大型柴油發(fā)電機組噪聲控制技術(shù)

1、大型柴油發(fā)電機組噪聲控制技術(shù) : large diesel generating sets are widely used in large engineering and enterprise or business unit, the noise when running as high as 100 to 115 dB (A) is of low frequency characteristics in, the serious pollution environment. At the same time, the telecom room staff was deafening, g

2、iddy, reduce work efficiency and harm the physical and mental health. This paper briefly analyzes the noise sound sources and the control measures. Keywords: diesel generator; Noise; control 1 聲源分析 柴油機噪聲是一個由多種聲源構(gòu)成的復(fù)雜聲源， 按照噪聲輻 射方式， 柴油機噪聲可以分為空氣動力噪聲和表面輻射噪聲。 按 照產(chǎn)生的機理， 柴油機表面輻射噪聲又可以分為燃燒噪聲和機械 噪聲。其中空氣動力噪聲為主

3、要噪聲源。 空氣動力噪聲 空氣動力噪聲是由于氣體的非穩(wěn)定過程， 即由氣體的擾動以 及氣體與物體的相互作用而產(chǎn)生的。 直接向大氣輻射的空氣動力 噪聲包括：進氣噪聲、排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲。111 進氣 噪聲 進氣噪聲是柴油機的主要空氣動力噪聲之一， 它是由進氣門 的周期性開啟與閉合而產(chǎn)生的壓力起伏變化而形成的。 當(dāng)進氣門 開啟時，在進氣管中產(chǎn)生一個壓力脈沖， 而隨著活塞的繼續(xù)運動， 它受到阻尼； 當(dāng)進氣門關(guān)閉時， 同樣產(chǎn)生一個有一定持續(xù)時間的 壓力脈沖。 于是產(chǎn)生了周期性的進氣噪聲。 其噪聲頻率成分主要 集中在 200 Hz 以下的低頻范圍。與此同時，當(dāng)氣流以高速流經(jīng) 進氣門流通截面時，產(chǎn)生湍流

4、脫體，導(dǎo)致高頻噪聲的產(chǎn)生，由于 進氣門通流截面是不斷變化的， 因此湍流噪聲具有一定的頻率范 圍，主要集中在 1000 Hz 以上的高頻范圍。進氣管空氣柱的固有 頻率與周期性進氣噪聲的主要頻率相一致時， 空氣柱的共振噪聲 在進氣噪聲中也會較為突出。 1 12 排氣噪聲 排氣噪聲是發(fā)動機噪聲中最主要的聲源， 其噪聲一般要比發(fā) 動機整機噪聲高出1015d（A）。發(fā)動機排氣屬高溫（400-500C）、 高壓（3-6KPa）氣體。排氣過程一般分為兩個階段，即自由排氣 階段和強制排氣階段。 發(fā)動機廢氣從排氣門高速沖出， 沿著排氣 歧管進入消聲器， 最后從尾管排入大氣， 在這一過程中產(chǎn)生了寬 頻帶的排氣噪聲

5、。 113 冷卻風(fēng)扇噪聲 風(fēng)扇噪聲由旋轉(zhuǎn)噪聲和湍流噪聲構(gòu)成。 旋轉(zhuǎn)噪聲是由于風(fēng)扇 的葉片周期性地切割空氣， 引起空氣的壓力脈動產(chǎn)生的， 以葉片 通過頻率為基頻， 并伴有高次諧波。 湍流噪聲是由于風(fēng)扇運動導(dǎo) 致的周圍空氣發(fā)生湍流脫體， 使空氣發(fā)生擾動， 形成氣體的壓縮 與稀疏過程而形成的，是一個寬頻帶噪聲。 表面輻射噪聲 燃燒噪聲和機械噪聲很難嚴格區(qū)分， 通常將由于氣缸內(nèi)燃燒 所形成的壓力振動通過缸蓋、活塞 -連桿- 曲軸-機體向外輻射的 噪聲稱之為燃燒噪聲。將活塞對缸套的撞擊，正時齒輪、配氣機 構(gòu)、噴油系統(tǒng)等運動件之間的機械撞擊振動而產(chǎn)生的噪聲叫作機 械噪聲。 一般直噴式柴油機燃燒噪聲要高于機

6、械噪聲， 而非直噴 式柴油機的機械噪聲則高于燃燒噪聲， 但是低速運轉(zhuǎn)時燃燒噪聲 都高于機械噪聲。 2 噪聲控制措施 2 1 空氣動力噪聲控制 2 11 進氣噪聲控制 一般發(fā)動機均裝有空氣濾清器，進氣噪聲即可有較大衰減， 成為次要聲源。 而當(dāng)其它聲源得到進一步控制后， 進氣噪聲有可 能成為主要聲源， 這時需考慮采用性能良好的進氣消聲器， 通常 進氣消聲器要和空氣濾清器結(jié)合， 進行一體化設(shè)計， 既能滿足進 氣和濾清方面的要求，又可使進氣噪聲得到有效的控制。 2 12 排氣噪聲控制 控制排氣噪聲最有效的方法是加裝排氣消聲器， 實際情況往 往是降噪效果不很理想。 分析原因主要是消聲器結(jié)構(gòu)設(shè)計不甚合 理

