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摘 要：本文对某型号双转子压缩机空调室外机产生异常噪音的原因进行诊断和实验分析。并对压缩机管路系统进行模态分析，在此基础上对其管路系统进行优化设计。有效的避免了管路系统的共振，经噪声测试测定，压缩机异常噪音消失。
关键词：双转子压缩机；异常噪音；模态分析；优化设计
0引言
低频异常噪音由于传播距离较远远、较难排除，属于空调比较严重的产品缺陷。它主要来自于结构件的异常振动，其中對异常噪音产生影响较大的是与压缩机相连的管路系统。目前由于国内空调管路设计的局限性，空调开发周期长、成本较高。管路问题短时间内很难找到解决方案，造成空调的质量隐患。目前运用数值分析方法进行管路优化的方法，对振动根源的剖析比较浅显，特别是对于双转子压缩机管路的研究存在较大的局限性。本文利用噪声频谱分析，判定了异常噪音的声频谱构成及振动来源（缩机管路系统），对压缩机管路系统进行了模态分析，在此基础上对管路系统进行优化设计。有效的避免的异常噪音的出现。
1.空调异常噪音诊断和实验分析
1.1异常噪音频率区域的确定
针对某空调器室外机出现的低频异常噪音问题。按空调噪音测试规范，将该室外机移至半消音室内进行测试，利用丹麦G.R.A.S公司的声传感器和PCB公司的振动传感器，距离室外机正面1m处进行噪声数据采集。并采用德国HEIM公司的噪声分析系统进行分析。根据测得的1/3倍频谱图可知，在中心频率为100Hz的1/3倍频带内出现了38.8dB（A）噪声值，利用噪音回放设备进行互动滤波回放监听，进一步确定该异常噪音值的准确性。
1.2 异常噪音声源的确定
空调室外机的运动部件为压缩机和风扇电机。噪音的产生一方面来至于这些运动件的振动和噪音，另一方面会来至于与运动部件相连的零部件。异常噪音声源的确定方法为通逐级-分部运行法。首先断定异常噪音来源于压缩机侧。将风扇电机单独运行后未出现此异常噪音，可排除风扇电机；在不影响空调室外机运行的前提下，将与运动件联结的钣金零件拆掉，空调运行时进行声压测试。发现存在此异常噪音，且与之前的幅值差别不大。从而确定异常噪音来源于室外机压缩机管路系统。
2.管路系统模态分析
由异常噪音测试结果可知，压缩机振动激励频率为97Hz，这是双转子的振动能量相互叠加造成。由于双转子压缩机的振动不平衡激励较小，其管路系统的振动比较难判定。本文通过模态分析来确定管路系统的振动特性。
管路系统的振动首先和自身的模态有关。不同阶模态对应相应模态振型、频率、阻尼比。其次看激励源（压缩机）的激励频率是否与管路系统的某一阶模态接近，如果压缩机振动激励方向与管路系统模态阵型不垂直，会造成管路系统出现共振。
本文通过有限元分析的方法得到压缩机管路系统的模态参数。模态分析前需要建立模型，并对模型进行简化处理、添加好边界条件，进行划分网格划分，然后运行模态分析。利用有限元分析放法得到的管路系统前22阶固有频率见表1。
根据表2的模态分析结果可知，压缩机管路系统第20阶振动频率97.41Hz与压缩机激励频率97Hz接近。结合第20阶模态阵型图可知，管路系统振幅较大。由此可知此异常噪音产生的原因是在压缩机的激励下管路系统的共振。
3.管路系统优化设计
实验测定压缩机激励频率为97Hz，为避免管路系统共振，需要将管路系统22阶之前的振动频率远离这个频率值。管路系统模态参数与管路的材质、管壁厚度、管路长度、管路走向等因素有关。管路的材质与频率都属于长期实验验证产品，改造风险较大，并且对振动频率影响不大。本文通过改变管路系统的长度及走向来改变管路系统的振动模态：把四通阀与截止阀铜管之间的上弯头上移45mm，缩短多余管路。如表2所示。优化后的管路系统的模态第21阶处的固有频率为99.7 Hz，比压缩机激励频率大3.7Hz。振动频率不再重合。有效避免因压缩机激励所引起的管路系统的共振，避免异常噪音的产生。
