制冷压缩机振动噪声控制技术

黄萌

摘 要：随着制冷技术的广泛应用和人们对生活质量要求的提高，制冷压缩机的振动噪声问题日益凸显，振动噪声不仅影响设备的正常运行，还会对周围环境和人体健康造成一定的不良影响。近些年制冷压缩机振动噪声控制技术受到了社会各界的高度重视，通过改进压缩机结构、优化运行参数、采用隔振降噪材料等多种手段，旨在降低制冷压缩机的振动噪声水平。同时随着新材料、新工艺和新技术的不断涌现，为制冷压缩机振动噪声控制提供了更多的可能性和选择。本文就制冷压缩机振动噪声产生的原因及控制技术进行简要分析，以期能为相关人士提供一定的借鉴。

关键词：制冷；压缩机；振动噪声；控制技术

1 制冷压缩机振动噪声产生的原因分析

1.1 机械性振动噪声

（1）构件的撞击和摩擦。制冷压缩机在高速运行过程中，其内部的构件，如转子、活塞等会因为运动产生撞击和摩擦，这种撞击和摩擦不仅会产生直接的机械噪声，还可能引起压缩机结构的振动，进一步加剧噪声的产生。

（2）活塞振动。活塞在气缸中往复运动时，由于气体压力的变化和机械摩擦等因素，会产生振动，这种振动不仅影响压缩机的性能，还会通过压缩机壳体和支撑结构传播到外部，形成噪声。

（3）气阀冲击。气阀在制冷压缩机中起到控制气流的作用，当气阀开启或关闭时，会产生冲击噪声，这种噪声不仅与气阀的结构设计有关，还受到气体流动状态和压缩机运行条件的影响[1]。

（4）内动不平衡。压缩机转子、螺杆式与其他连接轴运动不平衡，会导致制冷机组产生一定程度的振动，这种振动会通过压缩机壳体和支撑结构传播到外部，形成噪声。

（5）螺杆啮合和管道耦合振动。压缩机工作过程中，阴阳螺杆转子处在高速啮合状态，对制冷介质进行压缩做功，压缩过程中呈周期性变化的作用力会通过气固耦合作用向螺杆传达，经过支撑部件传递给整个机组，进而导致振动产生。制冷介质在管道中高速输送时，与管道产生的相互作用也可能导致管道振动，进一步影响制冷机组的整体振动。

1.2 流致性振动噪声

制冷压缩机流致性振动噪声的产生主要是因为制冷介质在压缩机内部和管道系统中的流动特性。制冷压缩机在工作时，制冷介质（通常是制冷剂）在压缩机内部经历吸气、压缩和排气等过程。在此过程中制冷介质的气流速度和压力会发生变化，产生脉动和涡流，这些脉动和涡流会与压缩机内部的构件（如转子、叶片等）发生相互作用，从而产生振动和噪声。特别是在气流速度较高或压力变化较大的区域，这种流致性振动噪声会更加明显。制冷介质在管道系统中的流动也会引发流致性振动噪声[2]。当制冷介质在管道中流动时，由于管道的形状、尺寸、弯曲程度以及材料的差异，会产生不同程度的阻力、摩擦和湍流。这些流动特性不仅会导致管道本身的振动，还会通过管道与压缩机或其他部件的连接处传递到整个制冷系统，进一步加剧振动噪声的产生。

此外，制冷压缩机内部的温度变化和热应力也可能对流致性振动噪声产生影响。压缩机运行过程中由于制冷介质的吸热和放热过程，压缩机内部的温度会发生变化，这种温度变化可能导致压缩机材料的热胀冷缩，从而产生热应力和变形，这些热应力和变形会进一步影响制冷介质的流动状态，加剧流致性振动噪声的产生。

2 制冷压缩机振动噪声控制技术

2.1 机械性振动噪声控制技术

制冷压缩机机械性振动噪声控制技术涉及多个方面，包括结构设计优化、隔振技术、平衡技术、润滑管理以及定期维护等。通过综合运用这些技术，可以有效降低制冷压缩机的机械性振动噪声，提高设备的运行效率和稳定性，同时维护良好的工作环境。

