某型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)試與分析

曲其磊，王盤龍，黨向萍，齊 鳳，代 偉，張彥龍，韓云龍

（中國(guó)石油集團(tuán)濟(jì)柴動(dòng)力有限公司，山東濟(jì)南 250306）

0 引言

隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)重要性認(rèn)識(shí)的加深，發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲污染已成為公害。某型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜，噪聲嚴(yán)重影響工作人員的身體健康，干擾正常的工作和生活。為了判定該型發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲水平，本文對(duì)其進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲測(cè)試與分析[1-2]。

1 抑制發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的手段

（1）優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、材料與工藝。通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的測(cè)試與分析，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，升級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的材料，提高發(fā)動(dòng)機(jī)裝配工藝水平，都可以有效的在噪聲聲源處進(jìn)行抑制。

（2）針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)重要噪聲源做特殊處理。由于發(fā)動(dòng)機(jī)各部分的噪聲水平不同，因此針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的重要噪聲源如排氣管、氣缸頂部等位置，采取加裝消音棉、覆蓋裝甲和減振墊等方法，均可降低噪聲水平[1-2]。

（3）加裝靜音機(jī)房可有效控制發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲傳播。靜音機(jī)房的設(shè)計(jì)，一般在房頂和內(nèi)壁采用U 形支撐，內(nèi)層多為穿孔吸音鋁板加裝多層消音棉和玻璃布，房門加裝隔音密封條，機(jī)組與機(jī)房采用高彈性減振橡膠墊。這些措施可以有效控制發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的傳播。

2 該型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)概況

該型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。其中，P標(biāo)為標(biāo)定功率，n標(biāo)為標(biāo)定轉(zhuǎn)速。

表1 該型發(fā)動(dòng)機(jī)概況

3 噪聲測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器

3.1 噪聲試驗(yàn)測(cè)量方法

噪聲測(cè)量方法根據(jù)GB/T 1859—2000《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)輻射的空氣噪聲測(cè)量工程法及簡(jiǎn)易法》進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)大氣壓力為104.1 kPa，大氣濕度40%，環(huán)境溫度10，試驗(yàn)數(shù)據(jù)參照ISO 3746—2016 的規(guī)定進(jìn)行了聲學(xué)修正[1-4]。

3.2 噪聲試驗(yàn)測(cè)量?jī)x器

該型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲測(cè)試設(shè)備為丹麥生產(chǎn)的B&K4166 電容式傳聲器、B&K2669 型電容/電壓變換器和B&K3560C 型平臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)量前采用B&K4231 聲級(jí)校準(zhǔn)器對(duì)于整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定（圖1）。

圖1 噪聲測(cè)量系統(tǒng)

4 噪聲試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)量工況

4.1 噪聲試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置及試驗(yàn)表面

圖2 噪聲試驗(yàn)12 測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)量表面

針對(duì)該型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的型式特點(diǎn)，根據(jù)GB/T 1859—2000 的有關(guān)規(guī)定，在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)表面布置12 個(gè)測(cè)點(diǎn)（圖2）。其中，基準(zhǔn)體尺寸為2 ml14 m、l32.5 m 的發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)量表面與基準(zhǔn)體間的測(cè)量距離d 為1 m[1-4]；飛輪側(cè)，a=c=l3+d，h=，f=2e=a，d=1 m。

4.2 噪聲試驗(yàn)的測(cè)量工況設(shè)計(jì)

根據(jù)該型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性，對(duì)該噪聲試驗(yàn)的測(cè)量工況進(jìn)行了設(shè)計(jì)（表2）。其中，P 測(cè)為測(cè)試功率，r 為測(cè)試功率百分比。

表2 噪聲試驗(yàn)的測(cè)量工況設(shè)計(jì)

5 噪聲試驗(yàn)測(cè)量、修正及計(jì)算結(jié)果

在標(biāo)定轉(zhuǎn)速，根據(jù)GB/T 1859—2000 第8 部分要求，對(duì)該型發(fā)動(dòng)機(jī)各功率段噪聲的聲壓級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)聲功率級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算與修正[1-4]。因保密需要，本文只列出空載、50%負(fù)荷和滿載時(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)。

5.1 表面聲壓級(jí)測(cè)試數(shù)據(jù)

12 測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)測(cè)試數(shù)據(jù)如表3 所示。其中，SPL空為空載測(cè)量聲壓級(jí)，SPL50%為50%負(fù)載測(cè)量聲壓級(jí)，SPL滿為滿載測(cè)量聲壓級(jí)。

表3 12 測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)測(cè)試數(shù)據(jù)

繪制該型發(fā)動(dòng)機(jī)12 測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)曲線(圖3)。

5.2 噪聲聲功率的計(jì)算與修正

噪聲表面聲壓級(jí)和聲功率級(jí)計(jì)算數(shù)據(jù)，環(huán)境修正值為K 為2 dB（表4）。其中為表面聲壓級(jí)，LWA為聲功率級(jí)。

繪制該型發(fā)動(dòng)機(jī)表面聲壓級(jí)曲線和聲功率曲線（圖4）。

圖3 12 測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)曲線

表4 表面聲壓級(jí)和聲功率級(jí)計(jì)算數(shù)據(jù)

圖4 表面聲壓級(jí)曲線和聲功率曲線

6 結(jié)論

結(jié)合測(cè)量與計(jì)算結(jié)果，該型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在其標(biāo)定功率的最大聲功率級(jí)為118.6 dB，滿足SY/T 5641—2009《石油天然氣工業(yè)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)》中的限值要求[3-4]。試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)因設(shè)計(jì)、材料和工藝等問(wèn)題引起的異常噪聲，下一步將繼續(xù)優(yōu)化抑制噪聲的手段，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲污染。