如何控制柴（chái）油发（fā）电机机组噪声？

  柴油发电机组噪声往往成为周（zhōu）围环（huán）境噪声的主要污（wū）染源。当前社会对环保要求越来越高，如何有效地控制其噪声污染是一项（xiàng）有难度，同时又具（jù）有很（hěn）大推广价值的（de）工作，这也是（shì）我们环保的主要工作，应（yīng）得到（dào）更多的重视。为了做好这项工作，首先要对柴油发电机组噪（zào）声的（de）构成进行了解和分析。
    一、柴油（yóu）发电机机（jī）组噪声原因分析（xī）：
　　柴油机噪声是一个由多种声源构成的复杂声源，按照噪（zào）声辐射方式，柴（chái）油机噪声可以分为空气动力噪声和表面辐射噪（zào）声。按照产生的机理，柴油机表面辐射噪声又可以分为燃烧噪声和机械噪声。其（qí）中空气动力噪声为主要噪声源。
　（一）、 空气动力噪声：
　　空气动力噪声（shēng）是由于（yú）气体的非稳定（dìng）过程，即由（yóu）气体的扰动以及气体与物体的相互作用而产生的。直接向大气辐射的空气（qì）动力（lì）噪声包括：进气（qì）噪声、排气噪声、冷（lěng）却风扇噪声。
　　1、进气（qì）噪声：
　　进气噪声是柴油机的主要空气动力噪（zào）声之一，它是由进气门的周期性开启与闭合而产生的压力起伏变化而形成的。当进气门开启时，在进气管（guǎn）中产生一个压力脉冲，而随着活塞的继（jì）续运（yùn）动，它受到阻尼；当进（jìn）气门关闭时，同样产生一个有一定（dìng）持续时间的压力脉（mò）冲（chōng）。于是产生了周期性的进气噪声。其噪声频率成分主要集中在（zài）200 Hz以下的低频范围。与此同时，当气流以高速流经进气门流通截面时，产生湍流（liú）脱体，导致高频噪声的产生，由于进气门通流截面是不断变化的，因此湍流噪声（shēng）具有一定的频率范围，主要集中在1 000 Hz以上的高频范围。进气管空气柱的固有频率与周期（qī）性进气噪声的主要频率相一致时，空气柱的共振噪声在进气噪声中也会较为突出。
　　对于采（cǎi）用涡轮增压的发动机（jī），由于（yú）涡轮增压（yā）器的转速一般较高，因此其进气（qì）噪声明显高于非涡（wō）轮增压的发动机。涡轮增压器的噪声是由（yóu）于叶片（piàn）周期性地切割空气产生的（de）旋转噪声和高速气流形成的湍流噪声而形成的，是（shì）一种连续性的（de）高频噪声，主要分布在500~10 000 Hz的频（pín）率范围。目前我公司大部分采用涡轮增压的（de）发动机。
　　进气噪声与发动机的（de）进气方式、进气门结（jié）构、缸径、凸轮型（xíng）线等设计因素有关（guān）。对于同一台发动机来说，受转（zhuǎn）速的（de）影（yǐng）响额定，转速提高一倍可导致进气噪声增加10~l5dB（A）。
    2、排气噪声：
　　排气噪声是发动机噪（zào）声中主要的声源（yuán），其噪（zào）声（shēng）一般要比发动机整机噪声高（gāo）出（chū）10~15dB（A）。发动机（jī）排气属高温（800~l000℃）、高压（yā）（3~4个大（dà）气压）气体。排气过程一般（bān）分为两个阶段，即自由排气阶（jiē）段和强制排气阶（jiē）段。发动机废（fèi）气从排气门高速（sù）冲出，沿着排气歧管进入消声器，后从尾管排入大气，在这一过程中产生了宽频带的（de）排气噪声。
　　排气噪声包含了复杂的噪声成分：以单位时间内排气次数为基频的排气噪声、管（guǎn）道内气柱共振（zhèn）噪声、排气歧管处的气流吹（chuī）气噪（zào）声、废气喷注（zhù）和冲（chōng）击噪声、汽缸的（de）亥姆霍兹共振噪声、卡门涡流噪（zào）声及排气系统内部的湍流噪声等。
　　影响发动机排气噪声的主要（yào）因素有：汽缸压力、排气门直径、发动（dòng）机（jī）排量及排气门开启特性等。对同（tóng）一台发动机来说（shuō），发动（dòng）机转速和负荷是影响其排气噪声的主要因素。
　　3、冷却风扇噪声（shēng）：
　　风扇噪声由（yóu）旋转噪（zào）声（shēng）和湍流噪声构成。旋转噪声是由于风扇的叶片周期性地切割空气，引起空气的压力脉动产生的，以叶片通过频率（lǜ）为基频，并伴有高次（cì）谐波。湍流噪声是由于风扇运（yùn）动导致的周围空气发生湍流脱体，使空气发生扰动，形成气体的压缩与稀疏过程而形成的，是一个宽频带噪声。
