新聞主題	柴油發(fā)電機組減震墊的作用和隔振措施

 

摘要：柴油發(fā)電機組在運行時(shí)存在離心慣性力、往復慣性力、連桿慣性力等導致的振動(dòng)，為減少柴油機振動(dòng)及外界振動(dòng)沖擊的影響，柴油機需通過(guò)減震墊與機組底盤(pán)連接，減震墊為彈性體。在受到外界強烈的沖擊、振動(dòng)時(shí)，普通減震墊容易因應力超過(guò)彈性力的極限而斷裂損壞。由于柴油發(fā)電機組在運行過(guò)程中會(huì )帶來(lái)振動(dòng)，不僅對操作者的健康造成影響，也會(huì )對發(fā)動(dòng)機本身的壽命產(chǎn)生不利影響。因此，如何減少柴油發(fā)電機組的振動(dòng)已成為發(fā)電機廠(chǎng)家研究的熱點(diǎn)。因為不但提升減震系統技術(shù)的發(fā)展，可以有效地改善柴油發(fā)電機組的噪音和振動(dòng)問(wèn)題。

 

一、柴發(fā)噪音和振動(dòng)的來(lái)源及影響

 

      本文分析的模型所對應的柴油機型號為6BTA5.9-G2，對已有機體實(shí)體模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，忽略螺釘孔、油孔、倒圓角、凸臺等細小結構，并對氣缸體內部的氣道、流道等內部結構進(jìn)行適當簡(jiǎn)化，得到整機網(wǎng)格模型（如圖1所示）。本文由T=0時(shí)刻開(kāi)始結構振動(dòng)求解，基于時(shí)域有限元方法進(jìn)行激勵力施加，分析結果表明，機體結構振動(dòng)在第1周期60°曲柄轉角后振動(dòng)趨于穩定，本文計算柴油機2個(gè)周期的工作過(guò)程，提取穩定的第2個(gè)周期振動(dòng)響應曲線(xiàn)進(jìn)行分析。這里分別選取4個(gè)參考點(diǎn)的振動(dòng)響應結果來(lái)分析，參考點(diǎn)位置可見(jiàn)圖2，分別位于第2個(gè)氣缸套、氣缸架、機架、機座上，基本為一條垂線(xiàn)。

 

圖1  柴油機動(dòng)力學(xué)分析模型的建立

圖2  柴油機振動(dòng)部位參考點(diǎn)

 

1、 噪音來(lái)源

      柴油發(fā)電機組產(chǎn)生的噪音主要由以下幾個(gè)方面造成：

（1）氣門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉，活塞的運動(dòng)和機油的循環(huán)等機械噪音；

（2）燃油的噴射和點(diǎn)火，壓縮和燃燒等過(guò)程中產(chǎn)生的聲波噪音；

（3）柴油發(fā)電機組通風(fēng)系統和冷卻系統所帶來(lái)的風(fēng)噪音。

2、 振動(dòng)來(lái)源

      柴油發(fā)電機組產(chǎn)生的振動(dòng)主要由以下幾個(gè)方面造成：

（1）柴油機內部各部件的相互作用所產(chǎn)生的振動(dòng)；

（2）柴油機在工作時(shí)的噪聲和壓力影響所產(chǎn)生的振動(dòng)；

（3）柴油發(fā)電機組的機械結構因缺乏良好的設計和制作，而引起的振動(dòng)；

（4）柴油發(fā)電機組的不平衡所引起的振動(dòng)。

3、振動(dòng)的危害

      柴油發(fā)電機組的噪音和振動(dòng)除了會(huì )影響操作者的健康和安全外，還會(huì )引起柴油發(fā)電機組本身的故障和損壞。常見(jiàn)的影響包括：

（1）因沖擊和振動(dòng)而損壞發(fā)動(dòng)機的零部件；

（2）因振動(dòng)而引起的系統的失配；

（3）由于噪聲和振動(dòng)造成的結構的疲勞和損壞。

      對應于圖2，柴油機機體主體結構振動(dòng)加速度響應如圖3、圖4、圖5、圖6所示。由此可見(jiàn)，由于整機主要受到氣缸壓力、敲擊力的作用，各曲線(xiàn)中均有明顯的14 Hz，28 Hz，42 Hz線(xiàn)譜，由公式f=n*z/60, （n為轉速，n=142；z為氣缸數，z=6）可知，這是由氣缸壓力引起的。對于機體結構可明顯看出，隨著(zhù)參考點(diǎn)下移，結構振動(dòng)響應變的復雜，振動(dòng)加速度幅值變小，除了氣缸壓力線(xiàn)譜外，較多的結構振動(dòng)固有特性參與到曲線(xiàn)中。氣缸壓力線(xiàn)譜仍較明顯，由于機座的剛度較弱，機座位置的振動(dòng)響應最復雜。在350 Hz以?xún)?，響應曲線(xiàn)中包含了較多共振峰，這是基座的振動(dòng)固有頻率和激勵力頻率共同作用引起的。

