柴油發(fā)電機(jī)組噪聲控制研究

褚向前 李志遠(yuǎn)

合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，合肥 230009

柴油發(fā)電機(jī)組噪聲控制研究

褚向前 李志遠(yuǎn)

合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，合肥 230009

柴油發(fā)電機(jī)組噪聲強(qiáng)，發(fā)熱量大。針對(duì)此，采用隔聲、吸聲、消聲、通風(fēng)散熱等具體措施。實(shí)踐證明: 方案設(shè)計(jì)合理，達(dá)到了預(yù)期的降噪效果，符合工業(yè)企業(yè)噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)。

柴油發(fā)電機(jī)組;隔聲;消聲;噪聲控制

中文分類號(hào)：TB535

diesel generator set; sound isolation; noise elimination;noise control

煤層勘探工作現(xiàn)場的勘探設(shè)備通常由柴油發(fā)電機(jī)組、鉆機(jī)、打漿機(jī)等組成。這些設(shè)備在工作時(shí)，都會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的噪聲。經(jīng)實(shí)地測(cè)量，柴油機(jī)的噪聲為98dB(A)，柴油發(fā)電機(jī)組噪聲為101.1dB(A)，鉆機(jī)的齒輪噪聲為95.3dB(A)。設(shè)備的噪聲不僅影響操作工人的身體健康，同時(shí)也對(duì)周圍的住戶環(huán)境造成了污染。為此，某集團(tuán)地質(zhì)勘探處特建立“柴油發(fā)電機(jī)組的噪聲控制研究”項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)工人健康、降低環(huán)境污染的目的。項(xiàng)目的重點(diǎn)是對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的噪聲進(jìn)行控制與隔離。在地質(zhì)勘探處使用的柴油發(fā)電機(jī)組有兩種，一種發(fā)電機(jī)輸出功率是250kW，另一種是160kW。由于160kW 柴油發(fā)電機(jī)組經(jīng)常使用，故本項(xiàng)目的工作在160kW 柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行。另外，原消聲器結(jié)構(gòu)十分簡單，其消聲量必須加強(qiáng)。因此，項(xiàng)目的主要措施是采取隔聲和改進(jìn)消聲器。

1 噪聲源分析

柴油發(fā)電機(jī)組的主要噪聲源有風(fēng)扇噪聲、排氣噪聲、燃燒噪聲、機(jī)械噪聲和電磁噪聲等。風(fēng)扇噪聲是由旋轉(zhuǎn)的葉片周期性地?fù)舸蚩諝赓|(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲,一般以中頻噪聲為主,當(dāng)柴油機(jī)安裝有消聲器時(shí),風(fēng)扇噪聲便是重要的噪聲源。排氣噪聲是柴油機(jī)排氣管排出高溫高速脈動(dòng)氣流時(shí)產(chǎn)生的噪聲,排氣噪聲的頻率以低頻為主,并與負(fù)荷、轉(zhuǎn)速有關(guān)。燃燒噪聲是混合器燃燒產(chǎn)生的缸內(nèi)氣體里引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)通過外部和內(nèi)部傳遞途徑傳到內(nèi)燃機(jī)表面，并由內(nèi)燃機(jī)表面輻射形成的。機(jī)械噪聲是由于氣體壓力及機(jī)件的慣性作用，使相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件之間產(chǎn)生撞擊和振動(dòng)而激發(fā)的噪聲．機(jī)械噪聲主要包括活塞的敲擊噪聲、齒輪機(jī)構(gòu)噪聲、配氣機(jī)構(gòu)噪聲、軸承噪聲、高壓油泵噪聲、不平衡慣性力引起的機(jī)體振動(dòng)和噪聲等。電磁噪聲是由電磁場交替變化而引起某些機(jī)械部件或空間容積振動(dòng)而產(chǎn)生的[1,2]。

2 噪聲治理措施

噪聲治理措施為設(shè)計(jì)隔聲間和改進(jìn)消聲器。

2.1 設(shè)計(jì)隔聲間

隔聲間設(shè)計(jì)為防雨隔聲間，在隔聲間內(nèi)可以并排安裝兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組。主體是可拆卸的通風(fēng)隔聲間，隔聲間內(nèi)部可容納2臺(tái)160kW的柴油發(fā)電機(jī)組。通風(fēng)隔聲間由安裝骨架、地面骨架、吸隔聲壁板、吸隔聲天棚、防雨頂板、隔聲門、片式通風(fēng)吸聲壁、觀察窗等部分組成，圖1為其示意圖。

