新聞主題	發(fā)電機房設備減震和隔聲降噪措施

 

摘要：在了解柴油發(fā)電機組主要噪聲源和降噪方案的設計原則后，就可以針對發(fā)電機組的各噪聲源制定出相應治理措施。從噪聲的頻譜分析可分為低、中、高頻三種，處理的辦法是將其噪聲進(jìn)行隔斷、衰減，以達到在發(fā)電機房外噪聲能符合相應的要求。為了降低發(fā)電機組運行時(shí)對環(huán)境和操作者的影響，首先應對發(fā)電機組運行排煙的噪聲源采取降噪措施，同時(shí)對機房的建筑設計應有必要的吸聲、隔聲措施。根據相應環(huán)境的噪聲標準來(lái)降低發(fā)電機組的噪聲，無(wú)須要求過(guò)高，避免由此會(huì )引起不必要的過(guò)高花費。

 

      隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展和對環(huán)境要求的不斷提高，噪聲已經(jīng)成為一個(gè)主要污染源，它與空氣污染及水污染一起被列為當今世界三大主要污染源。因為有許多不同種類(lèi)的力作用在高功率具有多振動(dòng)源，寬頻帶和復雜模式的特性。發(fā)動(dòng)機的主要噪聲分為空氣動(dòng)力噪聲和機制噪音。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機的噪聲有空氣動(dòng)力噪聲和機械噪聲?？諝鈩?dòng)力噪聲包括排煙噪聲，進(jìn)氣噪聲和燃燒噪聲等.機械噪音的作業(yè)噪聲，是由曲柄鏈接和齒輪嚙合和定時(shí)裝置，與振動(dòng)的不平衡慣性力造成的。因為發(fā)動(dòng)機是一個(gè)多噪聲源的系統，因此運用可行性的方法和路徑找到其主要噪聲源系統才是重要的。針對某些高率柴（ 8缸發(fā)動(dòng)機）振動(dòng)和噪聲進(jìn)行了分析。在柴油機噪聲分析中應用頻譜分析和相干函數的噪聲信號是用來(lái)識別噪聲源，頻率響應曲線(xiàn)的噪音?？刂七@一特定的柴油發(fā)動(dòng)機振動(dòng)和噪聲是必要的基礎。

 

一、柴油機輻射噪聲

 

1、柴油機表面輻射噪聲

      柴油機表面具有代表性節點(diǎn)的輻射聲壓級頻譜。從圖1、圖2中可以看出柴油機各部位表面聲壓級各頻率下的分布情況。

（1）柴油機表面聲壓級最高的部位為油底殼。尤其是油底殼的后側板和后底板，其表面聲壓級高達120dB 左右，其中后側板聲壓級的峰值為450Hz和1250Hz兩個(gè)頻率； 后底板聲壓級的峰值出現在350Hz和1250Hz兩個(gè)頻率。油底殼前底板由于具有加強筋結構，因此其表面聲壓級比后底板小5dB左右。從圖1中還可以看出，相比之下油底殼左側板大于右側板的表面聲壓級。

（2）從圖2中看出，機體的前裙部在低頻時(shí)表面聲壓級要大于后裙部，而在高頻時(shí)表面聲壓級要小于后裙部。這是因為后裙部的剛度要大于前裙部，其主要共振頻率比較高。缸蓋的聲輻射能量主要集中在1000Hz以下，其表面聲壓級也較大，在115dB 左右，因此，這個(gè)區域是控制缸蓋輻射噪聲的主要頻段。

 

圖1 油底殼的后側板和后底板表面節點(diǎn)聲壓級頻譜.

