新聞主題	發(fā)電機(jī)房設(shè)備減震和隔聲降噪措施

 

摘要：在了解柴油發(fā)電機(jī)組主要噪聲源和降噪方案的設(shè)計(jì)原則后，就可以針對(duì)發(fā)電機(jī)組的各噪聲源制定出相應(yīng)治理措施。從噪聲的頻譜分析可分為低、中、高頻三種，處理的辦法是將其噪聲進(jìn)行隔斷、衰減，以達(dá)到在發(fā)電機(jī)房外噪聲能符合相應(yīng)的要求。為了降低發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)對(duì)環(huán)境和操作者的影響，首先應(yīng)對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行排煙的噪聲源采取降噪措施，同時(shí)對(duì)機(jī)房的建筑設(shè)計(jì)應(yīng)有必要的吸聲、隔聲措施。根據(jù)相應(yīng)環(huán)境的噪聲標(biāo)準(zhǔn)來降低發(fā)電機(jī)組的噪聲，無須要求過高，避免由此會(huì)引起不必要的過高花費(fèi)。

 

      隨著工業(yè)的發(fā)展和對(duì)環(huán)境要求的不斷提高，噪聲已經(jīng)成為一個(gè)主要污染源，它與空氣污染及水污染一起被列為當(dāng)今世界三大主要污染源。因?yàn)橛性S多不同種類的力作用在高功率具有多振動(dòng)源，寬頻帶和復(fù)雜模式的特性。發(fā)動(dòng)機(jī)的主要噪聲分為空氣動(dòng)力噪聲和機(jī)制噪音。一般來說，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲有空氣動(dòng)力噪聲和機(jī)械噪聲?？諝鈩?dòng)力噪聲包括排煙噪聲，進(jìn)氣噪聲和燃燒噪聲等.機(jī)械噪音的作業(yè)噪聲，是由曲柄鏈接和齒輪嚙合和定時(shí)裝置，與振動(dòng)的不平衡慣性力造成的。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)多噪聲源的系統(tǒng)，因此運(yùn)用可行性的方法和路徑找到其主要噪聲源系統(tǒng)才是重要的。針對(duì)某些高率柴（ 8缸發(fā)動(dòng)機(jī)）振動(dòng)和噪聲進(jìn)行了分析。在柴油機(jī)噪聲分析中應(yīng)用頻譜分析和相干函數(shù)的噪聲信號(hào)是用來識(shí)別噪聲源，頻率響應(yīng)曲線的噪音。控制這一特定的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪聲是必要的基礎(chǔ)。

 

一、柴油機(jī)輻射噪聲

 

1、柴油機(jī)表面輻射噪聲

      柴油機(jī)表面具有代表性節(jié)點(diǎn)的輻射聲壓級(jí)頻譜。從圖1、圖2中可以看出柴油機(jī)各部位表面聲壓級(jí)各頻率下的分布情況。

（1）柴油機(jī)表面聲壓級(jí)最高的部位為油底殼。尤其是油底殼的后側(cè)板和后底板，其表面聲壓級(jí)高達(dá)120dB 左右，其中后側(cè)板聲壓級(jí)的峰值為450Hz和1250Hz兩個(gè)頻率； 后底板聲壓級(jí)的峰值出現(xiàn)在350Hz和1250Hz兩個(gè)頻率。油底殼前底板由于具有加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，因此其表面聲壓級(jí)比后底板小5dB左右。從圖1中還可以看出，相比之下油底殼左側(cè)板大于右側(cè)板的表面聲壓級(jí)。

（2）從圖2中看出，機(jī)體的前裙部在低頻時(shí)表面聲壓級(jí)要大于后裙部，而在高頻時(shí)表面聲壓級(jí)要小于后裙部。這是因?yàn)楹笕共康膭偠纫笥谇叭共浚渲饕舱耦l率比較高。缸蓋的聲輻射能量主要集中在1000Hz以下，其表面聲壓級(jí)也較大，在115dB 左右，因此，這個(gè)區(qū)域是控制缸蓋輻射噪聲的主要頻段。

 

圖1 油底殼的后側(cè)板和后底板表面節(jié)點(diǎn)聲壓級(jí)頻譜.

