新聞主題	防治柴油發(fā)電機(jī)組噪音的方法

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)組其產(chǎn)生噪聲大概分為機(jī)械噪音、空氣動(dòng)力噪音和電磁噪音等幾大類。其中機(jī)械噪音就是柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，機(jī)械部件產(chǎn)生的摩擦、振動(dòng)、撞擊產(chǎn)生的噪音；空氣動(dòng)力噪音是氣流產(chǎn)生的頻率混雜、毫無(wú)規(guī)則、振幅不均勻的噪音；電磁噪音是由電機(jī)氣隙磁場(chǎng)作用域電機(jī)鐵芯產(chǎn)生的激振力所激發(fā)，氣隙磁場(chǎng)中高次諧波相互作用產(chǎn)生周期性的電磁力，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子鐵心周期性徑向變化從而產(chǎn)生電磁噪聲。

 

一、噪聲治理的方法

 

      噪聲治理的方法有很多，基本上分為吸聲、隔聲、減振、阻尼、有源降噪等方法。圖1為隔音降噪機(jī)房的工程實(shí)際案例。

1、吸聲

      采用多孔材料，但一些薄板材料比如薄木板、鐵板同樣能起到吸收低頻的作用，通常在發(fā)電機(jī)房會(huì)采用薄板共振的方式吸收低頻。

2、隔聲

      通常用于柴油發(fā)電機(jī)組噪聲的傳播路徑上降低噪聲聲能，隔聲性能取決于材料的質(zhì)量密度。但并不是簡(jiǎn)單的材料堆砌就能起到好的降噪效果，比如厚度相同發(fā)兩塊鋼板并起來(lái)，隔聲量?jī)H提高6分貝；因此聲學(xué)工程師的使命之一是研究使用不同組合的輕質(zhì)材料，使得隔聲量大幅提升。

3、減振

      通常用于降低柴油發(fā)電機(jī)組噪聲源由于振動(dòng)而引發(fā)的噪聲傳遞。通常金屬?gòu)椈蓪?duì)中低頻有比較良好的減振效果，橡膠減振墊對(duì)高頻有比較好的減振效果。所以二者通常結(jié)合一起使用，從而有效降低全頻段的噪聲振動(dòng)。

4、阻尼

      通常用于柴油發(fā)電機(jī)組噪聲源表面振動(dòng)而激發(fā)的振動(dòng)輻射噪聲，安裝阻尼材料將有效抑制振動(dòng)的幅度，從而將降低噪聲聲能。

5、有源降噪

      有源降噪的原理是采集柴油發(fā)電機(jī)組噪聲源的聲頻信號(hào)，通過(guò)中央處理器運(yùn)算激發(fā)信號(hào)發(fā)聲器產(chǎn)生一列振幅相同相位相反的聲波，與噪聲源的聲波相互抵消從而達(dá)到降噪的目的。

6、消聲器

      消聲器具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。通常用于柴油發(fā)電機(jī)組的排煙管降噪，當(dāng)氣流通過(guò)消聲器時(shí)，聲波與消聲器內(nèi)表面材質(zhì)接觸，引發(fā)多孔材料內(nèi)的空氣質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，從而將聲能轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。消聲器分為阻性消聲器、抗性消聲器，阻抗復(fù)合式消聲器等。用途較廣的時(shí)阻性消聲器，其降噪性能與風(fēng)速、消聲器截面積、長(zhǎng)度、填充吸聲棉的吸聲系數(shù)等因素有關(guān)。

 

圖1  柴油發(fā)電機(jī)組隔音降噪工程案例

圖2  柴油發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器內(nèi)部組成

 

二、隔聲材料的性能

 

      墻面的隔音和吸聲材料組成如圖3所示，樓板天花的隔音和吸音材料組成如圖4所示。

1、材質(zhì)

      隔音和吸音材料是一種用于減少外界聲音并吸收房間內(nèi)聲音的一類材料。這些材料可以通過(guò)反射，分散和減少聲波的能力來(lái)隔離或吸收聲音。

（1）隔音材料通常由高密度，低振動(dòng)和高剛性的材料制成，如聚合物，橡膠，玻璃，木材，巖棉和禮品纖維等。

（2）吸音材料則通常由多孔性材料制成，如海綿，聚酯纖維，羊毛和氟碳聚合物等。這些材料具有吸收聲波的特性，并將能量轉(zhuǎn)化為微弱的熱能。

2、質(zhì)量定律

      設(shè)有一列平面波入射到一塊無(wú)限大均質(zhì)薄板上。這是一個(gè)兩維聲場(chǎng)問(wèn)題。現(xiàn)在引入兩個(gè)簡(jiǎn)化條件：

