بهینه سازی صدای فن ها

بهینه سازی صدای فن ها

جای شکی نیست که فن‌های صنعتی دارای میزان سروصدای بالایی هستند. فن‌ها دستگاه‌هایی هستند که از اجزای مختلفی تشکیل شده‌اند که همگی آن‌ها در کنار هم به انجام وظیفه می‌پردازند. فن‌های محوری و سانتریفیوژ صنعتی کاربردهایی ازقبیل جداسازی محیط از طریق عایق کردن، خروج هوای آلوده، ایجاد محیط خنک و… در مکان‌هایی نظیر کارخانه‌های صنعتی و تولیدی، کارگاه‌ها و… را دارند.

توجه به سروصدای ایجاد شده توسط فن‌های صنعتی می‌تواند به اندازه کاربردی که دارند مهم و مؤثر باشد. زیرا این میزان سروصدای ایجاد شده می‌تواند سلامت افراد حاضر در محیط و یا حتی افراد حاضر در مناطق مجاور را به خطر بیندازد. صدای ایجاد شده می‌تواند باعث ایجاد حواس پرتی و یا حتی باعث ایجاد حس درد در افراد شنونده شود. بنابراین حل مشکل ایجاد شده توسط فن‌های صنعتی به یک چالش برای استفاده کنندگان از آن‌ها تبدیل شده است.

به همین دلیل سازندگان فن‌های صنعتی با کیفیت بالا به امر بهینه‌سازی و کنترل صدای فن‌ها اهمیت ویژه‌ای می‌دهند.

منظور از سروصدای فن‌های صنعتی چیست؟

قبل از هرچیزی باید بفهمیم که منظور از سروصدا در فن‌های صنعتی چیست. فن‌های صنعتی تجهیزات دوار صنعتی هستند که به صورت طبیعی پر سروصدا هستند. سروصدای ناشی از فن‌های سانتریفیوژ صنعتی به دلیل ایجاد اغتشاشات و تلاطم‌های هوای ناشی از محور دوار و پره‌های چرخان فن به هنگام کار کردن است. الکتروموتور فن نیز می‌تواند به هنگام کارکردن باعث ایجاد سروصدا شود.  طبق استانداردها، میزان صدای ایجاد شده در محیط باید به نحوی باشد که در یک شیفت کاری 8 ساعته، میزان سروصدا در فاصله 5/1 متری از دستگاه کمتر از 85 دسیبل باشد. در حالت عادی، فن‌ها و هواکش‌های صنعتی می‌توانند مطابق با چنین شرایطی کار کنند. اما با افزایش اندازه فن و همچنین افزایش سرعت کارکرد، میزان سروصدای آن‌ تا حد قابل توجهی افزایش می‌یابد. سرعت زیاد فن باعث افزایش لرزش در کل دستگاه و درنتیجه افزایش سروصدا می‌شود. با افزایش سر و صدا در محیط، به منظور حفظ ایمنی افراد، میزان زمان در معرض صدا قرارگرفتن باید به صورت متناظر کم ‌شود.

سانتری

انجمن ایمنی و سلامت شغلی Occupational Safety and Health Administration (OSHA) جدولی را پیشنهاد کرده که نشان می‌دهد چه مدت زمانی برای قرارگرفتن در معرض چه میزانی از سروصدا ایمن است. این جدول در ادامه آورده شده است:

گاهی اوقات سروصدای ایجاد شده می‌تواند به دلیل نحوه حرکت هوا درون فن به دلیل طراحی ساختاری خود فن باشد. حرکت جریان هوا درون فن صنعتی می‌تواند باعث ایجاد سروصدای ناخواسته شود. مواردی همچون شکل و حالت ورودی و خروجی هوا، میزان فشار، محیطی که فن در آن قرار دارد، نوع فن استفاده شده (فن محوری، فن سانتریفیوژ، فن رادیال و…)، اندازه، نوع موتور محرکه استفاده شده و دیگر موارد بر سروصدای ایجاد شده تاثیر می‌گذارند.

