳遞的情況。將增壓泵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理之后，

安裝到對(duì)應(yīng)凈水器整機(jī)當(dāng)中，然后應(yīng)用同樣的噪聲測(cè)量方式，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的噪聲數(shù)值進(jìn)行獲取收集，具體的增壓泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的噪聲測(cè)量情況可見(jiàn)

表3

通過(guò)將表 3的數(shù)值與表 2的測(cè)量數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，應(yīng)用硅膠材料對(duì)增壓泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理，能夠有效的促進(jìn)噪聲降低效果的強(qiáng)化，對(duì)于凈水器整機(jī)運(yùn)行的降噪處理有較大的助益，平均噪聲降低的幅度在 2dB（A）左右水平。但是對(duì)于不同的硅膠材料應(yīng)用當(dāng)中，降噪的實(shí)際效果存在差異性。不同的硅膠材料應(yīng)用當(dāng)中，可以選擇硬度較低的硅膠來(lái)降低增壓泵所引起的共振，從而降低整機(jī)的噪音。在此過(guò)程中，還需要綜合考慮硅膠制作工藝、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、可靠性等方面因素的影響作用[3]。在對(duì)增壓泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化期間，降噪盒裝置能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)行期間產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行吸收處理，將一部分噪聲進(jìn)行消除，同時(shí)能夠?qū)⒃肼暷芰窟M(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成熱能，以此進(jìn)一步優(yōu)化凈水器的降噪質(zhì)量。

2.3 控制軟件技術(shù)應(yīng)用 

現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展水平逐漸提升，在凈水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中可以通過(guò)應(yīng)用控制軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)降噪處理。主要是在保證凈水器裝置規(guī)范高效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，利用控制軟件對(duì)脈沖寬度參數(shù)進(jìn)行調(diào)整控制，以此來(lái)對(duì)電機(jī)的輸入電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)增壓泵的降噪優(yōu)化效果。增壓泵的耐沖寬度對(duì)于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有著直接的影響作用，可以通過(guò)數(shù)字處理器輸出，對(duì)模擬電路運(yùn)行進(jìn)行控制，在輸出端獲取幅值一致的脈沖值，按照相應(yīng)規(guī)律對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)控，就能夠?qū)崿F(xiàn)降噪優(yōu)化效果。

2.3 控制軟件技術(shù)應(yīng)用 

現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展水平逐漸提升，在凈水器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中可以通過(guò)應(yīng)用控制軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)降噪處理。主要是在保證凈水器裝置規(guī)范高效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，利用控制軟件對(duì)脈沖寬度參數(shù)進(jìn)行調(diào)整控制，以此來(lái)對(duì)電機(jī)的輸入電壓、電機(jī)轉(zhuǎn)速等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)增壓泵的降噪優(yōu)化效果。增壓泵的耐沖寬度對(duì)于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有著直接的影響作用，可以通過(guò)數(shù)字處理器輸出，對(duì)模擬電路運(yùn)行進(jìn)行控制，在輸出端獲取幅值一致的脈沖值，按照相應(yīng)規(guī)律對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)控，就能夠?qū)崿F(xiàn)降噪優(yōu)化效果。

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