圖1 隔聲間方案示意圖

圖2 吸隔聲頂板組成結(jié)構(gòu)示意圖

在圖1中，地面骨架是整個(gè)隔聲間的基礎(chǔ)，隔聲間的安裝框架和片式通風(fēng)吸聲壁等組件都支撐在地面骨架上。地面骨架由70方鋼焊接的5個(gè)框架組成。安裝框架用于支撐吸隔聲壁板、隔聲門、吸隔聲天棚、防雨頂部和片式通風(fēng)吸聲壁。安裝框架由70方鋼焊接的底部框架、門架和橫架等組成。吸隔聲頂板是隔離聲音傳播的主要構(gòu)件，它的外表面是2mm厚鋼板，內(nèi)表面是1.2mm厚穿孔板，中間由多種隔聲材料和吸聲材料制成，具有良好的吸聲、隔聲雙重作用。其結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。隔聲窗位于隔聲壁板上，用來進(jìn)行巡檢檢查。在一面吸隔聲壁板側(cè)安裝有雙扇隔聲門，隔聲門的隔聲量為30dB。吸隔聲天棚結(jié)構(gòu)類似于吸隔聲頂板，在吸隔聲天棚的下方安裝4盞日光燈用于照明。片式通風(fēng)吸聲壁由吸聲片、吸聲外框組成，它位于整個(gè)隔聲間的兩端，它既起到隔聲的作用，又能允許散熱氣流的通過。

2.2 改進(jìn)消聲器

圖3 原有消聲器

原有消聲器是結(jié)構(gòu)十分簡單的擴(kuò)張式抗性消聲器，如圖3所示，其尺寸見圖4，根據(jù)其尺寸對(duì)原消聲器進(jìn)行的消聲特性分析如下：

圖4 原消聲器結(jié)構(gòu)尺寸

圖5 兩級(jí)消聲示意圖

經(jīng)計(jì)算，原消聲器的擴(kuò)張比m = 6.25，在120Hz頻率處可有接近10dB(A)的最大消聲量，但在其他頻率處消聲都變差，尤其是在258Hz、515 Hz、773 Hz…等頻率處消聲量都是0dB(A)，即不起消聲作用，原消聲器的平均消聲量不到6 dB(A)。

根據(jù)以上分析，采取以下改進(jìn)措施：

2.2.1 將原純擴(kuò)張式抗性消聲器改為阻抗復(fù)合式消聲器；

2.2.2 將原單級(jí)消聲改為兩級(jí)消聲，即在排氣口安裝2個(gè)消聲器，如圖5。

改進(jìn)后的平均消聲量達(dá)到20dB(A)，消聲頻率特性曲線平直，即消聲頻率范圍變寬為40～20000Hz，沒有消聲“盲點(diǎn)”。

3 結(jié)束語

使用1級(jí)聲級(jí)計(jì)（帶有防風(fēng)罩），距離隔聲間各壁面1m處測(cè)量噪聲聲壓級(jí)，將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平均即得平均聲壓級(jí)，測(cè)得的平均聲壓級(jí)小于85dB(A)。該噪聲控制裝置既滿足了柴油發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)散熱要求和工作供氧要求，又方便檢修、觀察。本文對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組噪聲從傳播途徑上進(jìn)行控制治理。對(duì)于噪聲源的控制，如提高發(fā)動(dòng)機(jī)制造加工工藝水平，降低柴油機(jī)的機(jī)械噪聲、電機(jī)的電磁噪聲等主動(dòng)控制技術(shù)需深入研究。

[1]Liu Guang-pu，Pan Hong-xia．Measurement and Analysis of Noise Characteristics for Diesel Engine[C]．IEEE 3rd International Conference on Mechatronics．2006

[2]張曉宇,儀垂杰.主、被動(dòng)噪聲控制的實(shí)驗(yàn)研究[J].噪聲與振動(dòng)控制，2011,（3）：145～148

The Noise Control of Diesel Generator Set

Chu Xiangqian ，LI Zhiyuan School of Machinery and Automobile Engineer，ingHefei University of Technology，Hefei 230009，China

The noise of diesel generator set is very strong and its heat is very large.The comprehensive noise control treatment measures through applications of sound isolation,sound absorption,noise elimination,ventilation and heat dissipation are propo．sePdroject practice shows that the scheme is reasonable, the desired results are already achieved and the Industrial enterprises noise emission standard is met.

B

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.064

褚向前(1975-)，男，安徽省六安市人，博士生，講師。