圖2 機(jī)體的裙部表面節(jié)點(diǎn)聲壓級(jí)頻譜

 

2、柴油機(jī)聲功率計(jì)算分析

      通過對(duì)柴油機(jī)的輻射噪聲計(jì)算，得到了柴油機(jī)表面輻射聲功率譜和聲場的輻射聲功率譜，如圖3所示。根據(jù)該頻譜可以得到柴油機(jī)表面總的聲功率級(jí)為118. 4dB，聲場的總聲功率級(jí)為107. 5dB。從柴油機(jī)表面輻射聲功率譜上看，在350Hz、850Hz和1250Hz時(shí)輻射噪聲出現(xiàn)峰值。從聲場的輻射聲功率譜上看，在300Hz、600Hz、850Hz和1250Hz時(shí)出現(xiàn)峰值。這確定了對(duì)輻射噪聲貢獻(xiàn)較大的頻率，指出了改進(jìn)設(shè)計(jì)的方向。

 

圖3 柴油機(jī)表面和聲場的輻射聲功率頻譜

 

 

 

二、排煙噪聲治理

 

      排煙噪聲是發(fā)動(dòng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲的主要部分。其噪聲一般要比發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)高10～15dB（A），是首先要進(jìn)行降噪控制的部分。消聲器是控制排煙噪聲的一種基本方法。正確選配消聲器（或消聲器組合）可使排煙噪聲減弱30～40dB（A）以上。

1、根據(jù)消聲原理，消聲器結(jié)構(gòu)可分為阻性消聲器和抗性消聲器兩大類：

（1）阻性消聲器（也稱為工業(yè)型消聲器）

      利用多孔吸聲材料，以一定方式布置在管道內(nèi)，當(dāng)氣流通過阻性消聲器時(shí)，聲波便引起吸聲材料孔隙中的空氣和細(xì)小纖維的震動(dòng)。由于摩擦和黏滯阻力，聲能變?yōu)闊崮芏眨瑥亩鸬较曌饔?。一般可降?0～15dB（A），阻性消聲器如圖4（a）所示。 

（2）抗性消聲器（也稱為住宅型消聲器）

      是利用不同形狀的管道和共震腔進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合， 借助于管道截面和形狀的變化而引起的聲阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射和干涉作用，達(dá)到衰減噪聲的目的。其消聲效果與管道形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)。適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的消減。一般可降噪約25～30dB（A），抗性消聲器如圖4（b）所示。

2、排煙系統(tǒng)的降噪處理

      一般利用一個(gè)波紋減震節(jié)，安裝于發(fā)電機(jī)組排煙口；同時(shí)選擇使用這兩種消聲器，即一個(gè)工業(yè)型消聲器和一個(gè)住宅型消聲器的組合，這樣可以在更寬的頻率范圍內(nèi)取得良好的降噪效果，有效地隔斷了排煙震動(dòng)和排煙噪聲的傳播。此外，對(duì)排煙管道進(jìn)行隔熱隔聲包扎，也能改善發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境和由排煙管引起的噪聲。根據(jù)環(huán)保部門規(guī)定，要求排煙經(jīng)排煙管道接至高空排放。

注意：柴油機(jī)排煙消音器與其它消音器工況原理不一樣，柴油機(jī)排煙壓力低，但是排煙溫度高，吸音材質(zhì)選擇應(yīng)該注意，吸音填料不能使用超細(xì)玻璃巖棉，實(shí)踐證明超細(xì)玻璃巖棉在高溫情況下使用，最容易發(fā)生熱粉，時(shí)間長了就會(huì)失去吸音功能。

3、尾氣凈化裝置

      柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)初期(約3min)，排煙口冒出大量黑煙，當(dāng)柴油機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，黑煙雖有減少，但始終存在，特別是在寒冷的季節(jié)，排煙口會(huì)產(chǎn)生大量煙霧。柴油發(fā)電機(jī)組排放尾氣中含有大量碳煙顆粒物、烴類、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、水蒸氣、氧氣、氮?dú)?、二氧化硫等，主要物質(zhì)是碳煙顆粒物，其排放量約為汽油機(jī)的幾十倍,不加處理會(huì)造成嚴(yán)重環(huán)境污染?？得魉共裼蜋C(jī)尾氣處理裝置通常采用“連續(xù)捕集分解技術(shù)(CRT)”，該技術(shù)由一組氧化催化單元(DOC)和捕集器(DPF)組成，利用DPF捕集廢氣中的顆粒物(黑煙主要成分)，同時(shí)使用DOC使DPF在一定條件下再生，可實(shí)現(xiàn)對(duì)尾氣顆粒物(PM)、碳?xì)浠?HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害氣體的連續(xù)催化、捕集與分解。其工作原理（結(jié)構(gòu)組成如圖5所示）是當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組帶負(fù)荷連續(xù)工作時(shí)，尾氣溫度可以達(dá)到400℃以上，聚集在壁流式陶瓷濾芯內(nèi)的碳煙顆粒物(PM)、CO、THC等有害物質(zhì)在催化劑作用下被燃燒分解，達(dá)到再生的目的。