 

圖3  柴油機機體參考點(diǎn)1加速度響應曲線(xiàn)	圖4  柴油機機體參考點(diǎn)2加速度響應曲線(xiàn)
圖5  柴油機機體參考點(diǎn)3加速度響應曲線(xiàn)	圖6  柴油機機體參考點(diǎn)4加速度響應曲線(xiàn)

 

二、減震系統技術(shù)的研究發(fā)展歷程

 

      減震系統技術(shù)是指通過(guò)設計和安裝減震裝置，使柴油發(fā)電機組在運行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)能夠得到減緩和消除，從而使機體的噪音得到降低。減震系統技術(shù)的研究歷程可分為三個(gè)階段：

1、傳統減震技術(shù)

      傳統減震技術(shù)主要是利用橡膠材料和彈簧等元器件進(jìn)行隔振和減震，技術(shù)成熟、易于實(shí)現。但是，傳統減震技術(shù)的隔振效果相對比較差，影響不大，同時(shí)橡膠材料會(huì )因為長(cháng)時(shí)間的工作而產(chǎn)生老化現象，降低了使用壽命。

2、電磁減震技術(shù)

      電磁減震技術(shù)是利用電磁力對振動(dòng)進(jìn)行抑制的減震技術(shù)，該技術(shù)利用電感線(xiàn)圈和永磁體來(lái)產(chǎn)生電磁力，減小柴油發(fā)電機組的振動(dòng)。該技術(shù)的減震效果比傳統減震技術(shù)更好，但是該技術(shù)利用到的永磁體較貴，增加了成本的同時(shí)，又因為永磁體的長(cháng)時(shí)間使用而產(chǎn)生磁老化，降低了使用壽命。外置型減震器如圖7所示，內置型減震器如圖8所示，

3、智能減震技術(shù)

      智能減震技術(shù)是最新的減震技術(shù)之一,該技術(shù)利用了柴油發(fā)電機組的振動(dòng)信號，利用數學(xué)建模和智能化控制技術(shù)對振動(dòng)進(jìn)行分析和預測，在適當的時(shí)候施加相反方向的阻尼，從而減小柴油發(fā)電機組的振動(dòng)。智能減震技術(shù)有著(zhù)更高的減振效果，既不依賴(lài)于永磁體，也不會(huì )因為橡膠材料的老化而降低使用壽命。

      智能減震技術(shù)在柴油發(fā)電機組上的應用需要通過(guò)各種傳感器、數據接口等裝置，對發(fā)動(dòng)機的振動(dòng)數據進(jìn)行分析和收集。通過(guò)內置的智能控制程序來(lái)計算阻尼的大小和時(shí)間，從而精確地調整減震裝置進(jìn)行智能化控制。智能減震技術(shù)與傳統減震技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）更高的減震效果：因為智能減震技術(shù)可以對發(fā)動(dòng)機振動(dòng)進(jìn)行精確的測量和分析，并對阻尼進(jìn)行定向控制，從而達到更好的減震效果。

（2）更穩定的工作：智能減震技術(shù)利用的是內置程序來(lái)控制，因為沒(méi)有使用永磁體和受老化影響的橡膠材料，故該技術(shù)在工作時(shí)更加穩定。

（3）更低的維護成本：智能減震技術(shù)未使用永磁體，且采用耐用的材料制作，可以降低維護成本。

 

圖7  電磁減震器（外置）

圖8  電磁減震器（內置）

 

三、傳統減震墊的應用

 

1、普通減震墊安裝要求

       柴油發(fā)電機組彈簧型避振器（如圖9所示）須裝于底板下，使整個(gè)裝置坐落在混凝土樓板上而不致將振動(dòng)傳至鄰近的設備或建筑物任何部分上。

（1）在安裝新的柴油發(fā)電機組時(shí)，我們建議用戶(hù)使用減震墊。用戶(hù)可根據發(fā)電機組底座上的安裝孔，將發(fā)電機組通過(guò)減震墊用膨脹螺栓緊固在混凝土上；這樣就可以有效地減少發(fā)電機組運行時(shí)對建筑物產(chǎn)生的震動(dòng)及沖擊，所以在無(wú)特殊求時(shí)，不建議再在基礎上作另外的減震處理措施。

（2）除發(fā)電機組與基礎通過(guò)減震墊安裝外，發(fā)電機組其他部件與外部的連接亦應通過(guò)柔性連接。比如，排煙管使用波紋減震管連接；排氣道、燃油進(jìn)油管、回油管、配電電纜等亦要通過(guò)柔性連接，這樣才能最大限度地減少因發(fā)電機組運行而對周?chē)矬w產(chǎn)生的震動(dòng)。

