如何控制柴（chái）油发电机机组噪声（shēng）？

中国柴油发电机组（zǔ）网报道：柴（chái）油发电机组噪声往往成为周（zhōu）围环境噪声的主要污染源。当（dāng）前社会对环（huán）保要求越来越高，如何有效地控制其噪声（shēng）污染（rǎn）是一项有难度，同时又具（jù）有很大推广价值（zhí）的工作，这也是我们环保的主要工作，应（yīng）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（de）构成进行了解和分析。

    一、柴油发电机机组噪声原因（yīn）分析：

　　柴油机噪声是一个由多种声源构成的复杂声源，按照噪声辐射方式，柴油机噪声可以分为空气动力噪声和表面辐射噪声（shēng）。按照产生的机理，柴油机表面（miàn）辐射噪（zào）声又可（kě）以分为燃烧噪声和机械噪声。其（qí）中空气动力噪（zào）声（shēng）为主要噪声源（yuán）。

　（一）、 空（kōng）气动力噪（zào）声：

　　空气动力噪声是由于气体的非稳定过程，即由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动力噪声包括：进气噪声、排气噪声、冷却风扇噪声。

　　1、进气噪声：

　　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（zhōu）期性开启与（yǔ）闭合而（ér）产生的压力起伏变化而（ér）形成的。当进气门开启时，在进气管中产生一个压力脉（mò）冲，而随着活塞的继续运（yùn）动，它受到阻尼；当进气门关闭时，同样产（chǎn）生一个有（yǒu）一定持续时间的压力脉（mò）冲。于是产生了周期性的进气（qì）噪声。其噪声频率（lǜ）成分主要集中在200 Hz以下的低频范围（wéi）。与（yǔ）此同时（shí），当气流以高速流经进气门流通截面时，产生湍流脱体，导（dǎo）致高频噪声的产生，由于进气门通流截面是不断变化的，因此湍流噪声具有一定的频率（lǜ）范围，主要集中在1 000 Hz以上的高频范（fàn）围。进（jìn）气管空气（qì）柱的固有频率与周期性进气噪（zào）声的主要（yào）频率相一致时，空气柱的共振噪声在进气（qì）噪声中也会较为突出。

　　对于采用涡轮增（zēng）压的发动（dòng）机，由于涡（wō）轮增压器的转速一般较高，因此其进气噪声明显高于非涡轮增压的发动机。涡轮增压（yā）器的噪声是由于叶片周期性地切（qiē）割空气产（chǎn）生的（de）旋转噪声和高速气流形成的湍流噪（zào）声而形（xíng）成的，是一种连（lián）续性的高频噪声，主要分布在（zài）500~10 000 Hz的频率范（fàn）围。目前（qián）我公司大部分采用涡（wō）轮增压的发动机。

　　进气噪声与发动机（jī）的进气方式、进气门结构、缸径、凸轮型线等（děng）设计因素（sù）有关。对于同一台发动机来说，受转速的（de）影响大，转速提高一倍可导致进气噪声增加10~l5dB（A）。

    2、排气噪声（shēng）：

　　排气噪声（shēng）是发动机噪声中主要的声（shēng）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个大气（qì）压）气体。排气过程一般分为两个阶段，即自由排气阶段和强制排气（qì）阶段。发动机废气从排气门高速冲出，沿着排气歧管进入消声（shēng）器，后从尾管排入大（dà）气，在这（zhè）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（de）噪声成分：以单位时间内排气次数为基频的排气噪声、管道内气柱共振（zhèn）噪声、排气歧（qí）管处的（de）气流吹气噪声、废气（qì）喷注和冲击噪声、汽缸的亥姆霍兹（zī）共振噪声、卡门涡流噪声（shēng）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因素有：汽缸压力（lì）、排气门直径、发动机排量及排气门开启特（tè）性等。对同一台发动（dòng）机来说，发（fā）动机转速和负荷（hé）是影响其排气噪声的（de）主要因素。

　　3、冷却风扇（shàn）噪声：

　　风扇噪声由旋转噪声和湍流（liú）噪声构成（chéng）。旋（xuán）转噪声是由于（yú）风扇的叶片（piàn）周期性地切割空（kōng）气，引起空气的压力脉动产生（shēng）的，以叶片通过频率为（wéi）基频，并伴有（yǒu）高次谐波。湍流噪声是由（yóu）于风扇运（yùn）动导致的周围空气发生湍流（liú）脱体，使空气发生扰动（dòng），形成气体（tǐ）的压缩与稀疏（shū）过（guò）程而形成的，是一个宽频（pín）带噪声。

