如何控制柴油发电（diàn）机机（jī）组噪声？

  柴油发电机（jī）组噪声往（wǎng）往（wǎng）成为周围环境噪声的主要（yào）污染（rǎn）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（yī）项有难度，同时又具有很大推广价值的工（gōng）作，这也是我们（men）环（huán）保的主（zhǔ）要工作，应得到更多的重视。为了做好这项工作，首先要对柴油发电机组噪声的构成进行了解和分析（xī）。
    一、柴（chái）油发电机机组噪声原因分析：
　　柴（chái）油（yóu）机噪（zào）声是一个由多种声源构成的复杂声源，按（àn）照噪声辐射方式，柴油（yóu）机噪声可以分为空气（qì）动力噪声（shēng）和表面辐射噪声。按照产（chǎn）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。其中空气动力噪声为主（zhǔ）要噪声源（yuán）。
　（一）、 空气动力噪声：
　　空气动力噪声是由于气体的非稳定过程（chéng），即由气体（tǐ）的扰动以及气体与物体的相互作用而产生（shēng）的。直接向大气辐射的空气（qì）动力噪声包括：进气噪声（shēng）、排气噪声、冷却风扇噪声（shēng）。
　　1、进气噪声（shēng）：
　　进气噪声是柴油机的主要空气动力噪声之一，它是由进气门的周期性开启与（yǔ）闭合而产（chǎn）生的压力起伏变化（huà）而形成的（de）。当进气（qì）门开启时，在（zài）进气管中产（chǎn）生一个（gè）压力脉冲，而随着活塞（sāi）的继续运动，它受到阻尼；当进气门关闭时（shí），同样产生一个有一定持续时间的压力脉冲。于是产生了周期性的进（jìn）气噪声（shēng）。其噪声频率成分主要集中在200 Hz以下的低频范围。与此同（tóng）时，当（dāng）气流以高速流（liú）经进气门流通截面时，产生湍流脱体，导致高频噪声（shēng）的产生，由于进气门通流（liú）截面是不断变化的，因此湍流噪声具有一定的频率范围，主要集中（zhōng）在1 000 Hz以上（shàng）的高频范围。进（jìn）气管空气柱的固（gù）有频率（lǜ）与周期（qī）性进气（qì）噪声的（de）主（zhǔ）要频率相（xiàng）一致时，空气柱的共振噪声在进气（qì）噪声中也会较为（wéi）突（tū）出。
　　对于采（cǎi）用涡轮增压（yā）的发动机，由于涡轮增压器的转速一般较高，因此其进（jìn）气噪声明显高（gāo）于非涡轮增压的（de）发动机。涡轮增压器的（de）噪声是由于（yú）叶片周期性地切割空气产生的旋转噪声和高（gāo）速气流形成的湍流（liú）噪声而（ér）形成的，是一种连续性的高频噪（zào）声，主要分布在500~10 000 Hz的频率范围。目前我公司大部分采用涡轮增压的发（fā）动机。
　　进气噪声与（yǔ）发动机的进气方式、进气门结（jié）构、缸径、凸轮型线等设计因素有关（guān）。对于同一台（tái）发动机来说，受转速的影响额定，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声中主要的声源，其噪声一般要比发动机整机噪声高出10~15dB（A）。发动机排气属高温（800~l000℃）、高压（3~4个大（dà）气压）气体。排气过程一（yī）般（bān）分为两个阶段，即自由排气阶段和强制排气阶段。发动机废气从排气门高速冲出，沿着排（pái）气（qì）歧（qí）管进入消声器，后从尾管排（pái）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（chéng）分：以单位时间内排气次数为基频的排气（qì）噪声、管道（dào）内气柱共振噪声（shēng）、排（pái）气歧管（guǎn）处的气流吹气噪声、废（fèi）气喷注和冲击噪声、汽缸的亥姆霍兹共振噪声、卡门涡流噪声及排气（qì）系统内部的湍流噪声等。
　　影响发动机排气（qì）噪声的主要因（yīn）素有：汽缸压力（lì）、排（pái）气门直径、发动机排量及排气门开启特性等。对同一台发动（dòng）机来说（shuō），发动机转速和负荷是影响其排气噪（zào）声的主要因素。
　　3、冷却风扇噪声：
