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1、引言

隨著家用凈水器的日益普及，凈水器正在走入千家萬戶，反滲透（RO）凈水器的流量由較早50G有桶機型提升到現在400G及400G以上無桶大流量型。反滲透（RO）凈水器是通過水泵在反滲透膜表面增壓實現凈化水功能，水泵運行過程中會產生噪聲。出水流量400G的機器噪聲達50dB(A)以上。出水流量越大，水泵功率越高，機器產生的噪聲就越大。隨著反滲透（RO）凈水器的技術進步，出水流量會越做越高，市場上已有廠家推出流量在1000G以上的產品，從而帶來的噪聲問題就越發突出。通過入戶調研和用戶回訪，大流量反滲透（RO）凈水器已成為室內新的噪聲源，直接影響人們的日常生活。如何在較低成本下有效降低大流量反滲透（RO）凈水器的噪聲,解決用戶痛點，筆者通過產品實踐進行了不同實施方案的研究。

2、反滲透凈水器的噪聲特點

反滲透凈水器的噪聲來源主要包括：水泵、廢水閥、水管路振動等。通過噪聲測試分析，機器最大噪聲來自于水泵，水泵在制水時電機高速運轉，水泵殼體內抽水腔室和排水腔室體積變化交替進行，實現抽水和排水功能。電機轉速越高，腔室體積變化越快，產生的噪聲就越高；當水泵與其它部件連接時，水泵的振動會通過連接水管傳遞到另外一個部件上，在這個過程中，水管和別的接觸部件都會產生新的振動噪聲；廢水閥的噪聲也不容忽視，通常廢水流量是通過閥體內部小孔實現節流功能，由于水流經過小孔時，流速提高，以噴射狀水流與周圍空氣激烈混合而發出很強的嘯叫聲。這些不同地方產生噪聲相互疊加，形成凈水器的整體噪聲。

3、噪聲分析與降噪方法

噪聲控制一般從噪聲源、噪聲傳播路徑和噪聲接受者三方面入手。噪聲控制主要以噪聲的聲學控制方法為主，具體技術一般包括隔聲處理、吸聲處理、振動隔離等［1］。反滲透凈水器降噪聲主要從噪聲源和噪聲傳播路徑兩方面，對水泵、廢水閥、水管路振動進行降噪方法驗證。簽于凈水器噪聲接受者是用戶，無法實施，本文對此不作討論。

3.1 水泵噪聲分析和降噪方法

以反滲透凈水器的流量400G為例，水泵型號是400G水泵，帶負載運行轉速為1600rpm，出水流量為2.5L/min，半消音室測試噪音為50dB(A)，電機高轉速必然會帶來較大的噪聲。通過測試分析，把電機轉速下降到1200rpm時，水泵噪音明顯降低4～5dB(A)，但是電機轉速的降低會導致流量的減少，這樣水泵流量性能就達不到要求。此水泵是隔膜型增壓泵，水泵頭與電機之間有一個可調節流量的偏心輪，偏心輪的偏心角度改進前是2.5度，為了補償水泵轉速降低帶來的流量損失，把偏心輪角度增加到3.5度，這樣水泵流量即可提高，與原來流量保持一致。偏心輪角度增大會帶來隔膜等其它部件的壽命問題，可以通過設計優化進行改善，使水泵整體壽命不降低。

電機在運轉的過程中會產生振動，為了減小振動向水泵頭傳遞，在電機與水泵頭之間增加一定厚度的橡膠減振墊，用來降低電機的振動傳遞。另外，電機振動也會通過橡膠腳墊向固定底板傳遞。橡膠腳墊通常是柱狀結構，材料為橡膠，其邵氏硬度60度，用普通螺栓固定在安裝底板上，隔振效果不理想。改進后橡膠腳墊，由柱狀結構設計為多層彈性結構，材料調整為硅膠，邵氏硬度降至30度，以增加彈性。用限位螺釘固定，螺釘鎖緊后，其平面與腳墊端面保留1.5mm間隙，使腳墊不受螺釘約束，充分吸收振動，從而起到很好的隔振作用，橡膠腳墊改進結構示意如圖1。電機隔振腳墊改善后，振動噪聲可以降低2dB(A)左右。

圖1 橡膠腳墊改進前后結構示意圖

通過對水泵電機轉速降低、電機與泵頭隔振、電機與固定底板隔振等降噪方法的實施，由表1測試噪聲數據可以看出，水泵噪聲下降6dB(A)左右，由原來的高噪聲水泵變成低噪聲水泵，對比測試噪聲值見表1。