圖2 機體的裙部表面節點(diǎn)聲壓級頻譜

 

2、柴油機聲功率計算分析

      通過(guò)對柴油機的輻射噪聲計算，得到了柴油機表面輻射聲功率譜和聲場(chǎng)的輻射聲功率譜，如圖3所示。根據該頻譜可以得到柴油機表面總的聲功率級為118. 4dB，聲場(chǎng)的總聲功率級為107. 5dB。從柴油機表面輻射聲功率譜上看，在350Hz、850Hz和1250Hz時(shí)輻射噪聲出現峰值。從聲場(chǎng)的輻射聲功率譜上看，在300Hz、600Hz、850Hz和1250Hz時(shí)出現峰值。這確定了對輻射噪聲貢獻較大的頻率，指出了改進(jìn)設計的方向。

 

圖3 柴油機表面和聲場(chǎng)的輻射聲功率頻譜

 

 

 

二、排煙噪聲治理

 

      排煙噪聲是發(fā)動(dòng)機空氣動(dòng)力噪聲的主要部分。其噪聲一般要比發(fā)動(dòng)機整機高10～15dB（A），是首先要進(jìn)行降噪控制的部分。消聲器是控制排煙噪聲的一種基本方法。正確選配消聲器（或消聲器組合）可使排煙噪聲減弱30～40dB（A）以上。

1、根據消聲原理，消聲器結構可分為阻性消聲器和抗性消聲器兩大類(lèi)：

（1）阻性消聲器（也稱(chēng)為工業(yè)型消聲器）

      利用多孔吸聲材料，以一定方式布置在管道內，當氣流通過(guò)阻性消聲器時(shí)，聲波便引起吸聲材料孔隙中的空氣和細小纖維的震動(dòng)。由于摩擦和黏滯阻力，聲能變?yōu)闊崮芏?，從而起到消聲作用。一般可降?0～15dB（A），阻性消聲器如圖4（a）所示。 

（2）抗性消聲器（也稱(chēng)為住宅型消聲器）

      是利用不同形狀的管道和共震腔進(jìn)行適當的組合， 借助于管道截面和形狀的變化而引起的聲阻抗不匹配所產(chǎn)生的反射和干涉作用，達到衰減噪聲的目的。其消聲效果與管道形狀、尺寸和結構有關(guān)。適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的消減。一般可降噪約25～30dB（A），抗性消聲器如圖4（b）所示。

2、排煙系統的降噪處理

      一般利用一個(gè)波紋減震節，安裝于發(fā)電機組排煙口；同時(shí)選擇使用這兩種消聲器，即一個(gè)工業(yè)型消聲器和一個(gè)住宅型消聲器的組合，這樣可以在更寬的頻率范圍內取得良好的降噪效果，有效地隔斷了排煙震動(dòng)和排煙噪聲的傳播。此外，對排煙管道進(jìn)行隔熱隔聲包扎，也能改善發(fā)電機組的運行環(huán)境和由排煙管引起的噪聲。根據環(huán)保部門(mén)規定，要求排煙經(jīng)排煙管道接至高空排放。

注意：柴油機排煙消音器與其它消音器工況原理不一樣，柴油機排煙壓力低，但是排煙溫度高，吸音材質(zhì)選擇應該注意，吸音填料不能使用超細玻璃巖棉，實(shí)踐證明超細玻璃巖棉在高溫情況下使用，最容易發(fā)生熱粉，時(shí)間長(cháng)了就會(huì )失去吸音功能。

3、尾氣凈化裝置

      柴油發(fā)電機組啟動(dòng)初期(約3min)，排煙口冒出大量黑煙，當柴油機運行穩定后，黑煙雖有減少，但始終存在，特別是在寒冷的季節，排煙口會(huì )產(chǎn)生大量煙霧。柴油發(fā)電機組排放尾氣中含有大量碳煙顆粒物、烴類(lèi)、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物、水蒸氣、氧氣、氮氣、二氧化硫等，主要物質(zhì)是碳煙顆粒物，其排放量約為汽油機的幾十倍,不加處理會(huì )造成嚴重環(huán)境污染?？得魉共裼蜋C尾氣處理裝置通常采用“連續捕集分解技術(shù)(CRT)”，該技術(shù)由一組氧化催化單元(DOC)和捕集器(DPF)組成，利用DPF捕集廢氣中的顆粒物(黑煙主要成分)，同時(shí)使用DOC使DPF在一定條件下再生，可實(shí)現對尾氣顆粒物(PM)、碳氫化物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等有害氣體的連續催化、捕集與分解。其工作原理（結構組成如圖5所示）是當柴油發(fā)電機組帶負荷連續工作時(shí)，尾氣溫度可以達到400℃以上，聚集在壁流式陶瓷濾芯內的碳煙顆粒物(PM)、CO、THC等有害物質(zhì)在催化劑作用下被燃燒分解，達到再生的目的。

 

圖4  柴油發(fā)電機阻性和抗性消聲器.