　　冷却风扇噪声受（shòu）转速的影响（xiǎng）大，转速提高（gāo）一倍可导（dǎo）致（zhì）其声（shēng）级增加10~15dB（A）。在低速时（shí）风扇噪声要比发（fā）动机噪声低很多，而在高速时（shí），往往会成为主要的噪声源。目前我公司使用的柴油发动机转速多为1 500转/分钟（zhōng），属于高（gāo）转速油机。

　　（二）、 表面辐射（shè）噪声：

　　燃烧噪声和机械噪声很（hěn）难严格区分，通常将（jiāng）由于气缸（gāng）内燃（rán）烧所形成的压力振动通过缸盖、活塞-连杆-曲轴-机体向外辐射的噪声称之为燃烧噪（zào）声。将活塞对缸套的撞击，正时齿轮、配气机（jī）构、喷油系统等运动件之间的机械撞击振动（dòng）而（ér）产生的噪声叫（jiào）作机（jī）械噪声。一般直喷式柴油（yóu）机燃（rán）烧（shāo）噪（zào）声要高于机械（xiè）噪声，而非直喷式柴油机的（de）机械噪声则高于燃烧噪声，但是低速（sù）运转时（shí）燃烧噪声都高于机械噪声。

     二、 解决噪声的控制措施：

   （一）、空气动力噪声控制（zhì）：

　　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（cì）要声源。而当其（qí）它声源（yuán）得到进一步控制后，进气噪声（shēng）有可能成（chéng）为主要声源，这时需考虑采用性能良好的进气消声器，通常进（jìn）气消声器要和空气滤（lǜ）清器结合，进行一体化设计，既能满足进气和滤清方（fāng）面的要求，又可使进（jìn）气（qì）噪声得到（dào）有效的控制（zhì）。

　　2、 排（pái）气噪声控制：

  　控制排（pái）气噪声有效的方法是加装排气消声器，实际情（qíng）况往往是降噪效果不很理想。分析原因主要是消声器结构设计不甚合理以及加工工艺存在问题，后（hòu）一个问（wèn）题可以通过提高工艺水平加以改善；前一个问题则涉及消声器的设计思路。通常消声（shēng）器设计（jì）主要凭经验（yàn），一些设（shè）计计算（suàn）程（chéng）序是在一些理想假设条件下进行的，而在这（zhè）些假设中实际影响大的是忽略气流的存在，而且是高压、高温、高速脉动气流的存（cún）在。此种状态的气流将会影响消声器内部的（de）声场分（fèn）布、声速、声的传播规律等，特别（bié）是气流速度（dù）影响更（gèng）大。气流影（yǐng）响消声器性能的主要原因是发动机（jī）排气（qì）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（yuán）件，进而激（jī）发振动辐射噪声（shēng）。当消声器结构参数选择不当，或（huò）结构不合理，或加工工艺存在问题（tí）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（jiā）大消声器的压力损失也会造成消声性能下降。

　　（二）、发动机表面辐射噪声的控制：

　　发动机表面辐射噪声（燃烧噪声（shēng）和机械噪声）的控制（zhì）要受到发动机性能方面的种种限制，从技术角度讲难度很大，且降噪量有限。实践（jiàn）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，从而降低整机噪声。控制的（de）基本措施是（shì）增（zēng）加结构刚度和阻（zǔ）尼，使得在（zài）同样的（de）激振力作用下减少结构表面响应。与此同时，减少（shǎo）辐射噪声的表面面积（jī），也是控制辐射（shè）噪声的有效措施。

    （三（sān））、 综合控制噪声思路的实际应用：

　　通常一台500 kW进口机组，机房内的噪（zào）声可达105~108 dB(A)。在不经（jīng）过治理的情况下，机房外（wài）环境噪声为70~80 dB（A）或更高，相同功率参数的国产（chǎn）机组噪声则更大些。目前我国在考核环境噪（zào）声（shēng）是否（fǒu）达标时采用《城市区域环境噪（zào）声标准》或《工业企业厂（chǎng）界噪声标准》，在标准中对（duì）应不同区域有不同的噪声限值。一般在城区多为一类（lèi）区，限值标准（zhǔn）昼间为55 dB（A），夜间为45 dB（A）；在郊区多为二（èr）类区域，相应的限值标准昼间为60 dB（A），夜间50 dB（A）。从对比数据可（kě）以看出，需要的降噪幅度很大，对应的控制技（jì）术难度也很大。