4.实验验证
按照优化的模型对原实验机管路系统进行优化改造。并对其进行噪音试验。测试得出100Hz为中心频率的频带噪音为31.5dB（A），相对于原状态减小了7.3 dB（A）。此异常噪音消失。
5.结论
低频异常噪音属于空调室外机比较严重的产品缺陷。它主要来自于结构件的异常振动，可通过分步-逐级运行法、频谱分析及互动滤波回放判定空调异常噪音的来源主要是管路系统的共振。将压缩机相关零部件建立模型后导入有限元软件进行模态分析，并根据分析的共振频率进行管路的优化设计。通过对新管路的模态分析的到优化后的管路系统的振动频率不再与压缩机激励频率接近。有效的避免了管路系统的共振。试验结果表明优化后的管路系统没有出现异常噪音。为下一步空调压缩机近一步降低噪音提供参考。
参考文献
[1]王伟戈，钟明，杨涛，邱明友，杨斌.双转子压缩机空调异常噪音诊断分析[J].家电科技，2011（07）：64-65.
[2]季振勤，邢志钢.空调室外机低频振动原因分析和解决途径探讨[J].家电科技，2017（02）：62-65.
[3]陈民华.空调噪音的来源、诊断和降噪研究[J].科技视界，2017（07）：246.
[4]古亚楠，刘建勋，张薇.探讨空调外机噪音的因素及降噪措施的研究[J].家电科技，2017（08）：73-75.
[5]陈君，曾友坚，尚彬，颜景旭.家用变频空调外机噪音主要来源及解决策略[J].日用电器，2014（05）：40-42.
[6]周俊华.试论空调噪音的控制方法[J].科技视界，2014（19）：101+203.
作者简介
周雄（1986.09-）；性别：男，籍贯：江西省吉安市新干人，学历：本科，毕业于南昌航空大学；现有职称：初级工程师；研究方向：压缩机制造。
（作者单位：南昌海立电器有限公司）
关键词：双转子压缩机；异常噪音；模态分析；优化设计
0引言
低频异常噪音由于传播距离较远远、较难排除，属于空调比较严重的产品缺陷。它主要来自于结构件的异常振动，其中對异常噪音产生影响较大的是与压缩机相连的管路系统。目前由于国内空调管路设计的局限性，空调开发周期长、成本较高。管路问题短时间内很难找到解决方案，造成空调的质量隐患。目前运用数值分析方法进行管路优化的方法，对振动根源的剖析比较浅显，特别是对于双转子压缩机管路的研究存在较大的局限性。本文利用噪声频谱分析，判定了异常噪音的声频谱构成及振动来源（缩机管路系统），对压缩机管路系统进行了模态分析，在此基础上对管路系统进行优化设计。有效的避免的异常噪音的出现。
1.空调异常噪音诊断和实验分析
1.1异常噪音频率区域的确定
针对某空调器室外机出现的低频异常噪音问题。按空调噪音测试规范，将该室外机移至半消音室内进行测试，利用丹麦G.R.A.S公司的声传感器和PCB公司的振动传感器，距离室外机正面1m处进行噪声数据采集。并采用德国HEIM公司的噪声分析系统进行分析。根据测得的1/3倍频谱图可知，在中心频率为100Hz的1/3倍频带内出现了38.8dB（A）噪声值，利用噪音回放设备进行互动滤波回放监听，进一步确定该异常噪音值的准确性。
1.2 异常噪音声源的确定
空调室外机的运动部件为压缩机和风扇电机。噪音的产生一方面来至于这些运动件的振动和噪音，另一方面会来至于与运动部件相连的零部件。异常噪音声源的确定方法为通逐级-分部运行法。首先断定异常噪音来源于压缩机侧。将风扇电机单独运行后未出现此异常噪音，可排除风扇电机；在不影响空调室外机运行的前提下，将与运动件联结的钣金零件拆掉，空调运行时进行声压测试。发现存在此异常噪音，且与之前的幅值差别不大。从而确定异常噪音来源于室外机压缩机管路系统。