圖5    柴油發(fā)電機組尾氣凈化裝置

 

 

三、機械噪聲和燃燒噪聲的控制措施

 

      機械噪聲主要是發(fā)動(dòng)機各運動(dòng)零部件在運轉過(guò)程中受氣體壓力和運動(dòng)慣性力的周期變化所引起的震動(dòng)或相互沖擊而產(chǎn)生的，傳播遠、衰減小，一旦形成很難隔絕。燃燒噪聲是燃燒過(guò)程產(chǎn)生的結構震動(dòng)和噪聲，其中、高頻段的氣缸壓力級易于傳出。

      控制機械噪聲和燃燒噪聲的有效辦法：

1、對發(fā)電機組進(jìn)行隔震處理

      發(fā)電機組的隔震一般采用高效減震膠墊，發(fā)電機組的機座下部安裝有高效減震裝置，吸收發(fā)電機組90％以上的震動(dòng)動(dòng)能?，F在這一部分技術(shù)已經(jīng)非常成熟。經(jīng)過(guò)隔震處理，發(fā)電機組表面的震動(dòng)被有效隔斷。

2、在噪聲的傳播通道上進(jìn)行降噪處理

      減少聲源對外的輻射，對于噪聲指標控制特別嚴格的機房還要在內墻和天花板粘貼高效吸音材料，使噪聲源在傳出機房前已被有效衰減以提高機房的降噪效果。

3、制造商產(chǎn)品改進(jìn)

（1）改進(jìn)燃燒室結構

      燃燒室的結構形狀與混合氣的形成和燃燒密切相關(guān)，燃燒室的結構決定著(zhù)燃燒室空腔的聲模態(tài)和壓力高頻振蕩的頻率，所以選擇合適的燃燒室或對燃燒室結構，將能優(yōu)化燃燒過(guò)程，降低壓力升高率和削弱壓力高頻振蕩。因此可以選擇分隔式的燃燒室。在渦流室式內燃機中，噴油嘴的噴油方向偏離渦流室中心而指向下游，附著(zhù)于缸壁面的燃料就越多，燃燒越平靜，噪聲就會(huì )越小。

（2）增壓

      柴油機增壓后可使進(jìn)入氣缸的空氣充量密度增加，進(jìn)氣溫度增加，使得壓縮終了的溫度和壓力增高，滯燃期縮短，所以可以降低燃燒噪聲。

（3）廢氣再循環(huán)

      廢氣再循環(huán)主要引入的初衷是用來(lái)降低NO。物，但廢氣再循環(huán)使得進(jìn)氣溫度升高，減少燃燒率，使發(fā)動(dòng)機獲得平穩的運轉，所以可以有效降低燃燒噪聲。

（4）壓縮比

      提高壓縮比可以提高壓縮終了的壓力和溫度，因此縮短滯燃期，使燃燒噪聲降低。但是壓縮比的提高會(huì )使氣缸壓力增加，活塞敲擊聲增大，所以通過(guò)提高壓縮比降低燃燒噪聲應綜合考慮其對活塞敲擊聲的影響。

（5）燃料

      不同的燃料，噴入氣缸后，其物理、化學(xué)準備過(guò)程不同，從而導致不同的滯燃期。十六烷值高的燃料滯燃期短，壓力升高率降低，燃燒噪聲降低。另外新的代用燃料，如生物制氣，乙醇等有利于柴油機燃燒噪聲的降低。

 

四、冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)噪聲的控制措施

 

      冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)通道連接，直接與外界相通，排風(fēng)通道空氣流速很大，氣流噪聲、風(fēng)扇噪聲和機械噪聲經(jīng)此通道輻射出去。

      冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)噪聲的控制措施主要是設計一個(gè)排風(fēng)吸音通道，這個(gè)吸音通道可由導風(fēng)槽和排風(fēng)降噪箱組成。排風(fēng)降噪箱的工作原理類(lèi)似于阻性消聲器?？赏ㄟ^(guò)更換吸音材料（改變材料的吸音系數），改變吸音材料的厚度、排風(fēng)通道的長(cháng)度、寬度等參數來(lái)提高吸音效果。在設計排風(fēng)吸音通道時(shí)，要特別注意排風(fēng)口的有效面積必須滿(mǎn)足發(fā)電機組散熱的需要，以免排風(fēng)口風(fēng)阻增大而致排風(fēng)噪聲增大和發(fā)電機組高水溫停機。風(fēng)道的結構形式可以參考以下幾點(diǎn)：

1、風(fēng)道的截面形狀以折線(xiàn)形式，可形成對噪聲聲波的反射降噪作用。

2、風(fēng)道中應有吸聲材料，通過(guò)吸聲材料，吸收一部分噪聲能量。

3、風(fēng)道與發(fā)電機組的工作艙之間最好做成可拆卸的，以利于安裝調整和維修。

4、在水箱與排風(fēng)口之間，設有排風(fēng)導風(fēng)罩，用于防止熱風(fēng)在室內循環(huán)，引起機房?jì)葴囟壬仙?，使發(fā)電機組不能正常工作，同時(shí)在導風(fēng)罩與水箱之間設有柔性連接，以隔絕發(fā)電機組震動(dòng)，導風(fēng)罩設有檢修口，以方便對水箱的檢修。

 

五、進(jìn)風(fēng)噪聲的控制措施

 

      進(jìn)氣系統包括發(fā)電機組的進(jìn)風(fēng)通道和發(fā)動(dòng)機的進(jìn)氣系統。為了保證發(fā)電機組的正常運行，在發(fā)電機組的結構中，應考慮機房?jì)鹊纳嵋约靶迈r空氣的補充。要求發(fā)電機組中應有一定的通風(fēng)，根據機房實(shí)際結構，選擇發(fā)電機組最佳布置位置和進(jìn)風(fēng)口的布置形式。

      由于柴油發(fā)電機組一般都配置有空氣濾清器，其本身就具有一定的消聲作用?？紤]到進(jìn)氣噪聲相對較低，故對發(fā)動(dòng)機的進(jìn)氣系統一般不做另外處理。對發(fā)電機組的進(jìn)風(fēng)通道，主要是設計一個(gè)良好的進(jìn)風(fēng)吸音通道，選用合適的進(jìn)風(fēng)降噪箱。進(jìn)風(fēng)通道采用與排風(fēng)吸音通道相同的降噪方法。另外進(jìn)、排風(fēng)道也可增設隔音墻，可明顯地提高降噪效果。進(jìn)風(fēng)設置口應注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

1、進(jìn)風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)量

      應滿(mǎn)足柴油發(fā)電機房所需要新風(fēng)量的要求。

2、進(jìn)風(fēng)口的位置

      應設計在發(fā)電機端附近，遵循軸向通風(fēng)方式的原則。

3、進(jìn)風(fēng)口的結構形式

（1）應能阻擋聲波的流出，同時(shí)有利于進(jìn)風(fēng)。

（2）在設計中，進(jìn)風(fēng)口的截面結構采用百葉窗的形式。同時(shí)，在進(jìn)風(fēng)口內壁增設風(fēng)斗式的屏障，以提高隔聲罩的隔聲效果。

（3）機房門(mén)也是噪聲最易向外泄漏、輻射的地方，因此要求機房門(mén)采用有隔音消音作用的隔音門(mén)。通常要求安裝雙層隔音門(mén)，或做成兩扇隔音門(mén)，之間形成一個(gè)過(guò)渡空間，即先經(jīng)過(guò)一扇隔音門(mén)，進(jìn)入過(guò)渡空間，再經(jīng)第二扇隔音門(mén)進(jìn)入到機房?jì)?，則降噪效果更佳。