（3）設備內部的零部件之間也需要防震，最簡(jiǎn)單的措施就是潤滑保養，消除零部件之間的摩擦，對于設備本身的震動(dòng)大家亦要找出故障進(jìn)行及時(shí)的檢修，這有這樣才能有效降低磨損，柴油發(fā)電機組的安全性和使用壽命也當然能得到保障。

2、康明斯發(fā)電機組專(zhuān)用減震墊

      柴油發(fā)電機在工作時(shí)常常會(huì )伴隨劇烈振動(dòng)，所以需要在柴油發(fā)電機下安裝減震墊裝置。但是，目前市場(chǎng)上大多數的發(fā)電機減震墊功能性都比較單一，現有柴油發(fā)電機中所用的減震墊大多采用彈簧結構，雖然吸震彈簧可以吸收震動(dòng)的能量，但彈簧自身還會(huì )有往復運動(dòng)，而且長(cháng)久使用，彈簧彈性逐漸喪失，并且傳統的發(fā)電機減震墊也都是采用單一的彈簧，減震效果也不是很好。

      為此，我們提出一種發(fā)電機減震墊，結構如圖10所示。通過(guò)安裝的伸縮連接桿和電磁線(xiàn)圈，電磁線(xiàn)圈在上套筒與下套筒內為受壓收縮狀態(tài)，發(fā)電機進(jìn)行工作時(shí)，如發(fā)生震蕩，作用力由伸縮連接桿頂端傳遞至該減震墊，受壓部分的上套筒、下套筒和伸縮連接桿收縮，電磁線(xiàn)圈作用將減震墊所受壓力進(jìn)行緩沖，受拉部分的上套筒、下套筒和伸縮連接桿伸展，電磁線(xiàn)圈將由受壓狀態(tài)解除，電磁線(xiàn)圈將產(chǎn)生一定的沖力，進(jìn)而達到對發(fā)電機的減震，由于伸縮連接桿和與之同軸線(xiàn)套筒結構，更加有效保證電磁線(xiàn)圈的垂直運動(dòng)，提高了該減震墊穩定性，從而使之更加安全可靠，通過(guò)安裝的壓力傳感器，當伸縮連接桿受到壓力時(shí)，會(huì )通過(guò)二號底盤(pán)作用在壓力傳感器上，壓力傳感器檢測發(fā)電機振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)壓力，電磁線(xiàn)圈中的電流強度直接由控制器控制，控制器根據壓力傳感器檢測到壓力，同時(shí)控制電磁線(xiàn)圈電流大小，實(shí)時(shí)快速改變彈力方向、大小，從而實(shí)現減震效果，避免出現電磁線(xiàn)圈變形的情況，保證了長(cháng)久的使用，通過(guò)安裝的減震彈簧，當上套筒受到壓力向下移動(dòng)時(shí)，也會(huì )作用在減震彈簧上，從而能夠更加提高減震墊的減震性能，結構簡(jiǎn)單，功能性強，適合大批量生產(chǎn)使用，可以有效解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。

 

圖9  普通柴油發(fā)電機組避震裝置結構圖

圖10  康明斯專(zhuān)用減震墊結構示意圖

 

四、柴發(fā)隔振措施

 

      在使用柴油發(fā)電機組時(shí)，為了保證發(fā)電機組能夠正常工作，我們需要注意到隔振措施。對于柴油發(fā)電機組來(lái)說(shuō)，隔振措施主要分為四個(gè)方面：地基、支架、減震墊和隔振器。柴油發(fā)電機組外形如圖11所示。

1、地基

      地基是發(fā)電機組避震的基礎，是發(fā)電機組的承重體，結構如圖12所示。若基礎臺板的二次灌漿質(zhì)量如存在問(wèn)題，將造成發(fā)電機機座的支承剛度不足，引起機座振動(dòng)失穩，尤其是發(fā)電機帶負荷后會(huì )引發(fā)機座的電磁共振現象，噪聲大、振動(dòng)大。對于軸承座與機座連體結構的發(fā)電機來(lái)說(shuō)，軸承支承剛度將同步下降，致使軸系振動(dòng)失穩偏大，影響發(fā)電機組安全運行。因此，我們在安裝柴油發(fā)電機組時(shí)，需要選擇合適的地基，并按照設計要求進(jìn)行基礎施工。

（1）基礎墊片布置

      在發(fā)電機初找正階段，基礎臺板連接在定子機座底腳下，為了最終找正階段留有調節余地，一般都在臺板與機座底腳間預配墊片組。此階段該墊片組沿軸向厚度是一致的。最終找正階段按發(fā)電機安裝圖紙要求，該墊片組是階梯型布置的）。如果初找正階段就按階梯型布置墊片，在配置臺板下斜鐵時(shí)易造成臺板變形、