7、以及加工工藝存在問題， 后一個問題可以通過提高工藝水平加 以改善； 前一個問題則涉及消聲器的設(shè)計思路。 通常消聲器設(shè)計 主要憑經(jīng)驗，一些設(shè)計計算程序是在一些理想假設(shè)條件下進行 的，而在這些假設(shè)中實際影響最大的是忽略氣流的存在， 而且是 高壓、高溫、高速脈動氣流的存在。此種狀態(tài)的氣流將會影響消 聲器內(nèi)部的聲場分布、聲速、聲的傳播規(guī)律等，特別是氣流速度 影響更大。氣流影響消聲器性能的主要原因是發(fā)動機排氣的高速 脈動氣流再生噪聲， 其次是這種氣流會沖擊消聲器的管路、 殼體、 隔板等聲學(xué)元件， 進而激發(fā)振動輻射噪聲。 當(dāng)消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)選 擇不當(dāng)，或結(jié)構(gòu)不合理，或加工工藝存在問題時，都會導(dǎo)致消聲 器消聲

8、性能的下降， 同時氣流速度過高也會加大消聲器的壓力損 失也會造成消聲性能下降。 2 13 發(fā)動機表面輻射噪聲的控制 發(fā)動機表面輻射噪聲 （燃燒噪聲和機械噪聲） 的控制要受到 發(fā)動機性能方面的種種限制， 從技術(shù)角度講難度很大， 且降噪量 有限。 實踐表明， 在結(jié)構(gòu)上采取措施可以一定幅度地降低發(fā)動機 的表面輻射噪聲， 從而降低整機噪聲。 控制的基本措施是增加結(jié) 構(gòu)剛度和阻尼，使得在同樣的激振力作用下減少結(jié)構(gòu)表面響應(yīng)。 與此同時， 減少輻射噪聲的表面面積， 也是控制輻射噪聲的有效 措施。 2 綜合控制思路 通常一臺 500 kW 進口機組，機房內(nèi)的噪聲可達 105108 dB（A） 。在不經(jīng)過治理的

9、情況下， 機房外環(huán)境噪聲為 7080 dB（A） 或更高， 相同功率參數(shù)的國產(chǎn)機組噪聲則更大些。 目前我國在考 核環(huán)境噪聲是否達標時采用城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準或工業(yè) 企業(yè)廠界噪聲標準 ，在標準中對應(yīng)不同區(qū)域有不同的噪聲限值。 一般在城區(qū)多為一類區(qū)，限值標準晝間為 55 dB (A),夜間為 45 dB(A);在郊區(qū)多為二類區(qū)域， 相應(yīng)的限值標準晝間為 60 dB (A)，夜間50 dB(A)。從對比數(shù)據(jù)可以看出，需要的降噪幅 度很大，對應(yīng)的控制技術(shù)難度也很大。在實際工作中，由于我公 司所選用的都是配置好的發(fā)動機整機， 機組本身采取控制措施難 度很大， 而且不現(xiàn)實。 考慮到油機運轉(zhuǎn)過程中一般主要是

10、其噪聲 污染周圍環(huán)境， 因此， 如何有效地控制機房內(nèi)油機噪聲對外輻射 是一個非常現(xiàn)實而且必須解決的問題。 選擇的方案應(yīng)能作到既要 有效地降低環(huán)境噪聲， 又要組織好機房內(nèi)的空氣流動， 滿足發(fā)電 機組運行需要的空氣流量， 以保障機組的正常工作。 單純降低噪 音的外泄而犧牲油機房內(nèi)的空氣流量會造成油機表面冷卻不均 勻，減少油機的發(fā)電容量，影響正常使用。經(jīng)過多年來與環(huán)保部 門的合作，對柴油機房進行噪聲處理，積累了一些治理經(jīng)驗，主 要是必須根據(jù)具體的機房項目來確定相應(yīng)的控制方案， 這其中應(yīng) 考慮機房所在區(qū)域的環(huán)境標準，機房圍護結(jié)構(gòu)形式及油機機型、 功率、冷卻風(fēng)量等因素。綜合控制的核心是等隔聲概念，即用一

11、 封閉的圍護結(jié)構(gòu)將機組與外界隔離開來，減少聲源對外的聲輻 射。所謂等隔聲概念就是整個圍護結(jié)構(gòu)的各個部分 (如土建結(jié)構(gòu) 部分和門、窗等部分)的隔聲量應(yīng)相當(dāng)。為機房與外界相通而預(yù) 留的通道(如冷卻風(fēng)扇出口、發(fā)動機排氣出口、機房通風(fēng)換氣口 等）必須設(shè)計成消聲通道， 其插入損失也應(yīng)與圍護結(jié)構(gòu)的隔聲量 相當(dāng)，只有這樣做才可保證機房外的環(huán)境噪聲達標。 3 結(jié)束語 現(xiàn)由于油機房沒有統(tǒng)一的標準， 在土建施工階段因土建造成 油機房布局和進、 排風(fēng)口安排不合理， 在后期對油機房進行消噪 音處理時難度加大和投資量增多。 例如我們以前治理過的某個柴 油機房其進風(fēng)口外為防火通道， 不能占用， 進風(fēng)消音器只能安裝 在油機房內(nèi)， 而柴油機房內(nèi)部空間設(shè)計又過小， 就造成進風(fēng)消音 器距發(fā)電機組過近， 維護人員操作起來很不方便。 為減少上述問 題的出現(xiàn)和節(jié)約消噪音處理時的投資，通過總結(jié)以往的工作經(jīng) 驗，建議今后柴油機房建設(shè)