北方廣電總前端機(jī)房柴油發(fā)電機(jī)室降噪研究

周劍　鄭慶剛　張翼等

摘要：本文針對(duì)廣電系統(tǒng)中總前端機(jī)房發(fā)電機(jī)組容量大，噪聲大，離居民區(qū)比較近的實(shí)際情況，研究了發(fā)電機(jī)組噪聲源的產(chǎn)生，提出了發(fā)電機(jī)組降噪優(yōu)化設(shè)計(jì)措施。根據(jù)發(fā)電機(jī)組噪聲源及其傳遞特點(diǎn)，提出了加裝消音器、消聲、綜合隔聲、吸聲等降噪措施。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機(jī)組；發(fā)電機(jī)室；降噪；吸聲；消音器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.117

柴油發(fā)電機(jī)組是廣電系統(tǒng)中省、市總前端機(jī)房必不可少的自備電源系統(tǒng)。目前，有線電視前端機(jī)房的自備電源系統(tǒng)大部分都在城市建筑物樓房的一樓或地下室，離居民區(qū)比較近，隨著國(guó)家環(huán)保法規(guī)的日益完善和嚴(yán)格，對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)室的噪聲污染，提出了更高的環(huán)保要求。

1工程概述

北方廣電丁香湖總前端機(jī)房坐落在沈陽市的西北邊，是在鳳凰水城園區(qū)的會(huì)所上改建而成的省級(jí)總前端機(jī)房，離居民區(qū)比較近?？偳岸藱C(jī)房自備電源系統(tǒng)（柴油發(fā)電機(jī)組）共設(shè)置4臺(tái)自動(dòng)快速啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)容量為650kw。由于柴油發(fā)電機(jī)組使用過程中噪聲高達(dá)85～110dB左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)環(huán)境噪聲的要求，《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》見表1。

本項(xiàng)目通過采用吸音玻璃絲棉，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)房四周和頂棚進(jìn)行了消音、吸聲降噪處理；采用安裝消音器和其他降噪裝置對(duì)進(jìn)、排風(fēng)通道、排氣系統(tǒng)及機(jī)體自身震動(dòng)等進(jìn)行了隔聲、阻尼、減震等降噪處理，在確保柴油發(fā)電機(jī)組輸出功率的前提下，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)環(huán)境噪聲的要求。

2噪聲源分析

柴油發(fā)電機(jī)組是多發(fā)聲源的復(fù)雜機(jī)器，如圖1所示，其噪聲源均是由柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的，隨著機(jī)組尺寸和結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)轉(zhuǎn)工況的不同，各個(gè)發(fā)生源對(duì)總噪聲的影響是不同的，按照噪聲輻射方式，柴油發(fā)電機(jī)組噪聲可分為空氣動(dòng)力噪聲、表面輻射噪聲。按照產(chǎn)生的原因，空氣動(dòng)力噪聲又可分為進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲和冷卻風(fēng)扇噪聲；表面輻射噪聲又可以分為燃燒噪聲和機(jī)械噪聲。

2.1空氣動(dòng)力噪聲

空氣動(dòng)力噪聲是由于氣流受空氣動(dòng)力擾動(dòng)產(chǎn)生局部的壓力脈動(dòng)，并以波的形式通過周圍的空氣向外傳播或與物體互相作用而形成噪聲。它是發(fā)電機(jī)組主要噪聲源，包括：進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)通道噪聲。

（1）進(jìn)氣噪聲。柴油發(fā)電機(jī)組工作在封閉的空間內(nèi)，進(jìn)風(fēng)通道直接與外界相通，由于空氣流速很大，氣流的噪聲和機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的噪聲直接經(jīng)進(jìn)風(fēng)通道輻射到外面。（2）排氣噪聲。排氣噪聲往往比柴油機(jī)本體的輻射噪聲高10-15，它是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲中能量最大，成分最多的部分。排氣噪聲主要是由排氣門開啟時(shí)，氣門頭部出現(xiàn)一環(huán)形縫隙，廢氣在自身壓力和活塞沖擊的雙層壓力下以脈沖形式從縫隙中沖出，經(jīng)排氣口快速進(jìn)入大氣。氣流在管道壁（特別是轉(zhuǎn)彎處）和管徑截面變化處形成能量很高、頻譜很復(fù)雜的噪聲。（3）冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)通道噪聲。風(fēng)扇噪聲是由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪聲是工作輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪上的葉片打擊周圍的氣體介質(zhì)，引起周圍氣體的壓力脈動(dòng)而形成的，對(duì)于給定的空間某質(zhì)點(diǎn)來說，每當(dāng)葉片通過時(shí)，打擊這一質(zhì)點(diǎn)氣體的壓力便迅速起伏一次，旋轉(zhuǎn)葉片連續(xù)地逐個(gè)掠過，就不斷地產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，造成氣流很大的不均勻性，從而向周圍輻射噪聲。

渦流噪聲又稱為紊流噪聲。它主要是氣流流經(jīng)葉片界面產(chǎn)生分裂時(shí)，形成附面層及漩渦分裂脫離，而引起葉片上壓力的脈動(dòng)，輻射出一種非穩(wěn)定的流動(dòng)噪聲。

2.2燃燒噪聲以及機(jī)械噪聲

燃燒噪聲由于燃料在氣缸內(nèi)燃燒時(shí)，氣缸內(nèi)壓力急劇上升而產(chǎn)生的動(dòng)載荷和沖擊波的高頻振動(dòng)引起，經(jīng)活塞、連桿、曲軸、機(jī)體以及氣缸蓋輻射傳播出去。