（1）隔板很薄，可假設(shè)板兩邊法線方向媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振速相等，并等于板的振速；

（2）隔音板的特性阻抗遠(yuǎn)大于媒質(zhì)的特性阻抗。對(duì)于空氣中的薄板，這兩條是完全符合的。

3、吻合效應(yīng)

      吻合效應(yīng)的產(chǎn)生是由于均質(zhì)薄板都具有一定的彈性，在聲波的激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生受迫彎曲振動(dòng)，在板內(nèi)以彎曲波形式沿著板前進(jìn)。當(dāng)人射聲波達(dá)到某一頻率時(shí)，板中彎曲波的波長(zhǎng)入B在入射聲波方向的投影正好等于空氣中聲波波長(zhǎng)久時(shí)，板上的兩波發(fā)生了共振，產(chǎn)生了波的吻合，此時(shí)板的運(yùn)動(dòng)與空氣中聲波的運(yùn)動(dòng)達(dá)到高度耦合，使聲波無(wú)阻礙地透過(guò)薄板而輻射至另一側(cè)，形成隔聲量曲線上的低谷，這個(gè)現(xiàn)象稱為“吻合效應(yīng)”。

 

圖3  發(fā)電機(jī)房墻面隔音材料安裝圖

圖4  天花吊頂隔音材料安裝圖

 

三、具體施工措施

 

      單個(gè)設(shè)備的發(fā)電機(jī)房設(shè)計(jì)如圖5所示，三臺(tái)以上設(shè)備的發(fā)電機(jī)房設(shè)計(jì)如圖6所示。

1、出入門消音

      每個(gè)發(fā)電機(jī)房至少有一個(gè)以上出入門，從消音角度看，機(jī)房大門不應(yīng)設(shè)置過(guò)多，一般情況下設(shè)置一個(gè)大門，一個(gè)小門，面積盡可能不超過(guò)3平方米，結(jié)構(gòu)方面以金屬為框架，內(nèi)部附設(shè)高強(qiáng)度隔音材料，外部為金屬鐵板，消音門與墻壁及門框上下可使用橡膠圈使其緊密配合。

2、進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)消音

      因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)組在工作時(shí)，必須要有足夠的朝氣才能維持正常的運(yùn)行，一般發(fā)電機(jī)房的進(jìn)氣系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置在發(fā)電機(jī)組風(fēng)扇排風(fēng)口的正對(duì)面，依據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)風(fēng)采用強(qiáng)制進(jìn)風(fēng)方式，進(jìn)風(fēng)經(jīng)過(guò)消音風(fēng)槽被鼓風(fēng)機(jī)抽入發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)。

3、排氣系統(tǒng)的消音

      大部分的柴油發(fā)電機(jī)都是采用水箱風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，必須將水箱散熱器的熱量排出機(jī)房外，為避免噪音傳出發(fā)電機(jī)房外，必須對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置排風(fēng)消音。

4、排風(fēng)系統(tǒng)消音

      柴油機(jī)排風(fēng)經(jīng)排氣消音風(fēng)槽進(jìn)行消音后排出機(jī)房外仍有較高的噪音，排風(fēng)必須經(jīng)過(guò)機(jī)房外設(shè)置的消音風(fēng)槽進(jìn)行消音，從而將噪音降到最低限度，該消音風(fēng)槽外部為磚墻結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為吸音板。

5、排煙系統(tǒng)消聲

      柴油發(fā)電機(jī)工作所排放的廢氣產(chǎn)生一定的噪音，可以在發(fā)電機(jī)組的廢氣排放系統(tǒng)增設(shè)一個(gè)消音箱，同時(shí)對(duì)于排氣消聲管道均采用防火巖棉材料予以包扎，既可以減少發(fā)電機(jī)組熱量散發(fā)到機(jī)房?jī)?nèi)，又可以降低發(fā)電機(jī)組的工作震動(dòng)，從而達(dá)到衰減噪音的目的。

 

圖5  單臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組消音降噪工程圖紙

圖6  多臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組隔音降噪工程圖紙

 

總結(jié)：

       通常一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組，機(jī)房?jī)?nèi)的噪聲可達(dá)105~108dB(A)。在不經(jīng)過(guò)治理的情況下，機(jī)房外環(huán)境噪聲為70~80dB（A）或更高，相同功率參數(shù)的國(guó)產(chǎn)機(jī)組噪聲則更大些。目前我國(guó)在考核環(huán)境噪聲是否達(dá)標(biāo)時(shí)采用《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》或《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》，在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)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(biāo)準(zhǔn)晝間為55dB（A），夜間為45dB（A）；在郊區(qū)多為二類區(qū)域，相應(yīng)的限值標(biāo)準(zhǔn)晝間為60dB（A），夜間50dB（A）。

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