（2）墊鐵布置

      臺板下墊鐵布置一定要嚴格按照產(chǎn)品圖紙要求去配置，不得隨意刪減。尤其是大底板下的斜鐵布置（如勵磁機臺板、座式軸承座臺板等），因中心區域配置難度大，需花費大量時(shí)間去做該工作，但一定要規范到位，點(diǎn)要足夠，斜鐵配合面接觸要面廣點(diǎn)多，保障接觸剛度良好。臺板下斜鐵配置不良，將引發(fā)發(fā)電機組振動(dòng)的顯著(zhù)偏大和不穩定，嚴重時(shí)不得不重新鑿開(kāi)二次灌漿層返工、

（3）灌漿材料選取

      灌漿材料需選用收縮性小、抗壓強度大的漿料。國內發(fā)電機組灌漿材料的選擇已有成熟經(jīng)驗，海外發(fā)電機組的灌漿材料若選擇新牌號或當地材料，需要事先確認其性能指標，使用業(yè)績(jì)等。另外，灌漿工藝的控制需嚴格、灌漿層的保養要規范，并確保養護期天數充分。

 

圖11  柴油發(fā)電機組外形結構圖

圖12  柴油發(fā)電機組混凝土基礎結構圖

 

2、支架

      支架是連接發(fā)電機組和地基的重要組成部分，其作用是支撐發(fā)電機組并傳遞振動(dòng)能量。普通固定支架通常由水泥和鋼板等材料組成；可調節支架由鋼板組成，如圖13所示，具有良好的承載能力和耐腐蝕能力。與地基相同，支架的設計應該符合實(shí)際要求，能夠承載發(fā)電機組的重量和振動(dòng)力。同時(shí)，在支架設計中，需要考慮到材料的優(yōu)劣、連接方式、安裝方式等因素。

3、減震墊

      減震墊是一種裝置，通過(guò)其高度、硬度等特性進(jìn)行減震作用，其結構如圖14所示。在柴油發(fā)電機組中，一般使用硬質(zhì)的橡膠減震墊或吊籃式減震墊，它們能夠有效減少振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生。其中，橡膠減震墊根據其硬度不同，可以分為多種類(lèi)型。一般情況下，我們選擇軟硬適宜、耐磨耐用的材料，確?？梢詫?shí)現更好的減振效果。同時(shí)，在受力方向上，減震墊應該是平衡的，以達到消除振動(dòng)的作用。

4、隔振器

      隔振器是一種安裝在發(fā)電機組與基礎之間的裝置，隔振器由若干支桿、鎖緊螺母、承重墊和彈簧墊等組成。一般情況下，選擇性能穩定、裝置簡(jiǎn)單、操作方便的隔振器，會(huì )有助于有效減少發(fā)電機組的振動(dòng)和噪音。

      總結起來(lái)，對于柴油發(fā)電機組的隔振措施，我們需要關(guān)注發(fā)電機組的地基、支架、減震墊和隔振器等幾個(gè)方面。通過(guò)合理的設計和選擇，可以有效減少振動(dòng)和噪音的產(chǎn)生，保證發(fā)電機組安全、穩定地工作。當然，在使用期間，我們還需要注意定期檢查和維護，確保避震設備能夠持續有效地運作。

 

圖13  柴油發(fā)電機組可調節減震支架

圖14  柴油發(fā)電機組隔振器結構圖

 

總結

      隨著(zhù)工業(yè)和交通業(yè)的飛速發(fā)展，柴油發(fā)電機組已經(jīng)成為現代化社會(huì )重要的動(dòng)力設備。因其具備經(jīng)濟性好、功率大、耐久性強等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛應用。康明斯建議安裝一種柴油發(fā)電機組減震抗震裝置，降低減少柴油機振動(dòng)以及外界振動(dòng)沖擊的影響，避免機組在沖擊振動(dòng)時(shí)減震墊變形量過(guò)大導致減震墊的橡膠層破損。通過(guò)以上內容的介紹，我們可以了解到減震系統技術(shù)在柴油發(fā)電機組上的研究歷程和應用情況。在未來(lái)的發(fā)展中，隨著(zhù)人們生活水平的提高，對柴油發(fā)電機組噪音和振動(dòng)的要求也日益提高，因此智能減震技術(shù)將會(huì )更好的取代傳統的減震技術(shù)，成為柴油發(fā)電機組減震系統技術(shù)的發(fā)展方向。

----------------
以上信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞，特此聲明！
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權，請通知我們！
溫馨提示：未經(jīng)我方許可，請勿隨意轉載信息！
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機組技術(shù)數據與產(chǎn)品資料，請電話(huà)聯(lián)系銷(xiāo)售宣傳部門(mén)或訪(fǎng)問(wèn)我們官網(wǎng)：http://www.aticodonostia.com