همانطور که گفته شد، بسیاری از سازندگان فن، مانند شرکت ebm، به بهینه‌سازی میزان سروصدای فن‌هایی که می‌سازند اهمیت ویژه‌ای می‌دهند. زیرا این سروصدای ایجاد شده تاثیر قابل توجهی بر سلامت شنوایی استفاده‌کنندگان از فن‌ها دارد. همچنین صدای ناهنجار مداوم در کوتاه مدت و بلند مدت می‌تواند بر عملکرد کارگران تاثیر بگذارد. مشکلات گفته شده نه تنها افراد حاضر در محیط را مورد اثر قرار می‌دهد بلکه افراد مسن و کودکان مناطق مجاور را نیز تهدید می‌کند.

جهت مطالعه بیشتر در ارتباط با تراز صدا می توانید به مقاله ” تراز صوت یا سطح سر و صدا “ در بخش مقالات وبسایت مراجعه نمایید.

چگونگی بهینه‌سازی سروصدای فن‌ها در محیط‌های صنعتی:

به منظور کم کردن میزان صدای فن‌های صنعتی، قسمت‌های مختلفی باید مورد توجه قرارگیرند:

قسمت‌های ورودی و خروجی فن: ورودی و خروجی فن های محوری و سانتریفیوژ صنعتی اولین قسمت‌هایی هستند که باید مورد بررسی قرار گیرند. به صورت معمول، فن‌های صنعتی در قسمت ورودی یا خروجی و یا هردو دارای کانال هستند. با استفاده از یک صداخفه‌کن در این قسمت‌ها می‌توان تا حدودی از سروصدای فن کاست.

صداهای منتشر شده  به محیط: بعد از بررسی قسمت‌های ورودی و خروجی فن، نوبت به کم کردن صداهای منتشر شده به محیط می‌رسد. صداهای منتشر شده صداهایی هستند که از درون محفظه فن به محیط پیرامون نفوذ می‌کنند. به منظور حذف این صداها دو روش وجود دارد. استفاده از عایق صوتی و ضخیم کردن بدنه فن. باید توجه داشت که ضخیم کردن بدنه فن تاثیر کمی بر کاهش صدای منتشر شده به محیط دارد و به منظور کاهش بیشتر صدای منتشر شده باید از عایق صوتی مناسب استفاده نمود.

کاهش سروصدا در قسمت ورودی محور فن: معمولا بررسی این بخش در بهینه‌سازی میزان صدای فن‌های صنعتی کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد. ورود محور فن به محفظه نگهدارنده فن باعث به وجود آمدن یک فضای خالی در اطراف محور می‌شود. با توجه به اندازه محور و میزان فضای خالی ایجاد شده در اطراف آن، میزان سروصدای فن می‌تواند متغیر باشد. استفاده از یک عایق مهر و موم کننده در اطراف محور می‌تواند میزان سروصدای ایجاد شده در این قسمت را تا حدود زیادی کاهش دهد.

استفاده از لرزش‌گیرها: تجهیزات دوار مانند فن‌ها و دمنده‌ها به هنگام کار دچار لرزش می‌شوند. استفاده از لرزش‌گیرها باعث می‌شود تا لرزش‌های وارد شده به ساختار فن برطرف شوند. همچنین باید این نکته را در نظر داشت که نصب لرزش‌گیرها علاوه بر کاهش سروصدای فن‌ها ، باعث افزایش طول عمر آن‌ می‌شود. لرزش‌های ایجاد شده در فن‌های صنعتی در بلند مدت باعث کم شدن عمر آن‌ها می‌شود که با نصب لرزش‌گیر می‌توان از این مشکل جلوگیری کرد.

متصل کننده‌های آکوستیکی منعطف: متصل کننده‌ها آکوستیکی منعطف در قسمت‌های ورودی و خروجی فن‌های صنعتی نصب شده تا علاوه بر کاهش لرزش‌ها، میزان سروصدای ایجاد شده را کاهش دهند. این متصل کننده‌ها در قسمت‌های داخلی و خارجی خود معمولا از جنس نئوپرین هستند و استفاده از آن‌ها می‌تواند میزان صدای ایجاد شده را بین 10 تا 15 دسیبل کاهش دهد.