　　风扇噪声（shēng）由旋转噪声和湍流噪声构成。旋（xuán）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（yā）力脉动产生的，以叶片通过频率为基频，并伴有高次谐波。湍流噪声（shēng）是由于风扇运（yùn）动导致的周围空气发生湍（tuān）流脱体，使空气发生扰动（dòng），形成（chéng）气体的压缩与稀疏过程而形（xíng）成的，是一个宽频带噪声。
　　冷却风扇噪声受转速的影响额定，转速（sù）提高一倍可导致其声级（jí）增加10~15dB（A）。在（zài）低速（sù）时风扇噪声要比发（fā）动机噪声低很多，而在高速时，往往会（huì）成为主要的噪声源。目前我公司（sī）使用的柴油发动（dòng）机（jī）转速多（duō）为1 500转/分钟，属于高转速油机。
　　（二）、 表面辐射噪声：
　　燃烧噪声和机械噪声很难严（yán）格区分（fèn），通常将由于气缸内燃烧所形成的压力振动（dòng）通过缸盖、活塞-连杆-曲轴-机体向外辐射的噪声称之为燃烧噪（zào）声（shēng）。将活塞对缸套的撞击，正时齿轮、配气机构、喷油系统等运动件之间的机械撞击振（zhèn）动而产生的噪声（shēng）叫作机（jī）械噪声。一般（bān）直喷式柴油机燃烧噪声要高于机械噪声，而非直喷（pēn）式柴油机的机械噪（zào）声则高于燃烧噪声，但是低（dī）速运转（zhuǎn）时燃烧噪声都高于机械噪声。
     二、 解决噪声的控制（zhì）措施（shī）：
   （一）、空气动力噪声控制：
　　1、 进气噪声（shēng）控制：
　　一般发动机均装有（yǒu）空气滤清器，进气噪声即可有较大衰减，成为次要（yào）声源。而当其它声源（yuán）得到（dào）进一步控（kòng）制后，进气（qì）噪声有可能成为主要（yào）声（shēng）源，这时需考虑（lǜ）采用性能良好的进气消声器，通常进气（qì）消声器要和空气滤清器结合，进行一体化设（shè）计，既（jì）能满（mǎn）足进气和滤清方面的要求，又可使进（jìn）气（qì）噪声（shēng）得到有效的控制（zhì）。
　　2、 排气噪声控制：
  　控制排气噪声有效的方法是（shì）加装排（pái）气消（xiāo）声（shēng）器，实际情（qíng）况往往是降噪效（xiào）果不很理想。分（fèn）析原因主（zhǔ）要是消声器（qì）结构设计不甚合理以及加工工艺存在问题，后一（yī）个问题（tí）可以通过提高工艺水平加以改善；前一个问题（tí）则涉及（jí）消声器的设计思路。通常消声器设计主要凭经验，一些设计计算程序（xù）是在一些理想假设条件下进行的，而在这些假设中实际影响额定的是忽略（luè）气流的存在，而且是高压、高温、高速（sù）脉动气（qì）流（liú）的存在。此（cǐ）种状态的气流将会影（yǐng）响消声（shēng）器内部（bù）的声场分布、声速、声的传播规律等（děng），特别是气流（liú）速度影响更大。气流影（yǐng）响消（xiāo）声（shēng）器性能的主要原因是发动机排气的高速脉动气流再生噪声，其次是这种气流会冲击消声器的管路、壳体、隔板等声学元件，进而激发振（zhèn）动辐（fú）射噪声。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（cún）在问题时，都会导致消声器消声（shēng）性能的下降，同时气流速度过高也会加大消声器的压力（lì）损失也会造（zào）成（chéng）消声性能下降（jiàng）。
　　（二）、发动（dòng）机表面辐射噪声的控制：
　　发动机表面（miàn）辐射噪声（燃烧噪声和机械噪声）的（de）控制要（yào）受到发（fā）动（dòng）机性能方面的种（zhǒng）种限制，从技术角（jiǎo）度讲难（nán）度很大，且降噪量有限。实践表明，在结构上采取措施可以一（yī）定幅度地降低发动机的（de）表面辐射噪声，从而降低整（zhěng）机噪声。控制（zhì）的基本（běn）措施是增加结构刚（gāng）度和阻尼，使得在同样的激振力作用下减少结构表面（miàn）响应。与此同时，减少辐射噪声的表（biǎo）面面积，也是控制（zhì）辐射噪声的有效措施。
    （三）、 综合控制噪声思路的实际应用：
