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)電機房內噪聲可以分為兩種，?種是柴發(fā)機組本?發(fā)出的噪聲，另外?種就是噪聲在機房內反射形成的噪聲場，這些都需要進?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)電機房的實際結構條件，本著環(huán)保、經濟、方便、實用、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題作了闡述，其它設計須按照柴油發(fā)電機降噪設計規(guī)范的要求進行。

 

一、噪音主要來源

 

1、空氣動力噪聲

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

2、電磁噪聲

      由發(fā)電機轉子在電磁場中高速旋轉產生的柴油發(fā)動機組噪聲。

3、燃燒噪聲和機械噪聲

      它們很難嚴格區(qū)分，通常將由于柴油發(fā)電機組汽缸內燃燒成的壓力波動通過缸蓋、活塞、連桿、曲軸、機體向外輻射的柴油發(fā)動機組噪聲稱為燃燒噪聲。將活塞對缸套的撞擊和運動件的機械撞擊振動而產生的柴油發(fā)動機組噪聲稱機械噪聲。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，其它結構采用實體單元Solid45來建立。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手：調整供油提前角進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始急劇上升期間的壓力升高率有密切關系，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。在本次研究進行之初，進行了供油提前角的選優(yōu)工作，通過一系列試驗，最終將供油提前角由原來的上止點前（BTDC）17°曲軸轉角（CA）調整為BTDC 13°CA，并且動力性能并未發(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，但動力性能卻發(fā)生很大變化。圖2為試驗過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(xiàn)，減小供油提前角可以減小噪聲，不過這種減小不是無限制的，當供油提前角減小到一定大小的時候，噪聲不會再下降。所以對供油提前角必須綜合考慮噪聲，動力性能以及排放特性等進行合理的調整。

 

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達到的，其作用機理為利用阻尼把扭轉振動能量轉變成熱能，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圖3。

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

3、改進油底殼

      通過噪聲源分析可以知道，噪聲主要是通過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行了改進，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，進而抑制油底殼呼吸運動向外輻射的噪聲。

      改進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，改進后的油底殼取得了較好的降噪作用，在3200r/min時，降噪量達到0.85 dB（A），隨著轉速的下降，降噪量也變得比較大，最大的時候能達到近1.5dB（A）的降噪量，能夠滿足降噪的要求，而且成本不會增加，達到經濟又實用的目的。

      經過以上各種方法的試驗，將各種改進全部在機器上實現(xiàn)，并進行最終的噪聲測試。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，改進前后噪聲相差平均在2dB（A）左右，最大差值為2.24dB（A）.而通過倍頻程分析可知，改進后的整機噪聲在各個頻率段都取得了一定的降噪效果，而兩次試驗的柴油機動力性能相差不大，改進前后扭矩測量值見圖6所示。通過以上比較可以發(fā)現(xiàn)，降噪所采取的各種措施是得力的，能夠滿足降噪的要求。

 

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

 

三、降噪措施

 

1、降噪機房的目的

      隨著中國社會經濟的飛速發(fā)展，人民群眾的生活水平不斷提高，建筑技術水平也不斷的提高，城市建筑向著規(guī)模大、樓層高的方向發(fā)展，進而對建筑供電的可靠性要求越來越高。社會的信息化、建筑的現(xiàn)代化，使建筑對供電系統(tǒng)的依賴程度也越來越大，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濟安全、熱效率高、性能可靠穩(wěn)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，自然通風條件不良，進排風口的布置往往受到限制，給發(fā)電機房設計帶來一系列不利因素，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、排風口的靈活處理便成為噪聲治理設計中極其關鍵的環(huán)節(jié)。

      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，針對機房的實際結構條件，做到環(huán)保、經濟、方便、實用、可靠。機房的進、排風一般采用軸向通風方式，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手，康明斯發(fā)電機廠家提醒您可以采用一些常規(guī)的降低噪聲的技術，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，風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)電機組冷卻風機噪聲時，必須考慮兩個問題，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，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機噪聲降低之后，剩下來的主要噪聲源是電機械噪聲，采用的方法是除必要的與觀察室相連接的內墻觀察窗之外，其余窗戶均除去，所有孔、洞要密實封堵，磚墻墻體的隔聲量要求要40db以上。機房門窗采用防火隔聲門窗；機房隔聲處理之后，要解決機房內通風散熱問題，進風口應與電機組、排風口設置在同一直線上，進風口應配以阻性片式消聲器，由于進風口壓力損失亦在容許范圍之內，可以使機房內進出風量自然達到平衡，通風散熱效果明顯；機房內除地面外的五個壁面可作吸聲處理，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，會使柴油發(fā)電機組停機時機房內的空氣得不到對流，房內的高溫亦不能及時降下來，可采用低噪聲軸流風機，再配上阻性片式消聲器就可以解決問題。柴油發(fā)電機組安裝前，應嚴格按廠家提供的有關資料進行隔振處理，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，無法使廠界噪聲級達標。對因超標而要求治理的現(xiàn)有電機組，必須實測機組附近地面的振動情況，如果振感明顯，則先要對柴油發(fā)電機組進行隔振處理。

 

四、結論

 

（1）通過噪聲源識別可以發(fā)現(xiàn)，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；而通過表面輻射噪聲識別發(fā)現(xiàn)油底殼、缸蓋罩等薄壁件是降噪的重點。

（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）對薄壁件進行改進可以抑制表面振動的發(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進行線性疊加，各種方法綜合應用涉及到參數(shù)匹配的問題，這在降噪研究中尤為重要。 

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