توجه به صدای الکتروموتور و تسمه: موتور استفاده شده در فن‌های صنعتی یکی دیگر از منابع تولید سروصداست. به صورت معمول، سروصدای موتورها طبق استاندارد (میزان صدای 85 دسیبل در فاصله 1/5 متری) می‌باشد. با اینحال اگر میزان صدای مد نظر کمتر از این مقدار باشد و موارد قبلی نیز مورد توجه قرار گرفته‌ باشند، استفاده از یک محفظه عایق صوتی که کل فن را در بر بگیرد، می‌تواند راه حل مناسبی باشد. استفاده از پوشش‌های صداگیر می‌تواند صدای ایجاد شده توسط موتور و تسمه را بین 5 تا 10 دسیبل کاهش دهد. به منظور راه‌اندازی فن‌های صنعتی به طور معمول از درایوهای فرکانس متغیر استفاده می‌شود. کاهش 10 درصدی سرعت فن می‌تواند میزان سروصدا را تا 2 دسیبل و کاهش 20 درصدی سرعت فن میزان صدای ایجاد شده را تا 5 دسیبل کاهش می‌دهد. باید توجه داشت که این محاسبات برای یک فن می‌باشد و اگر تعداد فن‌ها بیشتر شود، محاسبه صدای فن‌ها از جمع لگاریتمی پیروی می‌کند. این به این معنی است که اگر دو فن داشته باشیم که هرکدام 85 دسیبل صدا تولید می‌کنند، مجموع صدای این دو فن برابر 88 دسیبل است. فرمول کلی محاسبه جمع لگاریتمی به صورت زیر می‌باشد:

راه‌های متنوع دیگری برای کنترل میزان سروصدای فن‌های صنعتی وجود دارد. یکی از اولین قدم‌ها در کم کردن سروصدای ناخواسته در فن‌های صنعتی محوری و سانتریفیوژ، شناسایی عامل اصلی ایجاد آن‌هاست. اما به صورت کلی چندین روش عمومی به منظور حل این مشکل وجود دارد.

یکی از این روش‌ها، حل مشکل به صورت ریشه‌ای از طریق استفاده از دمپرهاست. این روش وقتی استفاده می‌شود که سروصدای ایجاد شده ناشی از قطعات فن (سیستم انتقال توان، پنل‌ها و…) باشد. روش‌های دیگر شامل استفاده از صدا خفه‌کن‌های اختصاصی ساخته شده برای فن‌ها به منظور کم کردن صدای ایجاد شده توسط پره‌های این فن‌ها به هنگام کار می‌باشد.

به منظور انتخاب صداخفه‌کن برای فن‌ها، باید به مواردی همچون سرعت، فشار و کنترل دما در محل خروجی هوا از فن دقت کرد. مواردی دیگر که باید درنظر گرفته شوند عبارتند از:

• نوع فن استفاده شده (فن محوری، فن سانتریفیوژ، فن کندانسوری و…)
• نقشه مسیر سیستم کانال‌کشی
• میزان افت فشار مجاز
• میزان کاهش سروصدای مد نظر

هنگامی که تمامی موارد بالا مد نظر قرار گرفت، می‌توان بهینه‌ترین صداخفه‌کن برای فن را انتخاب کرد.

همچنین می‌توان از صدا خفه‌کن‌های مخصوص کانال به منظور کم کردن صدای فن استفاده کرد. با این حال باید توجه داشت که این صدا خفه‌کن‌ها دارای جاذب‌های آکوستیکی در ساختار خود هستند که باعث ایجاد مقاومت در جریان هوای خروجی از فن می‌شوند که این مقاومت ایجاد شده باعث افزایش فشار برروی فن می‌شود. بنابراین انتخاب صدا‌خفه‌کنی که کمترین میزان مقاومت را در برابر جریان هوای خروجی ایجاد کند و همچنین دوام بالایی داشته باشد، از اهمیت زیادی برخوردار است.

نحوه محاسبه سطح سروصدا:

سه پارامتر به منظور اندازه‌گیری سطح سروصدای فن‌های صنعتی وجود دارد:

• فشار صدای فن Fan Sound Pressure (Lp)
• قدرت صدای فن Fan Sound Power (Lw)
• دسیبل

با توجه به بررسی‌های صورت گرفته در پژوهش‌های مختلف، میزان سروصدای معمول فن‌‌های صنعتی مقداری در حدود 70 تا 120 دسیبل دارد.

