新聞主題	地下負一層發(fā)電機房噪音處理措施

 

摘要：通常柴油發(fā)電機組噪?是?較?的，嚴重的能超過(guò)105分貝，能輕易穿透發(fā)電機房的阻擋，影響到機房外?。發(fā)電機房?jì)仍肼暱梢苑譃閮煞N，?種是柴發(fā)機組本?發(fā)出的噪聲，另外?種就是噪聲在機房?jì)确瓷湫纬傻脑肼晥?chǎng)，這些都需要進(jìn)?噪聲治理。為了保證柴油發(fā)電機組的正常使用，針對地下負一層發(fā)電機房的實(shí)際結構條件，本著(zhù)環(huán)保、經(jīng)濟、方便、實(shí)用、可靠的原則，康明斯公司在本文僅對柴油發(fā)電機房在噪聲治理設計中降噪裝置的布置問(wèn)題作了闡述，其它設計須按照柴油發(fā)電機降噪設計規范的要求進(jìn)行。

 

一、噪音主要來(lái)源

 

1、空氣動(dòng)力噪聲

      由于氣體的非穩定過(guò)程， 即由氣體擾動(dòng)以及氣體與物體的相互作用而產(chǎn)生的柴油發(fā)電機組噪聲。直接向大氣輻射的空氣動(dòng)力噪聲，包括進(jìn)氣噪聲、排氣噪聲和冷卻風(fēng)扇噪聲。  

2、電磁噪聲

      由發(fā)電機轉子在電磁場(chǎng)中高速旋轉產(chǎn)生的柴油發(fā)動(dòng)機組噪聲。

3、燃燒噪聲和機械噪聲

      它們很難嚴格區分，通常將由于柴油發(fā)電機組汽缸內燃燒成的壓力波動(dòng)通過(guò)缸蓋、活塞、連桿、曲軸、機體向外輻射的柴油發(fā)動(dòng)機組噪聲稱(chēng)為燃燒噪聲。將活塞對缸套的撞擊和運動(dòng)件的機械撞擊振動(dòng)而產(chǎn)生的柴油發(fā)動(dòng)機組噪聲稱(chēng)機械噪聲。一般直噴式柴油機燃燒噪聲要高于機械噪聲，而非直噴式采油機的機械噪聲則高于燃燒噪聲 。但是低速運轉時(shí)燃燒噪聲都高于機械噪聲。

 

二、柴油機降噪措施研究

 

      根據康明斯4BTA3.9-G2柴油機的裝配情況，首先建立缸蓋、機體、缸套、主軸承蓋和油底殼的組合結構有限元模型。其中對安裝附件用的大部分凸臺及尺寸不大的螺紋孔、水孔、油孔都不予考慮。油底殼結構采用殼單元Shell63，其它結構采用實(shí)體單元Solid45來(lái)建立。其有限元模型如圖1所示。

      針對噪聲源識別結果，本次降噪研究從以下幾方面著(zhù)手：調整供油提前角進(jìn)行降低燃燒噪聲的研究；加裝扭振減振器降低軸系激振力；改進(jìn)油底殼以抑制表面輻射噪聲。

1、供油提前角的調整

      燃燒噪聲起源于燃油在燃燒室中的壓縮著(zhù)火與滯燃期內形成的可燃混合氣的突然燃燒。燃燒噪聲與氣缸內壓力開(kāi)始急劇上升期間的壓力升高率有密切關(guān)系，壓力升高率愈高則燃燒噪聲愈大。對于直噴式柴油機而言，減小供油提前角可以推遲供油，縮短著(zhù)火延遲期，使壓力升高率下降，從而也可以使燃燒噪聲降低。在本次研究進(jìn)行之初，進(jìn)行了供油提前角的選優(yōu)工作，通過(guò)一系列試驗，最終將供油提前角由原來(lái)的上止點(diǎn)前（BTDC）17°曲軸轉角（CA）調整為BTDC 13°CA，并且動(dòng)力性能并未發(fā)生變化，噪聲水平比較低。在低于BTDC13°CA的供油提前角下，噪聲水平低，但動(dòng)力性能卻發(fā)生很大變化。圖2為試驗過(guò)程中不同供油提前角的噪聲情況比較。從圖2中可以發(fā)現，減小供油提前角可以減小噪聲，不過(guò)這種減小不是無(wú)限制的，當供油提前角減小到一定大小的時(shí)候，噪聲不會(huì )再下降。所以對供油提前角必須綜合考慮噪聲，動(dòng)力性能以及排放特性等進(jìn)行合理的調整。

 

圖1  柴油機組合結構有限元模型

圖2  不同柴油機供油提前角噪聲結果比較

 