3.2 水管路振動分析和減振方法

在制水過程中，水泵殼體里流動的水，其壓力和速度隨時間而變化，這種變化是周期性的，由于周期性地吸進和排出液體，激發了液體脈動，而脈動的水流形成了對水泵殼體的激振力，產生殼體的機械振動。水泵帶負載時工作壓力有90～100PSI，這種機械振動在水泵進、出水口位置比較強，由于出水口壓力高，振動更明顯，這些會通過水管傳遞給機器其它部件，產生新的振動噪聲。水管本身雖有一定韌性，但是不能起到有效隔振降噪的作用，需要在水泵進水口和出水口設計一個消聲裝置。

在產品實踐過程中，消聲裝置使用過兩種方案，方案一是鼓膜式消聲裝置，結構示意如圖2，具體為：把直徑稍大的殼體分成左右兩部分，在兩殼體之間設計一個橡膠鼓膜，鼓膜與左、右殼體分別密封。鼓膜左側密封有空氣，類似氣囊，起儲能作用；鼓膜右側與帶有進、出水口的殼體形成水通道。當帶有振動的水流進入右側殼體后，激振能量被左側氣囊吸收，水從殼體出來后，激振力會衰減或基本消除，從而起到降噪作用。方案二是橫流穿孔管式消聲裝置，結構示意如圖3，殼體內有中間帶隔板的中心管，中心管圓周方向交錯分布小孔，具有消聲特性［2］。殼體內側壁有彈性泡棉，彈性泡棉自帶許多微孔，可以吸收噪聲的激振能量。水進行入前段中心管，遇到隔板阻擋后從中心管圓周小孔流出，經過彈性泡棉后再次從小孔進入后段中心管，從殼體流出。在此過程中，噪聲被多次衰減，振動大部分被消除。

圖2 鼓膜式消音裝置

圖3 橫流穿孔管式消音裝置

通過樣品測試，不管是鼓膜式消聲裝置，還是橫流穿孔管式消聲裝置，對降低水路振動都有很大幫助，可以改善振動噪聲2～3dB(A)。

3.3 廢水閥的噪聲分析和降噪方法

廢水閥是起調節廢水流量的作用，在反滲透凈水器里使用非常普遍。閥體內有一個小孔，小孔直徑通常在0.3～0.6mm，不同的廢水流量對應不同孔徑。閥體小孔前后與進出水口相通，小孔處孔徑最小，當低速水流經過小孔后，形成一股高速水流，高速水流與周圍吸進的氣體劇烈混合，形成一段湍化程度極高的水流，水流內各處的壓強和流速迅速變化，從而發出較強的噪聲。只要能降低經過小孔后的高速水流，并避免與氣體混合，就可以改善噪聲。廢水閥限流小孔改進前后結構示意如圖4，在小孔后面設計一個體積較大的緩沖腔體，細小高速水流進入緩沖腔體后，速度迅速降低，噪聲能量減小；另外，緩沖腔體被水充滿的同時空氣也被趕走，聲能在水介質里會進一步衰減，從而降低噪聲。通過改進，低噪聲廢水閥噪音值比改進前下降了約4dB(A)，對比測試噪聲值見表2。

圖4 廢水閥限流小孔改進前后結構示意圖

4、整機降噪聲前后效果對比

噪聲測定場所為半消音室，被測試機器的噪聲與半消音室噪聲之差在10dB(A)以上。噪聲測試儀器使用GB/T 3785中規定的Ⅰ型或Ⅰ型以上聲級計［3］。將整機置于半消聲室地面幾何中心處，凈水器全部功能置于開啟狀態，在凈水器運行過程中噪聲最大的時刻，用噪聲測試儀測試。測試時噪聲測試儀距離凈水器表面1m處分別測試五個面噪聲（前面、后面、左面、右面、上方），取其平均值。水泵、廢水閥等部件噪聲測試方法與凈水器整機測試類似。整機經過降噪聲處理后平均噪聲值為42dB(A)，未降噪處理之前是50.1dB(A)，降噪效果明顯，具體噪聲測試數值見表3。

5、結束語

通過實踐驗證：反滲透大流量凈水器，采用隔振、消聲等方法，如橡膠腳墊結構設計、消聲裝置應用，以及噪聲源設計優化，如：水泵轉速降低、廢水閥小孔結構優化等降噪措施，實現成本增加較少，降噪效果明顯，經濟性好，可以在凈水器產品或其它類似產品降噪設計中推廣使用。

參考文獻

[1] 馬大猷．噪聲與振動控制工程手冊[M]. 北京：機械工業出版社,2002,773-775.

[2] 季振林．消聲器聲學理論與設計[M]. 北京：科學出版社,2015,243-248.

[3] QB/T 4144-2010, 家用和類似用途反滲透凈水機[S].