　　通（tōng）常一台500 kW进口机组，机房内的噪声可达105~108 dB(A)。在不经过治理的情况下，机（jī）房外环境噪声为70~80 dB（A）或更高，相同功率（lǜ）参数的国产机组噪声则（zé）更大些。目前我国在考核环境噪声是否达标时采（cǎi）用《城市区域环境噪声（shēng）标准》或《工（gōng）业企业厂界噪声标准》，在标准中对应不同区域有不同（tóng）的噪声限值。一般在城区多为一类区（qū），限值标准昼（zhòu）间为55 dB（A），夜间为45 dB（A）；在郊区多为二类区域，相应的限值标（biāo）准昼间为60 dB（A），夜间50 dB（A）。从对比数据可以看出（chū），需要（yào）的降噪幅度很大，对应的控制技术难（nán）度也很大
　　在实际工作中，由于我公（gōng）司所选用的都是配置好的发动机整机，机组本身采取控制措施难度很大，而且不现实。考虑到油机运转过程中一般主要是其噪声污染周围环（huán）境，因此，如何有效地控制机房内油机噪声对外辐射是一个非常现实而且必须解决的问题。选择的（de）方案（àn）应能作到既要有效（xiào）地降（jiàng）低环（huán）境噪声，又（yòu）要组织好机房内的空气流（liú）动，满足发电机组运行需要的空（kōng）气流量，以保障机组的正常工（gōng）作。单纯降低噪音的外泄（xiè）而牺牲油机房内（nèi）的空气流量会造（zào）成油机表面冷却不均匀，减（jiǎn）少油机的发电容量，影响正常使用。经过多年来与环保部门的合作，对油机房（fáng）进行消噪声（shēng）处理，积（jī）累（lèi）了一些治理经验，主要是必须根据具体（tǐ）的机房项目来确定（dìng）相应的控制方案，这其中应考虑机房所在区域的环境标准，机房围护结构形式及油机机型、功率、冷却风量等因素。综合控制的（de）核心是等隔声概念，即用一封闭的围（wéi）护结构将机组与外界（jiè）隔离（lí）开来，减少声源对外（wài）的声（shēng）辐射。所谓等隔声概念（niàn）就是整个围护结构的（de）各个部分（如土建结构部分（fèn）和门、窗等部分）的隔（gé）声量应相当。为机（jī）房与外界相通而（ér）预留的通道（如冷（lěng）却（què）风扇出口、发动机排气（qì）出口、机房通风换气口等）必须设计成消声通（tōng）道，其（qí）插入（rù）损失也应与围护结构的隔声量相当，只有这样做才可保证机（jī）房外的环境噪声达标。　　我们仍以一台（tái）500 kW进口机组为例，油机房室内墙面设计为贴吸音板（bǎn），同时用吸音板吊顶，经过这样的吸声处理后既增加了围护（hù）结（jié）构的隔声量，又可降低油机房内的混响声，一般可有3~5dB（A）的效果。对于发动（dòng）机噪声中的高（gāo）频噪音，因其波长短，采用阻挡的方式即（jí）可（kě）达到（dào）目的。由于（yú）发动机噪（zào）声中低频成分更为丰富，单纯阻挡不能达到满意效果，因此消声通道应选用阻抗复合结构，借助抗性结构的（de）消声特性来（lái）控制低频噪声（shēng）的（de）传播。经过有效控制的机房噪声都可（kě）在保证机组（zǔ）正常运转情况（kuàng）下（xià）满足（zú）相应的环保标（biāo）准要（yào）求，达到昼间为（wéi）55 dB（A），夜间45 dB（A）。这一点在我们以前的工作中己得到证实。
　　现由于电话局油机房没有统一的标准，在土建施工阶段因土建（jiàn）设计单位对通信电源设备的性能了解得不透彻，造成油机房布局和（hé）进、排风口安排不合理，在后期对油机（jī）房（fáng）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道，不能（néng）占用，进风消音器只能安装在（zài）油机房内，而油机房内部空间设计又过小（xiǎo），就造成进风消音（yīn）器距发电机组过近，维护人员操（cāo）作起来很不方便。为减少上述问（wèn）题的出现和节约（yuē）消噪音处理时的投（tóu）资，通过总结以往的工作经验，建议今（jīn）后油机房（fáng）建设好采用以下方案（àn）：尽量减少油机房门和窗户的数量（liàng），避免油机噪声（shēng）的泄漏；尽量加大油机房进风口距油机基础的距离，延长（zhǎng）消音距离，好建（jiàn）设进风小室；在油机排风口外增加扩张室并尽量延（yán）长油机房扩张室（shì）的排（pái）风距（jù）离。
　　若能采用以（yǐ）上方（fāng）案可以使油机房（fáng）布（bù）局更规范、更合理，后期（qī）消噪音控制更加简便，使施工模式化，便于管理工作，在投资（zī）更少的情况下，达（dá）到环保（bǎo）要求。

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