2、降低軸系扭振

      柴油機曲軸扭振能夠導致機體結構噪聲，而加裝扭振減振器是降低軸系扭振的主要方法之一。橡膠減振器的減振作用是利用橡膠的阻尼來(lái)達到的，其作用機理為利用阻尼把扭轉振動(dòng)能量轉變成熱能，從而抑制扭振。將橡膠扭振減振器安裝在曲軸自由端，測量了曲軸自由端的扭振以及整機噪聲，以輻射噪聲最小為目標尋找最優(yōu)的扭振減振器。安裝減振器后，整個(gè)轉速范圍內可以降低噪聲1～1.5dB（A）.兩者1/3倍頻程的頻譜比較見(jiàn)圖3。

      在圖3中可以發(fā)現，兩者100 Hz、160 Hz、200 Hz等幾個(gè)頻率有較大差別，說(shuō)明安裝減振器后，能在某些頻率顯著(zhù)的降低扭振，從而使得輻射出的噪聲也變小了。

3、改進(jìn)油底殼

      通過(guò)噪聲源分析可以知道，噪聲主要是通過(guò)油底殼和齒輪室罩等薄壁件輻射出去的，所以對這些薄壁件要重點(diǎn)研究。原有油底殼側面及底面有加強筋，本次研究主要針對油底殼中間的平支撐板進(jìn)行了改進(jìn)，將平支撐板形狀改變?yōu)镾形，并將其焊接在油底殼四周，目的是增加對油底殼側面的支撐，增強整體剛度，提高模態(tài)頻率，進(jìn)而抑制油底殼呼吸運動(dòng)向外輻射的噪聲。

      改進(jìn)油底殼前后整機噪聲對比結果列于圖4中。從圖中可以看出，改進(jìn)后的油底殼取得了較好的降噪作用，在3200r/min時(shí)，降噪量達到0.85 dB（A），隨著(zhù)轉速的下降，降噪量也變得比較大，最大的時(shí)候能達到近1.5dB（A）的降噪量，能夠滿(mǎn)足降噪的要求，而且成本不會(huì )增加，達到經(jīng)濟又實(shí)用的目的。

      經(jīng)過(guò)以上各種方法的試驗，將各種改進(jìn)全部在機器上實(shí)現，并進(jìn)行最終的噪聲測試。所測得的噪聲與原機的比較列于圖5中。從圖5中可以看出，改進(jìn)前后噪聲相差平均在2dB（A）左右，最大差值為2.24dB（A）.而通過(guò)倍頻程分析可知，改進(jìn)后的整機噪聲在各個(gè)頻率段都取得了一定的降噪效果，而兩次試驗的柴油機動(dòng)力性能相差不大，改進(jìn)前后扭矩測量值見(jiàn)圖6所示。通過(guò)以上比較可以發(fā)現，降噪所采取的各種措施是得力的，能夠滿(mǎn)足降噪的要求。

 

圖3  安裝減震器前后的柴油機噪聲比較	圖4  改進(jìn)柴油機油底殼前后噪聲對比
圖5  柴油發(fā)電機改進(jìn)前后噪聲比較	圖6  柴油發(fā)電機改進(jìn)前后性能結構比較

 

三、降噪措施

 

1、降噪機房的目的

      隨著(zhù)中國社會(huì )經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民群眾的生活水平不斷提高，建筑技術(shù)水平也不斷的提高，城市建筑向著(zhù)規模大、樓層高的方向發(fā)展，進(jìn)而對建筑供電的可靠性要求越來(lái)越高。社會(huì )的信息化、建筑的現代化，使建筑對供電系統的依賴(lài)程度也越來(lái)越大，配備主用或備用電源成為必然的選擇。而柴油發(fā)電機組因其使用燃料經(jīng)濟安全、熱效率高、性能可靠穩定、排放對環(huán)境污染小而廣受人們歡迎，得到了廣泛的運用。

      通常大型公共建筑、商業(yè)建筑等民用建筑首層屬黃金地帶，因此柴油發(fā)電機房往往布置在地下室。由于地下室出入不易，自然通風(fēng)條件不良，進(jìn)排風(fēng)口的布置往往受到限制，給發(fā)電機房設計帶來(lái)一系列不利因素，更增加了機房的降噪處理的設計難度。因此，降噪裝置的布置，進(jìn)、排風(fēng)口的靈活處理便成為噪聲治理設計中極其關(guān)鍵的環(huán)節。