　　冷却风扇噪声受（shòu）转（zhuǎn）速的影（yǐng）响额定，转速提高一倍可导致其声级增加10~15dB（A）。在低速时风扇噪声要比发动机（jī）噪声低很多，而（ér）在高速时，往往会成为主要的噪声源。目前我（wǒ）公司使用的柴油发动机转速多为1 500转/分钟（zhōng），属于高转速油机。
　　（二）、 表面辐射噪声：
　　燃（rán）烧噪声和机械噪声很（hěn）难（nán）严格区分，通常将由于气（qì）缸内燃（rán）烧（shāo）所形成的压力振动通过缸（gāng）盖（gài）、活塞-连杆-曲轴-机体向外辐射（shè）的噪声称之为燃烧噪声。将活塞对缸套的撞击，正时齿轮、配气机构、喷油系统等运动（dòng）件之间的机械撞击振动而产生的噪声叫作机械噪声。一般直喷式柴油机燃烧噪声（shēng）要高于机械噪声，而非直（zhí）喷式柴油机的机械噪声则高于燃烧（shāo）噪声，但是（shì）低速运转时燃烧（shāo）噪声都高于机（jī）械噪声。
     二、 解决噪声的控制措施：
   （一）、空气动力噪声（shēng）控制：
　　1、 进气噪声控制：
　　一般发动机均装有空气滤清器，进气噪声即可有较大衰减，成为次要声源。而当其它（tā）声源得到进一步控制后，进（jìn）气噪声有可（kě）能成为主要声源，这时需考（kǎo）虑采用性能良好的进气消声器，通常进气消声器要和空气滤清器结合，进行一体化设计（jì），既能（néng）满足进气和滤清方面（miàn）的要求，又可使进（jìn）气噪声得到有效的控制（zhì）。
　　2、 排气噪声控（kòng）制：
  　控（kòng）制排气噪声有效的方法是加装排（pái）气消声器，实际情况往往是降噪效果不很理想。分析原因（yīn）主要是消声器结构设计不甚合理以及加工工艺（yì）存（cún）在问题，后一个问（wèn）题可以通过提高工艺水平（píng）加以改善；前一个问题则（zé）涉及（jí）消声器的设计思路。通常（cháng）消声器设计主要凭经验，一些设计计算程序是（shì）在一些（xiē）理想假设条件下（xià）进行的，而在这（zhè）些假设中实际影响额定的是忽略气流的存在，而且是（shì）高压（yā）、高温（wēn）、高速脉动气流的存在。此种状态的气流将会影响消声（shēng）器内部的声场分布、声速、声的传播规律（lǜ）等，特别是气流速度影响更大。气流影响消声器性能的主要原（yuán）因是发动机排气的高速脉动气流再生噪声，其次是这种气流（liú）会冲击消声器（qì）的管路、壳体、隔板等声学元件，进而激（jī）发（fā）振动辐射噪（zào）声。当消声（shēng）器结构参数选择不当，或结构不合理，或加工工艺存在问题时，都会导致消声器消声性能的下降，同时气流速度过高也会加大消声器的压力损失也会造成消声性（xìng）能下降。
　　（二）、发动机表面（miàn）辐射噪声的控制：
　　发动机表面辐射噪声（燃烧噪声和机械噪声（shēng））的（de）控制要受（shòu）到发动机（jī）性能（néng）方面的种种（zhǒng）限制，从技术角度讲难度很大，且降噪量有限。实践表明，在结构上（shàng）采取措施可以一定幅度地降低发动机的表面辐射噪声（shēng），从（cóng）而（ér）降低整机噪声。控制（zhì）的基本措施是（shì）增加结构刚度和阻尼，使（shǐ）得在同样的激振力作用下减少结构（gòu）表面响应。与此同时，减少辐射噪声的表面面积，也是控制辐射噪声（shēng）的有效措施。
    （三）、 综合控制噪声思路的实（shí）际应用（yòng）：
　　通常一台500 kW进口机组，机房内（nèi）的噪声可达105~108 dB(A)。在不经过治理的情（qíng）况下，机房外环境噪声为70~80 dB（A）或更高，相同功率参数的（de）国（guó）产机组噪声则更大些。目前我国在考核环境噪声是否达标时采用《城市（shì）区域环境噪声（shēng）标准》或《工业企业厂界噪声标准》，在标（biāo）准中对应不同区（qū）域（yù）有不同的噪声限值。一般在城区多为一类区，限值标准昼（zhòu）间为55 dB（A），夜间为45 dB（A）；在郊区多（duō）为二类区域，相应的限值标准昼间为60 dB（A），夜间（jiān）50 dB（A）。从对比数据可以看出，需要的降噪幅度很大，对应的控制技术（shù）难度也很（hěn）大