首先，优化压缩机结构是降低机械性振动噪声的基础。通过改进压缩机内部的转子、轴承、齿轮等关键部件的设计，减少运动过程中的摩擦和撞击，从而降低振动噪声的产生。同时采用先进的制造工艺和材料，提高部件的精度和耐磨性，也能有效减少振动噪声。其次，隔振技术也是降低机械性振动噪声的重要手段。在压缩机底座或支撑结构上安装减振垫、橡胶隔振器等隔振元件，可以减少压缩机振动向周围环境的传播，这些隔振元件能够吸收和分散压缩机产生的振动能量，从而降低噪声水平。再次，平衡技术也是控制机械性振动噪声的关键[3]。对于压缩机内部的旋转部件，如转子、轴承等，进行动平衡测试和调整，确保其在运行过程中保持平衡状态。这可以减少因不平衡力引起的振动和噪声。对于高速旋转的部件，还可以采用主动平衡技术，通过实时监测和调整旋转部件的平衡状态，进一步降低振动噪声。此外，选用合适的润滑油和润滑方式，减少运动部件之间的摩擦和磨损，也能够降低振动噪声的产生。另外，定期对压缩机进行维护和检查，及时发现和处理潜在的问题，如松动、磨损等，可以避免因这些问题引起的振动噪声。针对特定的压缩机型号和工作环境，可以采用其他针对性的控制技术。例如，对于某些特定频率的振动噪声，可以采用消声器或隔音罩等声学处理手段进行降低。

2.2 流致性振动噪声控制技术

制冷压缩机流致性振动噪声控制技术主要关注于减少由制冷介质在压缩机内部和管道系统中的流动所引发的振动噪声。具体可从以下几个方面进行着手：

首先，选择具有低噪声特性的管道材料和压缩机内部构件，减少流动噪声的产生，对于关键部件，如阀门和管道接头，采用减振降噪的特殊材料或涂层。改进制冷介质在压缩机内部的流动路径，减少直角和锐角转弯，降低流体在流动过程中产生的湍流和涡流；同时优化管道布局，避免过长的管道和不必要的弯曲，以减少流动阻力，降低噪声源。其次，在压缩机进出口和管道系统中安装消声器或消声元件，这些装置能够有效吸收或反射流体流动产生的噪声，从而降低噪声的传播。再次，调整制冷介质的流速和压力，避免过高或过低的流速和压力导致的噪声增加；采用流量调节阀和压力控制装置，确保制冷介质在压缩机和管道系统中稳定流动；并利用传感器和控制系统实时监测制冷介质的流动状态，通过调整压缩机的工作参数或管道系统的结构，实现对流致性振动噪声的主动控制。此外，在压缩机和管道系统上安装隔振器和隔声罩，以减少振动和噪声向周围环境的传播。与此同时保证隔振器和隔声罩的设计合理，能够有效吸收和反射噪声，但应做到不影响制冷系统的正常运行[4]。另外，利用计算机流体力学（CFD）等数值模拟工具，对制冷介质在压缩机和管道系统中的流动进行模拟和分析，找出潜在的噪声源并进行优化设计。相关工作人员还应该定期对制冷压缩机和管道系统进行维护和检查，及时发现并处理可能存在的泄漏、松动等问题，避免这些问题导致流致性振动噪声的增加。

结束语

总而言之，不断优化压缩机结构设计、采用隔振降噪材料、实施平衡校正以及加强润滑管理等措施，制冷压缩机机械性振动噪声得到了有效控制。同时针对流致性振动噪声，改进流动设计、安装消声元件、优化管道布局等手段，有效降低了制冷介质流动产生的噪声。这些控制技术的综合应用，不仅提高了制冷压缩机的运行稳定性和效率，还显著改善了工作环境，减少了噪音污染，为制冷行业的可持续发展做出了积极贡献。

参考文献

[1]任明旭，沈慧，谢利昌，等.变频压缩机电机电磁振动与噪声优化设计研究[J].微电机，2021，54(09):43-47.

[2]黄佳雯，罗宏斌，周健震.压缩机减振陶瓷内排管模拟分析及优化[J].中国陶瓷工业，2021，28(03):20-23.

[3]白俊昭.电动涡旋压缩机电磁和气动噪声模拟及降噪研究[D].南华大学，2021.

[4]杨金明.旋叶式压缩机振动噪声预估及试验研究[D].重庆交通大学，2021.