 

圖4  柴油發(fā)電機(jī)阻性和抗性消聲器.

圖5    柴油發(fā)電機(jī)組尾氣凈化裝置

 

 

三、機(jī)械噪聲和燃燒噪聲的控制措施

 

      機(jī)械噪聲主要是發(fā)動(dòng)機(jī)各運(yùn)動(dòng)零部件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受氣體壓力和運(yùn)動(dòng)慣性力的周期變化所引起的震動(dòng)或相互沖擊而產(chǎn)生的，傳播遠(yuǎn)、衰減小，一旦形成很難隔絕。燃燒噪聲是燃燒過程產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)震動(dòng)和噪聲，其中、高頻段的氣缸壓力級(jí)易于傳出。

      控制機(jī)械噪聲和燃燒噪聲的有效辦法：

1、對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行隔震處理

      發(fā)電機(jī)組的隔震一般采用高效減震膠墊，發(fā)電機(jī)組的機(jī)座下部安裝有高效減震裝置，吸收發(fā)電機(jī)組90％以上的震動(dòng)動(dòng)能?，F(xiàn)在這一部分技術(shù)已經(jīng)非常成熟。經(jīng)過隔震處理，發(fā)電機(jī)組表面的震動(dòng)被有效隔斷。

2、在噪聲的傳播通道上進(jìn)行降噪處理

      減少聲源對(duì)外的輻射，對(duì)于噪聲指標(biāo)控制特別嚴(yán)格的機(jī)房還要在內(nèi)墻和天花板粘貼高效吸音材料，使噪聲源在傳出機(jī)房前已被有效衰減以提高機(jī)房的降噪效果。

3、制造商產(chǎn)品改進(jìn)

（1）改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu)

      燃燒室的結(jié)構(gòu)形狀與混合氣的形成和燃燒密切相關(guān)，燃燒室的結(jié)構(gòu)決定著燃燒室空腔的聲模態(tài)和壓力高頻振蕩的頻率，所以選擇合適的燃燒室或?qū)θ紵医Y(jié)構(gòu)，將能優(yōu)化燃燒過程，降低壓力升高率和削弱壓力高頻振蕩。因此可以選擇分隔式的燃燒室。在渦流室式內(nèi)燃機(jī)中，噴油嘴的噴油方向偏離渦流室中心而指向下游，附著于缸壁面的燃料就越多，燃燒越平靜，噪聲就會(huì)越小。

（2）增壓

      柴油機(jī)增壓后可使進(jìn)入氣缸的空氣充量密度增加，進(jìn)氣溫度增加，使得壓縮終了的溫度和壓力增高，滯燃期縮短，所以可以降低燃燒噪聲。

（3）廢氣再循環(huán)

      廢氣再循環(huán)主要引入的初衷是用來降低NO。物，但廢氣再循環(huán)使得進(jìn)氣溫度升高，減少燃燒率，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以可以有效降低燃燒噪聲。

（4）壓縮比

      提高壓縮比可以提高壓縮終了的壓力和溫度，因此縮短滯燃期，使燃燒噪聲降低。但是壓縮比的提高會(huì)使氣缸壓力增加，活塞敲擊聲增大，所以通過提高壓縮比降低燃燒噪聲應(yīng)綜合考慮其對(duì)活塞敲擊聲的影響。

（5）燃料

      不同的燃料，噴入氣缸后，其物理、化學(xué)準(zhǔn)備過程不同，從而導(dǎo)致不同的滯燃期。十六烷值高的燃料滯燃期短，壓力升高率降低，燃燒噪聲降低。另外新的代用燃料，如生物制氣，乙醇等有利于柴油機(jī)燃燒噪聲的降低。

 

四、冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)噪聲的控制措施

 

      冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)通道連接，直接與外界相通，排風(fēng)通道空氣流速很大，氣流噪聲、風(fēng)扇噪聲和機(jī)械噪聲經(jīng)此通道輻射出去。

      冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)噪聲的控制措施主要是設(shè)計(jì)一個(gè)排風(fēng)吸音通道，這個(gè)吸音通道可由導(dǎo)風(fēng)槽和排風(fēng)降噪箱組成。排風(fēng)降噪箱的工作原理類似于阻性消聲器?？赏ㄟ^更換吸音材料（改變材料的吸音系數(shù)），改變吸音材料的厚度、排風(fēng)通道的長度、寬度等參數(shù)來提高吸音效果。在設(shè)計(jì)排風(fēng)吸音通道時(shí)，要特別注意排風(fēng)口的有效面積必須滿足發(fā)電機(jī)組散熱的需要，以免排風(fēng)口風(fēng)阻增大而致排風(fēng)噪聲增大和發(fā)電機(jī)組高水溫停機(jī)。風(fēng)道的結(jié)構(gòu)形式可以參考以下幾點(diǎn)：

1、風(fēng)道的截面形狀以折線形式，可形成對(duì)噪聲聲波的反射降噪作用。

2、風(fēng)道中應(yīng)有吸聲材料，通過吸聲材料，吸收一部分噪聲能量。

3、風(fēng)道與發(fā)電機(jī)組的工作艙之間最好做成可拆卸的，以利于安裝調(diào)整和維修。

4、在水箱與排風(fēng)口之間，設(shè)有排風(fēng)導(dǎo)風(fēng)罩，用于防止熱風(fēng)在室內(nèi)循環(huán)，引起機(jī)房內(nèi)溫度上升，使發(fā)電機(jī)組不能正常工作，同時(shí)在導(dǎo)風(fēng)罩與水箱之間設(shè)有柔性連接，以隔絕發(fā)電機(jī)組震動(dòng)，導(dǎo)風(fēng)罩設(shè)有檢修口，以方便對(duì)水箱的檢修。

 

五、進(jìn)風(fēng)噪聲的控制措施

 

      進(jìn)氣系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)通道和發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)。為了保證發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，在發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)中，應(yīng)考慮機(jī)房內(nèi)的散熱以及新鮮空氣的補(bǔ)充。要求發(fā)電機(jī)組中應(yīng)有一定的通風(fēng)，根據(jù)機(jī)房實(shí)際結(jié)構(gòu)，選擇發(fā)電機(jī)組最佳布置位置和進(jìn)風(fēng)口的布置形式。

      由于柴油發(fā)電機(jī)組一般都配置有空氣濾清器，其本身就具有一定的消聲作用。考慮到進(jìn)氣噪聲相對(duì)較低，故對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)一般不做另外處理。對(duì)發(fā)電機(jī)組的進(jìn)風(fēng)通道，主要是設(shè)計(jì)一個(gè)良好的進(jìn)風(fēng)吸音通道，選用合適的進(jìn)風(fēng)降噪箱。進(jìn)風(fēng)通道采用與排風(fēng)吸音通道相同的降噪方法。另外進(jìn)、排風(fēng)道也可增設(shè)隔音墻，可明顯地提高降噪效果。進(jìn)風(fēng)設(shè)置口應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

1、進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)量

      應(yīng)滿足柴油發(fā)電機(jī)房所需要新風(fēng)量的要求。

2、進(jìn)風(fēng)口的位置

      應(yīng)設(shè)計(jì)在發(fā)電機(jī)端附近，遵循軸向通風(fēng)方式的原則。

3、進(jìn)風(fēng)口的結(jié)構(gòu)形式

（1）應(yīng)能阻擋聲波的流出，同時(shí)有利于進(jìn)風(fēng)。

（2）在設(shè)計(jì)中，進(jìn)風(fēng)口的截面結(jié)構(gòu)采用百葉窗的形式。同時(shí)，在進(jìn)風(fēng)口內(nèi)壁增設(shè)風(fēng)斗式的屏障，以提高隔聲罩的隔聲效果。

（3）機(jī)房門也是噪聲最易向外泄漏、輻射的地方，因此要求機(jī)房門采用有隔音消音作用的隔音門。通常要求安裝雙層隔音門，或做成兩扇隔音門，之間形成一個(gè)過渡空間，即先經(jīng)過一扇隔音門，進(jìn)入過渡空間，再經(jīng)第二扇隔音門進(jìn)入到機(jī)房內(nèi)，則降噪效果更佳。