　　在实际工作中，由于我（wǒ）公司所选用的都是（shì）配置好的发动机（jī）整机，机组（zǔ）本身采取控制措施难度很大，而且不现实。考虑（lǜ）到油（yóu）机运转过程中一般主要是其噪声（shēng）污染周围环境，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。选择的方案应（yīng）能作到既要有效（xiào）地降低环境噪声，又要组织好机房内的空气流动，满足发电（diàn）机组运行需要的空气流量，以保障（zhàng）机组的正常工作。单纯降低噪音的外泄而牺牲油机房内的空气流量会造成油机表面冷却不均匀，减少油（yóu）机的发电容量，影响正常（cháng）使用。经过多年（nián）来与环保部门的合（hé）作，对油（yóu）机房进行消噪声处理，积（jī）累了一些治（zhì）理经验，主要是必须根据具体（tǐ）的（de）机房项目来确定（dìng）相应的控制方案，这其中应考虑（lǜ）机房所（suǒ）在区域的（de）环境标（biāo）准，机房围护结构形式及油机机型、功率、冷却风量（liàng）等（děng）因素。综合控制（zhì）的核（hé）心是等隔声概念，即用一（yī）封闭的（de）围护结构将机组与外界隔离开来，减少声源对外的声辐射。所谓等隔声概念（niàn）就（jiù）是整个（gè）围护结构的各个部分（如土（tǔ）建结构部分和门、窗等部（bù）分）的隔声量应相当。为机房与外界相通而预留的通道（如冷却风扇出口、发动机排气出口、机房通风换气口等）必（bì）须设计成消（xiāo）声通道，其插入损失也应（yīng）与围护结构的隔声量相当，只有这（zhè）样做才可保证机房外的环境噪声达标。　　我们仍以一台500 kW进口机（jī）组为例，油机房室内墙面设计为贴吸音板（bǎn），同时用吸音（yīn）板吊顶，经过这样的吸声处理后既增加了围护结构的隔（gé）声量，又可降低油（yóu）机房内的混响声，一般可有3~5dB（A）的效果。对于发动机噪声中的高频噪音，因其波长短，采（cǎi）用阻挡的（de）方式即可达到目的。由于发动机噪声中低频成分（fèn）更（gèng）为丰富，单纯阻挡不（bú）能达到满意效果，因此消声通道应选用阻抗复（fù）合结构，借助抗（kàng）性结（jié）构的消声特性来控制低频噪声的传播。经过有效控制的机房噪声都可在保证机组正常运转情况下满足相应的（de）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实。

　　现由于电话局油（yóu）机房没有统一的标（biāo）准，在土建施工（gōng）阶段因土建设计单位（wèi）对通信电源设备的性能了解得不透彻，造成油机房布局和进、排风口安排不合理，在后期对油机房进行（háng）消噪音处理时难度（dù）加大和投资量增（zēng）多。例如我们以前治理过的某个油机房（fáng）其进风口外为防火通道，不（bú）能占用，进风消音（yīn）器只能安装在油机房内，而油机房内部空间设计又过小，就造成（chéng）进风消音器距发电机（jī）组过近，维（wéi）护人员操作起来很不方便。为减少上述问题的（de）出现和节约（yuē）消噪音处理时（shí）的投资（zī），通过总结以往的工作经验，建议今（jīn）后油机房建设好采用以下方案：尽量减少油机房门和窗户的（de）数量，避免油机噪声（shēng）的泄漏；尽量加大油机（jī）房进风口距油机基础（chǔ）的距离，延（yán）长消音距离，好（hǎo）建设进风小室；在油机排风口外增加扩张室并尽量延长油机房扩张室的排风（fēng）距（jù）离。

　　若能采用以上方案可以使油机房布局更规范、更合理，后期消噪（zào）音控制更加简便，使施工模式化，便于管理工作，在（zài）投资更少的情况下，达到（dào）环保要求（qiú）。

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