2.管路系统模态分析
由异常噪音测试结果可知，压缩机振动激励频率为97Hz，这是双转子的振动能量相互叠加造成。由于双转子压缩机的振动不平衡激励较小，其管路系统的振动比较难判定。本文通过模态分析来确定管路系统的振动特性。
管路系统的振动首先和自身的模态有关。不同阶模态对应相应模态振型、频率、阻尼比。其次看激励源（压缩机）的激励频率是否与管路系统的某一阶模态接近，如果压缩机振动激励方向与管路系统模态阵型不垂直，会造成管路系统出现共振。
本文通过有限元分析的方法得到压缩机管路系统的模态参数。模态分析前需要建立模型，并对模型进行简化处理、添加好边界条件，进行划分网格划分，然后运行模态分析。利用有限元分析放法得到的管路系统前22阶固有频率见表1。
根据表2的模态分析结果可知，压缩机管路系统第20阶振动频率97.41Hz与压缩机激励频率97Hz接近。结合第20阶模态阵型图可知，管路系统振幅较大。由此可知此异常噪音产生的原因是在压缩机的激励下管路系统的共振。
3.管路系统优化设计
实验测定压缩机激励频率为97Hz，为避免管路系统共振，需要将管路系统22阶之前的振动频率远离这个频率值。管路系统模态参数与管路的材质、管壁厚度、管路长度、管路走向等因素有关。管路的材质与频率都属于长期实验验证产品，改造风险较大，并且对振动频率影响不大。本文通过改变管路系统的长度及走向来改变管路系统的振动模态：把四通阀与截止阀铜管之间的上弯头上移45mm，缩短多余管路。如表2所示。优化后的管路系统的模态第21阶处的固有频率为99.7 Hz，比压缩机激励频率大3.7Hz。振动频率不再重合。有效避免因压缩机激励所引起的管路系统的共振，避免异常噪音的产生。
4.实验验证
按照优化的模型对原实验机管路系统进行优化改造。并对其进行噪音试验。测试得出100Hz为中心频率的频带噪音为31.5dB（A），相对于原状态减小了7.3 dB（A）。此异常噪音消失。
5.结论
低频异常噪音属于空调室外机比较严重的产品缺陷。它主要来自于结构件的异常振动，可通过分步-逐级运行法、频谱分析及互动滤波回放判定空调异常噪音的来源主要是管路系统的共振。将压缩机相关零部件建立模型后导入有限元软件进行模态分析，并根据分析的共振频率进行管路的优化设计。通过对新管路的模态分析的到优化后的管路系统的振动频率不再与压缩机激励频率接近。有效的避免了管路系统的共振。试验结果表明优化后的管路系统没有出现异常噪音。为下一步空调压缩机近一步降低噪音提供参考。
参考文献
[1]王伟戈，钟明，杨涛，邱明友，杨斌.双转子压缩机空调异常噪音诊断分析[J].家电科技，2011（07）：64-65.
[2]季振勤，邢志钢.空调室外机低频振动原因分析和解决途径探讨[J].家电科技，2017（02）：62-65.
[3]陈民华.空调噪音的来源、诊断和降噪研究[J].科技视界，2017（07）：246.
[4]古亚楠，刘建勋，张薇.探讨空调外机噪音的因素及降噪措施的研究[J].家电科技，2017（08）：73-75.
[5]陈君，曾友坚，尚彬，颜景旭.家用变频空调外机噪音主要来源及解决策略[J].日用电器，2014（05）：40-42.
[6]周俊华.试论空调噪音的控制方法[J].科技视界，2014（19）：101+203.
作者简介
周雄（1986.09-）；性别：男，籍贯：江西省吉安市新干人，学历：本科，毕业于南昌航空大学；现有职称：初级工程师；研究方向：压缩机制造。
（作者单位：南昌海立电器有限公司）