 

六、隔聲與降噪

 

      為了降低發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)對(duì)環(huán)境和操作者的影響，首先應(yīng)對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行排煙的噪聲源采取降噪措施，同時(shí)對(duì)機(jī)房的建筑設(shè)計(jì)應(yīng)有必要的吸聲、隔聲措施。根據(jù)相應(yīng)環(huán)境的噪聲標(biāo)準(zhǔn)來降低發(fā)電機(jī)組的噪聲，無須要求過高，避免由此會(huì)引起不必要的過高花費(fèi)。

      機(jī)房墻體砌筑時(shí)，要求灰縫填實(shí)，不要留有孔洞、縫隙內(nèi)墻面的粉刷，表面不宜致密光滑，粉刷材料中要摻入一定量的有吸聲效果的多孔性材料，例如水泥，石灰膏和木屑組成的吸聲層。內(nèi)壁及天花板可采用隔聲板進(jìn)行裝飾，降噪效果會(huì)更佳。壁板如果采用多孔性材料裝飾，孔眼面積至少占總面積的20％-25％。壁板與墻體之間充填一層多孔性吸聲材料，吸聲效果更好。

      機(jī)房與控制室用墻隔開，隔墻上開挖兩層玻璃的觀察窗。控制室與機(jī)房之間采用雙層夾板門，夾板之間充填彈性多孔吸聲材料，例如碎泡塑、玻璃纖維棉。經(jīng)過這樣處理，控制室內(nèi)的噪聲可控制在75dB（A）以下，從而改善操作者的工作條件。

      如果采用地下管式排煙，地下埋設(shè)管采用水泥下水管或?qū)⑴艧煿芤氪u砌煙囪內(nèi)，其發(fā)電機(jī)組排煙噪聲可基本排除。對(duì)于用彈力固定架來固定發(fā)電機(jī)，其正常的控制排煙、進(jìn)氣及散熱器風(fēng)扇是可將發(fā)電機(jī)的噪聲降至可以接受的水平，如按此方法處理后，發(fā)電機(jī)組的噪聲仍然會(huì)很高，可在房間和發(fā)電機(jī)周圍豎上隔聲板，在機(jī)房的墻壁上安裝吸聲板或把發(fā)電機(jī)安放在一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的隔聲蔽體中以減少噪聲。

      大多數(shù)情況，通風(fēng)進(jìn)口和排風(fēng)口需要裝上隔聲裝置，如果想避免操作入員直接暴露在發(fā)電機(jī)的噪聲下，那么儀表和控制站必須安裝在一個(gè)分離的隔聲控制房間內(nèi)。

 

圖2 柴油發(fā)電機(jī)機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)降噪方案示意圖1

柴油發(fā)電機(jī)機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)降噪方案示意圖2

總結(jié)：

      噪音對(duì)人的危害性極大，首先是表現(xiàn)在聽覺方面，90-100dBA之間將會(huì)造成一定數(shù)量人的噪聲性耳聾，100dBA以上將會(huì)造成相當(dāng)數(shù)量人的噪聲性耳聾，第二噪聲對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)等方面有明顯的影響，表現(xiàn)在對(duì)睡眠、思考和語言交談的干擾和勞動(dòng)生產(chǎn)降低，在噪聲的環(huán)境中，由于心情煩噪不安，使注意力不集中而造成差錯(cuò)，影響工作速度，降低工作效率，甚至?xí)鸸鹿?。人類只在一個(gè)地球，隨著工業(yè)的發(fā)展，人類賴以生存的窨受到日益嚴(yán)懲的環(huán)境污染，歐美發(fā)達(dá)國家對(duì)這方面控制很晉升，一些出口到歐美的企業(yè)都要進(jìn)行IS014000環(huán)境認(rèn)證，在國內(nèi)人們的環(huán)保意識(shí)日益提高，國家和地方都有不同程度的環(huán)境保護(hù)規(guī)定，投訴不斷增多，監(jiān)督不斷加強(qiáng)。因此，柴油發(fā)電機(jī)房外部噪音和內(nèi)部設(shè)備噪聲都有必要進(jìn)行有效治理，并達(dá)到國家要求的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

 

 

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