　　在实际工作中，由于我公司所选用的都（dōu）是配置好的发动机整机，机（jī）组本身采取控制措施难度很大，而且不现实。考虑到油机运转（zhuǎn）过程中一般主要是其（qí）噪声污染周围环境，因此，如何有效地控制机（jī）房内油机噪声（shēng）对外（wài）辐射是一个非常现实而且必须解决（jué）的问题。选（xuǎn）择的（de）方案应能作到既要有效地降低环境噪声，又要组织好机房内（nèi）的空气流动，满足发电机组运行需要的空气流量，以保（bǎo）障机组的正（zhèng）常工作。单纯降低（dī）噪音的外泄（xiè）而牺牲油机房内的空气流量会造（zào）成油机表面冷却不均匀（yún），减少油机的发（fā）电容量，影响正常使用。经过多年来与环保部门的合作（zuò），对油（yóu）机房进行消噪声处理，积累了一（yī）些治理经验，主要是必须根据具体的机房项目来确（què）定相应的控制方（fāng）案，这（zhè）其中应考（kǎo）虑机房所在区域的环境标准，机房围护结构（gòu）形式及油机机型、功（gōng）率、冷却风量等因（yīn）素。综合控（kòng）制的核心是等隔声概念，即用一封（fēng）闭的围护结构将机组与外界隔离开来，减少声（shēng）源对外的声辐射。所谓（wèi）等（děng）隔声概念就是整个围护结构的（de）各个部分（如土建结构部分和门、窗等部分）的隔声量应相当（dāng）。为机房与外界相通而预留的通（tōng）道（dào）（如冷却风扇出口、发动机排气出口、机房通风换气口等）必须（xū）设计成消声通（tōng）道，其插入损失也应与围护结构的隔声量相当，只有这样做才（cái）可保证机房外（wài）的环境噪声达标。　　我们（men）仍以一台500 kW进口机组为例，油机房室内墙面设计为贴吸音板，同时用吸音（yīn）板吊顶，经过这样的（de）吸声处理后（hòu）既增加了围护（hù）结构的隔声量，又可降低（dī）油（yóu）机房内的混响声，一（yī）般可有3~5dB（A）的效果。对于发动机（jī）噪声（shēng）中的高频噪音，因其波长短，采用阻挡的方式即可达到目的。由（yóu）于发动机噪声中低频成分更为丰（fēng）富，单纯阻挡（dǎng）不能达到满意效果，因此消声通道应选（xuǎn）用（yòng）阻抗复合结构，借助抗性结构的（de）消声（shēng）特性来控制低频噪声的传播。经过有效控制的机房噪声都（dōu）可在保证机（jī）组正常运转情况（kuàng）下（xià）满（mǎn）足（zú）相应的环保标准要求，达到昼间为55 dB（A），夜间45 dB（A）。这一点在我们以前的工作中己得到证（zhèng）实。
　　现由于（yú）电话局（jú）油机房没有统一的标准，在土建施工阶段因土建（jiàn）设计单位（wèi）对通信电源（yuán）设备的性能了解得不透彻（chè），造成油机房布局（jú）和进、排风口安排不合理（lǐ），在后期对油机房进行消噪音处理时难度加大和投资量增多。例如我们以前治理过的某个油机房其进风口外为防火通（tōng）道，不能占用，进风消音器只能安装在油机房内，而油机房内部空（kōng）间设计又过小，就造成进风消音器距发电（diàn）机组过近（jìn），维护人员操作起来很不方便（biàn）。为减少上述问题的出现和节约消噪音处理时的投资，通过总结以往的工作（zuò）经验，建议今后油（yóu）机房建设好采用以下方案：尽量减（jiǎn）少油机房门和窗户的数量，避免油机噪声的泄（xiè）漏；尽量加大油机房进风口距油机基础的距离，延长消音距离，好建设进风小室；在油机排风（fēng）口外增加扩张室并尽量延长油机房扩张室的（de）排风距（jù）离（lí）。
　　若能采用以上方（fāng）案可以（yǐ）使（shǐ）油机房布局更规（guī）范、更合（hé）理，后期消噪音控制更加简便，使施工模（mó）式化，便于管理工（gōng）作，在投资更少的情况下，达到环保（bǎo）要（yào）求。

了（le）解（jiě）更多柴油发电机组相（xiàng）关知识，请关注：www.bjdsgy.com  河北发电机组厂家保定恒发竭诚为您服务！