柴油發電機組噪聲控制研究

褚向前 李志遠

合肥工業大學機械與汽車工程學院，合肥 230009

柴油發電機組噪聲控制研究

褚向前 李志遠

合肥工業大學機械與汽車工程學院，合肥 230009

柴油發電機組噪聲強，發熱量大。針對此，采用隔聲、吸聲、消聲、通風散熱等具體措施。實踐證明: 方案設計合理，達到了預期的降噪效果，符合工業企業噪聲排放標準。

柴油發電機組;隔聲;消聲;噪聲控制

中文分類號：TB535

diesel generator set; sound isolation; noise elimination;noise control

煤層勘探工作現場的勘探設備通常由柴油發電機組、鉆機、打漿機等組成。這些設備在工作時，都會發出強烈的噪聲。經實地測量，柴油機的噪聲為98dB(A)，柴油發電機組噪聲為101.1dB(A)，鉆機的齒輪噪聲為95.3dB(A)。設備的噪聲不僅影響操作工人的身體健康，同時也對周圍的住戶環境造成了污染。為此，某集團地質勘探處特建立“柴油發電機組的噪聲控制研究”項目，以實現保護工人健康、降低環境污染的目的。項目的重點是對柴油發電機組的噪聲進行控制與隔離。在地質勘探處使用的柴油發電機組有兩種，一種發電機輸出功率是250kW，另一種是160kW。由于160kW 柴油發電機組經常使用，故本項目的工作在160kW 柴油發電機組進行。另外，原消聲器結構十分簡單，其消聲量必須加強。因此，項目的主要措施是采取隔聲和改進消聲器。

1 噪聲源分析

柴油發電機組的主要噪聲源有風扇噪聲、排氣噪聲、燃燒噪聲、機械噪聲和電磁噪聲等。風扇噪聲是由旋轉的葉片周期性地擊打空氣質點產生的噪聲,一般以中頻噪聲為主,當柴油機安裝有消聲器時,風扇噪聲便是重要的噪聲源。排氣噪聲是柴油機排氣管排出高溫高速脈動氣流時產生的噪聲,排氣噪聲的頻率以低頻為主,并與負荷、轉速有關。燃燒噪聲是混合器燃燒產生的缸內氣體里引起的結構振動通過外部和內部傳遞途徑傳到內燃機表面，并由內燃機表面輻射形成的。機械噪聲是由于氣體壓力及機件的慣性作用，使相對運動零件之間產生撞擊和振動而激發的噪聲．機械噪聲主要包括活塞的敲擊噪聲、齒輪機構噪聲、配氣機構噪聲、軸承噪聲、高壓油泵噪聲、不平衡慣性力引起的機體振動和噪聲等。電磁噪聲是由電磁場交替變化而引起某些機械部件或空間容積振動而產生的[1,2]。

2 噪聲治理措施

噪聲治理措施為設計隔聲間和改進消聲器。

2.1 設計隔聲間

隔聲間設計為防雨隔聲間，在隔聲間內可以并排安裝兩臺柴油發電機組。主體是可拆卸的通風隔聲間，隔聲間內部可容納2臺160kW的柴油發電機組。通風隔聲間由安裝骨架、地面骨架、吸隔聲壁板、吸隔聲天棚、防雨頂板、隔聲門、片式通風吸聲壁、觀察窗等部分組成，圖1為其示意圖。

圖1 隔聲間方案示意圖

圖2 吸隔聲頂板組成結構示意圖

在圖1中，地面骨架是整個隔聲間的基礎，隔聲間的安裝框架和片式通風吸聲壁等組件都支撐在地面骨架上。地面骨架由70方鋼焊接的5個框架組成。安裝框架用于支撐吸隔聲壁板、隔聲門、吸隔聲天棚、防雨頂部和片式通風吸聲壁。安裝框架由70方鋼焊接的底部框架、門架和橫架等組成。吸隔聲頂板是隔離聲音傳播的主要構件，它的外表面是2mm厚鋼板，內表面是1.2mm厚穿孔板，中間由多種隔聲材料和吸聲材料制成，具有良好的吸聲、隔聲雙重作用。其結構示意圖見圖2。隔聲窗位于隔聲壁板上，用來進行巡檢檢查。在一面吸隔聲壁板側安裝有雙扇隔聲門，隔聲門的隔聲量為30dB。吸隔聲天棚結構類似于吸隔聲頂板，在吸隔聲天棚的下方安裝4盞日光燈用于照明。片式通風吸聲壁由吸聲片、吸聲外框組成，它位于整個隔聲間的兩端，它既起到隔聲的作用，又能允許散熱氣流的通過。

2.2 改進消聲器

圖3 原有消聲器

原有消聲器是結構十分簡單的擴張式抗性消聲器，如圖3所示，其尺寸見圖4，根據其尺寸對原消聲器進行的消聲特性分析如下：

圖4 原消聲器結構尺寸

圖5 兩級消聲示意圖

經計算，原消聲器的擴張比m = 6.25，在120Hz頻率處可有接近10dB(A)的最大消聲量，但在其他頻率處消聲都變差，尤其是在258Hz、515 Hz、773 Hz…等頻率處消聲量都是0dB(A)，即不起消聲作用，原消聲器的平均消聲量不到6 dB(A)。

根據以上分析，采取以下改進措施：

2.2.1 將原純擴張式抗性消聲器改為阻抗復合式消聲器；

2.2.2 將原單級消聲改為兩級消聲，即在排氣口安裝2個消聲器，如圖5。

改進后的平均消聲量達到20dB(A)，消聲頻率特性曲線平直，即消聲頻率范圍變寬為40～20000Hz，沒有消聲“盲點”。

3 結束語

使用1級聲級計（帶有防風罩），距離隔聲間各壁面1m處測量噪聲聲壓級，將測量結果進行平均即得平均聲壓級，測得的平均聲壓級小于85dB(A)。該噪聲控制裝置既滿足了柴油發電機組的通風散熱要求和工作供氧要求，又方便檢修、觀察。本文對柴油發電機組噪聲從傳播途徑上進行控制治理。對于噪聲源的控制，如提高發動機制造加工工藝水平，降低柴油機的機械噪聲、電機的電磁噪聲等主動控制技術需深入研究。

[1]Liu Guang-pu，Pan Hong-xia．Measurement and Analysis of Noise Characteristics for Diesel Engine[C]．IEEE 3rd International Conference on Mechatronics．2006

[2]張曉宇,儀垂杰.主、被動噪聲控制的實驗研究[J].噪聲與振動控制，2011,（3）：145～148

The Noise Control of Diesel Generator Set

Chu Xiangqian ，LI Zhiyuan School of Machinery and Automobile Engineer，ingHefei University of Technology，Hefei 230009，China

The noise of diesel generator set is very strong and its heat is very large.The comprehensive noise control treatment measures through applications of sound isolation,sound absorption,noise elimination,ventilation and heat dissipation are propo．sePdroject practice shows that the scheme is reasonable, the desired results are already achieved and the Industrial enterprises noise emission standard is met.

B

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.064

褚向前(1975-)，男，安徽省六安市人，博士生，講師。