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)過程中由于運(yùn)動(dòng)慣性力和氣體壓力的周期變化引起的相互沖擊或震動(dòng)而產(chǎn)生的，并通過機(jī)體向外輻射的噪聲，主要包括齒輪機(jī)構(gòu)噪聲、活塞的撞擊噪聲、配氣機(jī)構(gòu)噪聲、軸承噪聲、高壓油泵噪聲、機(jī)體振動(dòng)噪聲等。

3發(fā)電機(jī)室降噪處理設(shè)計(jì)

3.1機(jī)組隔震

（1）基礎(chǔ)處理。機(jī)組底部為機(jī)房地面，地面混凝土厚度為≥200mm。本項(xiàng)目在地面已滿足機(jī)組靜荷重要求的前提下，又在每臺(tái)發(fā)電機(jī)組下面砌了200mm高的隔震地基。（2）安裝橡膠減振墊。機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)建筑物的影響，采用安裝橡膠減振墊措施解決。發(fā)電機(jī)組放在橡膠減振墊及隔震地基上，橡膠減振墊20mm厚，每個(gè)機(jī)組放8個(gè)，隔振效率達(dá)到95%以上。

3.2機(jī)房的吸聲

發(fā)電機(jī)組工作噪聲會(huì)在機(jī)房?jī)?nèi)彌漫，混響，為了使噪聲得以衰減，在機(jī)房的四周墻面及頂棚，安裝吸聲棉板，微孔鋁合金面板，來降低機(jī)房?jī)?nèi)的噪聲。

在機(jī)房的四周及頂棚內(nèi)部為600 mm×600 mm輕鋼龍骨架，表層采用規(guī)格600×600mm，厚度為0.8mm防火多孔金屬鋁扣板，表層與機(jī)房頂層和墻壁四周之間夾雜50mm厚的防火吸音玻璃絲棉，通過消除混響聲的措離施來降低噪聲源的強(qiáng)度。

3.3進(jìn)氣消聲

對(duì)進(jìn)風(fēng)通道采用吸聲處理，通過進(jìn)風(fēng)百葉與吸聲隔音屏的組合，防止噪聲從通風(fēng)道中泄露。在機(jī)組的進(jìn)風(fēng)通道口部分設(shè)高效吸聲隔音屏，確保降噪效果墻外的進(jìn)風(fēng)百葉窗加裝防鼠網(wǎng)。

3.4排氣噪聲

本項(xiàng)目的排氣降噪措施是采用波紋減震節(jié)和工業(yè)型消聲器的組合，大大降低了排氣震動(dòng)和排氣噪聲的傳播，用帆布縫制的軟連接裝置連接機(jī)組散熱水箱和導(dǎo)風(fēng)罩，排風(fēng)口安裝鋁合金百葉窗和消聲器（消聲器內(nèi)裝100 mm厚消聲片，消聲片采用兩側(cè)鍍鋅穿孔板夾超細(xì)玻璃棉結(jié)構(gòu)）。消音器采用鋼支架對(duì)地支撐，其外層作隔熱處理。進(jìn)、排風(fēng)口拆除墻體后對(duì)洞口上沿部分作槽鋼加固，百葉窗與墻體間作防水、密封處理。

3.5冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)通道消聲

控制冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)通道噪聲的方法，主要是設(shè)計(jì)一個(gè)由導(dǎo)風(fēng)槽和排風(fēng)降噪箱組成的排風(fēng)吸音通道。通過改變吸音材料的厚度、更換吸音材料（改變材料的吸音系數(shù)），排風(fēng)通道的長(zhǎng)度、寬度等參數(shù)來提高吸音效果。在排風(fēng)井內(nèi)加設(shè)消音插片以阻尼噪音向地上傳播，并在排風(fēng)井四周墻壁制作吸音處理，在設(shè)計(jì)排風(fēng)吸音通道時(shí)，為了防止排風(fēng)口風(fēng)阻增大而導(dǎo)致排風(fēng)噪聲增大和機(jī)組高水溫停機(jī)，排風(fēng)口的有效面積必須滿足機(jī)組散熱的需要。

4檢測(cè)點(diǎn)位

分別從4個(gè)點(diǎn)位對(duì)柴油發(fā)電機(jī)室的噪聲進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)點(diǎn)位如圖2所示。

5檢測(cè)效果

按照以上位置對(duì)該項(xiàng)目備用柴油發(fā)電機(jī)室進(jìn)行了噪聲源的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均達(dá)到了國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)結(jié)果詳見表2。

由上表可知：經(jīng)過隔聲、消音、吸聲、減震等降噪處理后，道路晝間最大值為56.8dB（A），夜間最大值為46.5 dB（A），園區(qū)（鳳凰水城）東、西、南晝間最大值為52.9 dB（A），夜間最大值為43.5 dB（A）《符合工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

6結(jié)論

柴油發(fā)電機(jī)組降噪的最根本方法是從聲源入手，但從經(jīng)濟(jì)效益考慮，在保證輸出功率的前提下，降低聲源噪音的方法費(fèi)用很高，對(duì)于目前來說不是最優(yōu)的選擇。然而從降低對(duì)周圍環(huán)境的噪聲污染角度出發(fā)，本文介紹的隔聲、吸聲、消聲、隔震等降噪技術(shù)，取得了非常好的降噪效果。