      發(fā)電機房降噪的設計原理是在保證機組正常使用的前提下，針對機房的實(shí)際結構條件，做到環(huán)保、經(jīng)濟、方便、實(shí)用、可靠。機房的進(jìn)、排風(fēng)一般采用軸向通風(fēng)方式，保證空氣自由循環(huán)，對于確保機組的正常使用性能、減少機組的功率損耗及保證機組的正常使用壽命等都是十分重要的。

2、發(fā)電機降噪措施

（1）柴油發(fā)電機降噪最根本的辦法是從聲源著(zhù)手，康明斯發(fā)電機廠(chǎng)家提醒您可以采用一些常規的降低噪聲的技術(shù)，如消聲器、隔聲、吸聲、隔振等有效方法。排煙消音器將減低柴油發(fā)電機噪音水平，不同等級的消音器有不同的消音效果，這些消音器通常分為工業(yè)環(huán)境、家居環(huán)境、高要求的，超高要求四種；柴油發(fā)電機外殼的作用一是防雨，二是降低噪音，這些外殼可以特別設計適合特殊的噪音水平要求；當柴油發(fā)電機安裝于建筑物內，有多種減低噪音設備如消聲箱，分隔通風(fēng)，風(fēng)扇減聲器及墻身吸音材料，都能減低噪音；排氣噪聲是柴油發(fā)電機組最主要的噪聲源，其特點(diǎn)是噪聲級高，排氣速度快，治理難度大。采用特制的阻抗型復合式的消聲器，一般可使排氣噪聲降低40-60db；降低柴油發(fā)電機組冷卻風(fēng)機噪聲時(shí)，必須考慮兩個(gè)問(wèn)題，一是排氣通道所允許的壓力損失，二是要求的消聲量，針對上述兩點(diǎn)，可選用阻性片式消聲器。

（2）柴油發(fā)電機組的排氣噪聲和冷卻風(fēng)機噪聲降低之后，剩下來(lái)的主要噪聲源是電機械噪聲，采用的方法是除必要的與觀(guān)察室相連接的內墻觀(guān)察窗之外，其余窗戶(hù)均除去，所有孔、洞要密實(shí)封堵，磚墻墻體的隔聲量要求要40db以上。機房門(mén)窗采用防火隔聲門(mén)窗；機房隔聲處理之后，要解決機房?jì)韧L(fēng)散熱問(wèn)題，進(jìn)風(fēng)口應與電機組、排風(fēng)口設置在同一直線(xiàn)上，進(jìn)風(fēng)口應配以阻性片式消聲器，由于進(jìn)風(fēng)口壓力損失亦在容許范圍之內，可以使機房?jì)冗M(jìn)出風(fēng)量自然達到平衡，通風(fēng)散熱效果明顯；機房?jì)瘸孛嫱獾奈鍌€(gè)壁面可作吸聲處理，根據柴油發(fā)電機組的頻譜特性采用穿孔板共振吸聲結構。

（3）機房的良好隔聲，會(huì )使柴油發(fā)電機組停機時(shí)機房?jì)鹊目諝獾貌坏綄α?，房?jì)鹊母邷匾嗖荒芗皶r(shí)降下來(lái)，可采用低噪聲軸流風(fēng)機，再配上阻性片式消聲器就可以解決問(wèn)題。柴油發(fā)電機組安裝前，應嚴格按廠(chǎng)家提供的有關(guān)資料進(jìn)行隔振處理，避免造成結構聲的遠距離傳播，并在傳播中不斷幅射空氣聲，無(wú)法使廠(chǎng)界噪聲級達標。對因超標而要求治理的現有電機組，必須實(shí)測機組附近地面的振動(dòng)情況，如果振感明顯，則先要對柴油發(fā)電機組進(jìn)行隔振處理。

 

四、結論

 

（1）通過(guò)噪聲源識別可以發(fā)現，中速中負荷情況下，機械噪聲要高于燃燒噪聲，是降噪的重點(diǎn)；而通過(guò)表面輻射噪聲識別發(fā)現油底殼、缸蓋罩等薄壁件是降噪的重點(diǎn)。

（2）降低柴油機內部激勵可以從降低燃燒噪聲角度出發(fā)進(jìn)行供油提前角的調整和采用合適的扭振減振器，從而降低柴油機噪聲。

（3）對薄壁件進(jìn)行改進(jìn)可以抑制表面振動(dòng)的發(fā)生，從而使柴油機噪聲得到降低。

（4）綜合采取以上各種柴油發(fā)電機降噪措施，能夠使柴油機整機噪聲降低，但各種降噪措施單獨所取得的降噪量并不能夠綜合起來(lái)進(jìn)行線(xiàn)性疊加，各種方法綜合應用涉及到參數匹配的問(wèn)題，這在降噪研究中尤為重要。 

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