 

六、隔聲與降噪

 

      為了降低發(fā)電機組運行時(shí)對環(huán)境和操作者的影響，首先應對發(fā)電機組運行排煙的噪聲源采取降噪措施，同時(shí)對機房的建筑設計應有必要的吸聲、隔聲措施。根據相應環(huán)境的噪聲標準來(lái)降低發(fā)電機組的噪聲，無(wú)須要求過(guò)高，避免由此會(huì )引起不必要的過(guò)高花費。

      機房墻體砌筑時(shí)，要求灰縫填實(shí)，不要留有孔洞、縫隙內墻面的粉刷，表面不宜致密光滑，粉刷材料中要摻入一定量的有吸聲效果的多孔性材料，例如水泥，石灰膏和木屑組成的吸聲層。內壁及天花板可采用隔聲板進(jìn)行裝飾，降噪效果會(huì )更佳。壁板如果采用多孔性材料裝飾，孔眼面積至少占總面積的20％-25％。壁板與墻體之間充填一層多孔性吸聲材料，吸聲效果更好。

      機房與控制室用墻隔開(kāi)，隔墻上開(kāi)挖兩層玻璃的觀(guān)察窗?？刂剖遗c機房之間采用雙層夾板門(mén)，夾板之間充填彈性多孔吸聲材料，例如碎泡塑、玻璃纖維棉。經(jīng)過(guò)這樣處理，控制室內的噪聲可控制在75dB（A）以下，從而改善操作者的工作條件。

      如果采用地下管式排煙，地下埋設管采用水泥下水管或將排煙管引入磚砌煙囪內，其發(fā)電機組排煙噪聲可基本排除。對于用彈力固定架來(lái)固定發(fā)電機，其正常的控制排煙、進(jìn)氣及散熱器風(fēng)扇是可將發(fā)電機的噪聲降至可以接受的水平，如按此方法處理后，發(fā)電機組的噪聲仍然會(huì )很高，可在房間和發(fā)電機周?chē)Q上隔聲板，在機房的墻壁上安裝吸聲板或把發(fā)電機安放在一個(gè)特殊設計的隔聲蔽體中以減少噪聲。

      大多數情況，通風(fēng)進(jìn)口和排風(fēng)口需要裝上隔聲裝置，如果想避免操作入員直接暴露在發(fā)電機的噪聲下，那么儀表和控制站必須安裝在一個(gè)分離的隔聲控制房間內。

 

圖2 柴油發(fā)電機機房標準降噪方案示意圖1

柴油發(fā)電機機房標準降噪方案示意圖2

總結：

      噪音對人的危害性極大，首先是表現在聽(tīng)覺(jué)方面，90-100dBA之間將會(huì )造成一定數量人的噪聲性耳聾，100dBA以上將會(huì )造成相當數量人的噪聲性耳聾，第二噪聲對神經(jīng)系統及心血管系統等方面有明顯的影響，表現在對睡眠、思考和語(yǔ)言交談的干擾和勞動(dòng)生產(chǎn)降低，在噪聲的環(huán)境中，由于心情煩噪不安，使注意力不集中而造成差錯，影響工作速度，降低工作效率，甚至會(huì )引起工傷事故。人類(lèi)只在一個(gè)地球，隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展，人類(lèi)賴(lài)以生存的窨受到日益嚴懲的環(huán)境污染，歐美發(fā)達國家對這方面控制很晉升，一些出口到歐美的企業(yè)都要進(jìn)行IS014000環(huán)境認證，在國內人們的環(huán)保意識日益提高，國家和地方都有不同程度的環(huán)境保護規定，投訴不斷增多，監督不斷加強。因此，柴油發(fā)電機房外部噪音和內部設備噪聲都有必要進(jìn)行有效治理，并達到國家要求的環(huán)保標準。

 

 

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