• 浅谈家用空调器振动及噪声分析处理问题
  •   来源:制冷快报
  • 2016-07-18
一、空调器振动及噪声分析
通常情况下机械的振动和噪声总是联系在一起的,引起机械振动和噪声的原因有很多,总结起来大致有周期性力,冲击性力和随机性力三个方面。而空调器噪声主要来源于两方面,一方面是空调器工作时的机械振动;另一方面则是工作环境的气体流动。
在空调器中,主要的运动部件有压缩机、电机和风扇,这些部件在工作过程中产生的各种激励会诱发空调器产生机械振动及噪声。但实际上,诱发机械振动和噪声的几种因素一般不会单独作用,而是同时作用出现叠加效应,从而使对噪声源的分析变得更加复杂。
以家用分体壁挂式空调器为例,空调器室内机的振动和噪声主要是由电机和风轮引起的,而室外机的振动和噪声则主要是由压缩机、电机和风轮引起的。一方面它们自身在工作时会产生振动和噪声,另一方面它们工作的同时又会诱发与之相连接的部件如配管、电机支架和钣金件等产生机械振动,并向外辐射噪声。由于运动部件的机械振动产生的噪声包括了空调器内部各部件工作时自身发出的噪声和部件与部件之间相互影响发出的噪声,因此它与结构设计及制造、装配精度都有着密切的联系。而风轮转动时产生的空气涡流声则是典型的气流声,它与电机的转速和出风量有着直接的关系。
除了这些动力运动部件可以产生机械振动和噪声,在制冷循环流路中,气态或液态的冷媒在流动过程中对配管也会造成冲击。由于压缩机的吸排气过程是间歇性的,因此管路中的冷媒压力会发生较大的波动,在管路走向发生变化的折弯处和截面积发生变化的部位产生的冲击作用会比较明显,由此导致配管产生机械振动和噪声。
二、空调器振动及噪声传播途径解析
一般来说,来自压缩机、电机和风机的机械振动和噪声往往同时作用,互相影响并相互叠加,使得空调器的机械振动和噪声传播路径更加复杂多变。下面以家用空调器中的主要产品――分体壁挂式空调器为例,分别对其室内机和室外机的机械振动及噪声传播途径进行解析。
1.室内机的机械振动及噪声传播途径主要由电机和风轮引起。对其噪声指标影响比较大的主要有以下三个因素:
1.1电磁音,电机在运行时内部产生电磁感应现象,通过轴承及外盖将里面的振动传递出来而产生;
1.2气流声,电机运行时带动贯流风叶转动引起周围气流发生变化;
1.3冷媒流动音,空调器运行时冷媒冲击配管而发出,当风速较低时更加明显。
2.室外机的机械振动及噪声传播途径主要由压缩机和轴流电机引起。由于互相连接零部件之间交叉影响,导致机械振动和噪声的传递路径更加复杂。对其噪声指标影响比较大的主要有以下四个因素:
2.1压缩机噪声,压缩机腔体是密封的,但压缩机运转时的噪声会透过前面板、后侧板及顶盖板等钣金件辐射出来;
2.2钣金件振动声,钣金件由于受配管、热交及电机的振动将声音传递出来;
2.3轴流电机噪声,轴流电机的噪声通过电机支架及风道辐射出来;
2.4气流声,电机运行时带动轴流风叶转动引起周围气流发生变化。
三、空调器减振降噪处理方法
1.空调器电磁音,冷媒流动音和气流声是空调器室内机的控制重点,从服务部门反馈的信息来看,涉及到空调器室内机的噪音投诉中,它们占了极大的比例。
1.1造成电磁音大的原因主要来源于电机本身和电机的安装位置两方面。如果电机本身体质差,空载时的电磁噪音都不能满足要求,那就得直接更换电机;如果是在装配时由于电机没装好,电机外盖凸起端与底座发生接触,导致振动通过底座传递出来而产生电磁音异常,那就需要严格规范装配了。
1.2造成冷媒流动音大的原因主要是分配不好,冷媒由压缩机流向热交换器,期间经历了相态的来回变化,而进入蒸发器时主要是液态冷媒,我们都知道液态冷媒冲击配管时会产生振动,向外辐射冷媒流动音,而一旦分配不好冷媒流动音就会更明显。因此我们可以从分配器下手,通过改善分配或是在分配器上包减振胶的方式,减小或降低冷媒冲击的影响,从而降低冷媒流动音。
1.3造成气流声大的原因有很多,比如内风机转速高,风声大;电机转速忽大忽小,出风不稳定;风道设计不科学,风切音明显等。前两个问题都很好解决,调整电机转速以及更换稳定性好的电机就行。而由于风道设计不科学而导致的风切音,处理起来就不那么容易了,更改风道固然是一种办法,但如果定了型,牵扯到改模,那成本就太高,不切合实际,我们通常的做法是在排水槽和热交换器局部贴上两层密封材料,防止空气的泄露对稳定器旁边的气体流向产生影响,从而降低风切音。
2.空调器室外机的压缩机噪音,配管共振音以及轴流电机噪音是控制的重点,虽然涉及空调器室外机的噪音投诉并不多,但考虑到公共文明领域,我们还是希望能尽量降低空调器室外机噪音以减少它对周围环境的影响。
2.1压缩机是主要声源,也是引发配管机械振动的源头。但目前空调器制造企业的压缩机通常是从上游压缩机厂家采购得来,因此控制压缩机的噪音振动手段十分有限。我们唯一能做的就是在压缩机外围增加包套,减少压缩机的噪音辐射。
2.2配管共振音主要是由压缩机激励配管引起,既然我们无法从压缩机入手,就只有改进配管了。比如在吸气管上增加减振胶泥,或是在排气管处绑橡胶块,这些手段都是降低配管振动的有效措施。但如果以上两种方法都无法有效降低配管振动的话,那就要考虑建模做模态分析了,用激励响应的方法找到共振发生的部位,对其实施对策,加以改善。
2.3轴流电机噪音大通常源于电机本身。因为外机轴流电机的安装是比较简便的,一般来说安装在支架上的电机不会与其他部件发生接触。如果一旦发现噪音异常,可先从频谱图入手,观察在中低频是否有凸起的窄带噪声,对这个部分加上带通或带阻的滤波器进行分析判断,一般来说问题都出在电机本身。
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