یکی دیگر از مواردی که به منظور کاهش سروصدای فن‌های صنعتی می‌توان به آن توجه کرد، انتخاب دستگاه‌ها و مواد استفاده شده باکیفیت در شروع کار است. انتخاب فنی که از قطعات و مواد با کیفیت ساخته شده است، با اینکه ممکن است باعث افزایش هزینه‌ها شود، امری حیاتی و تاثیرگذار است. به هنگام شروع کار باید توجه داشت که مواردی همچون کمپرسورها، فن‌ها، موتورها، دمنده‌ها و دیگر تجهیزات مورد استفاده باید در هماهنگی کامل بایکدیگر باشند و به میزان بهینه بودن آن‌ها توجه شود تا کمترین میزان سروصدا ایجاد شود.

قطعات کلیدی استفاده شده در فن‌ها می‌توانند از نقطه نظر آکوستیکی به صورت جداگانه مورد بررسی قراربگیرند. ممکن است سروصدای ایجاد شده به علت وجود یک پیچ شل شده در پنل باشد و یا اینکه تسمه انتقال‌دهنده نیرو شل شده باشد و نیاز به سفت شدن داشته باشد. از بین رفتن تعادل و هماهنگی بین قطعات داخلی فن، یا بسته نشدن فن به صورت اصولی و مناسب در محل خود نیز می‌تواند باعث ایجاد سروصدا شود. همچنین گاهی اوقات با تنظیم میزان سرعت کارکرد فن، می‌توان سروصدای آن را کاهش داد.

به هنگام استفاده از فن‌های صنعتی در پشت‌بام‌ها، چیلرها و تهویه ساختمان‌‌ها از تجهیزات کنترل سروصدا نیز می‌توان استفاده کرد. مواردی همچون بادگیرهای آکوستیکی می‌توانند به هنگامی که تهویه هوا مد نظر است استفاده شوند. این  بادگیرها به بخشی از سیستم فن تبدیل شده و با قرار گرفتن در قسمت خروجی فن یا اطراف آن، باعث کاهش میزان سروصدای فن می‌شوند.

عایق کردن کانال خروجی تهویه با مواد جاذب صدا مانند فوم، فایبرگلس و یا موادی پارچه مانند صورت می‌گیرد که این امر باعث کاهش صدا تا حد زیادی می‌شود.

استفاده از پدهای جاذب به منظور کاهش میزان لرزش کل دستگاه نیز به امر کاهش سروصدا کمک می‌کند. همچنین متصل‌کننده‌های قابل انعطاف آکوستیکی به هنگامی که چرخش پره‌های فن به هنگام کار کردن باعث ایجاد سروصدا می‌شوند، می‌توانند میزان سروصدا را کاهش دهند.

عایق حفاظتی که فن را دربر می‌گیرد می‌تواند هم به منظور عایق حرارتی استفاده شود و هم عایق صوتی باشد. همچنین این عایق‌ها می‌توانند به صورت غلاف محافظی باشند که از فن در هنگام کارهایی نظیر تعمیر و نگهداری محافظت می‌کنند. به صورت کلی سه نوع محافظ حرارتی/ صوتی برای فن‌های صنعتی وجود دارند:

محافظ‌های قابل جدا شدن: هنگامی که به صورت مداوم نیاز به انجام عملیات تعمیر و نگهداری فن باشد، این نوع از عایق بسیار مناسب است. عایق نصب شده بر روی فن با استفاده از کابل در جای خود قرار گرفته است که به هنگام نیاز به تعمیر و نگهداری، با جدا کردن کابل‌ها، قسمتی از پوشش عایق باز شده و اجازه دسترسی به درون فن را می‌دهد.

استفاده از پنل پوششی: استفاده از این نوع عایق نسبت به مدل قبلی ظاهری یکپارچه‌تر و زیباتر به فن‌ می‌دهد. پنل‌های پوششی از مواد مختلفی نظیر آلومینیم ساخته می‌شوند که توسط پیچ یا پرچ به بدنه فن متصل می‌شوند. دسترسی به درون فن به سادگی با باز کردن پیچ و پرچ‌ها صورت می‌گیرد که در صورت باز کردن نیاز به دوباره درزبندی کردن بدنه وجود دارد.

محفظه عایقی دوجداره: در این روش شکل ظاهری فن تغییری نمی‌کند اما با استفاده از یک لایه استیل کربن رنگ شده به عنوان پوشش خارجی، از نشر سروصدای نابهنجار فن جلوگیری می‌شود.