北方廣電總前端機房柴油發(fā)電機室降噪研究

周劍　鄭慶剛　張翼等

摘要：本文針對廣電系統(tǒng)中總前端機房發(fā)電機組容量大，噪聲大，離居民區(qū)比較近的實際情況，研究了發(fā)電機組噪聲源的產(chǎn)生，提出了發(fā)電機組降噪優(yōu)化設(shè)計措施。根據(jù)發(fā)電機組噪聲源及其傳遞特點，提出了加裝消音器、消聲、綜合隔聲、吸聲等降噪措施。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機組；發(fā)電機室；降噪；吸聲；消音器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.117

柴油發(fā)電機組是廣電系統(tǒng)中省、市總前端機房必不可少的自備電源系統(tǒng)。目前，有線電視前端機房的自備電源系統(tǒng)大部分都在城市建筑物樓房的一樓或地下室，離居民區(qū)比較近，隨著國家環(huán)保法規(guī)的日益完善和嚴(yán)格，對于柴油發(fā)電機室的噪聲污染，提出了更高的環(huán)保要求。

1工程概述

北方廣電丁香湖總前端機房坐落在沈陽市的西北邊，是在鳳凰水城園區(qū)的會所上改建而成的省級總前端機房，離居民區(qū)比較近。總前端機房自備電源系統(tǒng)（柴油發(fā)電機組）共設(shè)置4臺自動快速啟動柴油發(fā)電機組，每臺柴油發(fā)電機容量為650kw。由于柴油發(fā)電機組使用過程中噪聲高達85～110dB左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)對環(huán)境噪聲的要求，《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》見表1。

本項目通過采用吸音玻璃絲棉，對柴油發(fā)電機房四周和頂棚進行了消音、吸聲降噪處理；采用安裝消音器和其他降噪裝置對進、排風(fēng)通道、排氣系統(tǒng)及機體自身震動等進行了隔聲、阻尼、減震等降噪處理，在確保柴油發(fā)電機組輸出功率的前提下，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)對環(huán)境噪聲的要求。

2噪聲源分析

柴油發(fā)電機組是多發(fā)聲源的復(fù)雜機器，如圖1所示，其噪聲源均是由柴油發(fā)電機產(chǎn)生的，隨著機組尺寸和結(jié)構(gòu)形式、運轉(zhuǎn)工況的不同，各個發(fā)生源對總噪聲的影響是不同的，按照噪聲輻射方式，柴油發(fā)電機組噪聲可分為空氣動力噪聲、表面輻射噪聲。按照產(chǎn)生的原因，空氣動力噪聲又可分為進氣噪聲、排氣噪聲和冷卻風(fēng)扇噪聲；表面輻射噪聲又可以分為燃燒噪聲和機械噪聲。

2.1空氣動力噪聲

空氣動力噪聲是由于氣流受空氣動力擾動產(chǎn)生局部的壓力脈動，并以波的形式通過周圍的空氣向外傳播或與物體互相作用而形成噪聲。它是發(fā)電機組主要噪聲源，包括：進氣噪聲、排氣噪聲、冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)通道噪聲。

（1）進氣噪聲。柴油發(fā)電機組工作在封閉的空間內(nèi)，進風(fēng)通道直接與外界相通，由于空氣流速很大，氣流的噪聲和機組運轉(zhuǎn)的噪聲直接經(jīng)進風(fēng)通道輻射到外面。（2）排氣噪聲。排氣噪聲往往比柴油機本體的輻射噪聲高10-15，它是發(fā)動機噪聲中能量最大，成分最多的部分。排氣噪聲主要是由排氣門開啟時，氣門頭部出現(xiàn)一環(huán)形縫隙，廢氣在自身壓力和活塞沖擊的雙層壓力下以脈沖形式從縫隙中沖出，經(jīng)排氣口快速進入大氣。氣流在管道壁（特別是轉(zhuǎn)彎處）和管徑截面變化處形成能量很高、頻譜很復(fù)雜的噪聲。（3）冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)通道噪聲。風(fēng)扇噪聲是由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪聲是工作輪旋轉(zhuǎn)時，輪上的葉片打擊周圍的氣體介質(zhì)，引起周圍氣體的壓力脈動而形成的，對于給定的空間某質(zhì)點來說，每當(dāng)葉片通過時，打擊這一質(zhì)點氣體的壓力便迅速起伏一次，旋轉(zhuǎn)葉片連續(xù)地逐個掠過，就不斷地產(chǎn)生壓力脈動，造成氣流很大的不均勻性，從而向周圍輻射噪聲。

渦流噪聲又稱為紊流噪聲。它主要是氣流流經(jīng)葉片界面產(chǎn)生分裂時，形成附面層及漩渦分裂脫離，而引起葉片上壓力的脈動，輻射出一種非穩(wěn)定的流動噪聲。

2.2燃燒噪聲以及機械噪聲

燃燒噪聲由于燃料在氣缸內(nèi)燃燒時，氣缸內(nèi)壓力急劇上升而產(chǎn)生的動載荷和沖擊波的高頻振動引起，經(jīng)活塞、連桿、曲軸、機體以及氣缸蓋輻射傳播出去。

機械噪聲主要是發(fā)動機各運動零部件在運轉(zhuǎn)過程中由于運動慣性力和氣體壓力的周期變化引起的相互沖擊或震動而產(chǎn)生的，并通過機體向外輻射的噪聲，主要包括齒輪機構(gòu)噪聲、活塞的撞擊噪聲、配氣機構(gòu)噪聲、軸承噪聲、高壓油泵噪聲、機體振動噪聲等。

3發(fā)電機室降噪處理設(shè)計

3.1機組隔震

（1）基礎(chǔ)處理。機組底部為機房地面，地面混凝土厚度為≥200mm。本項目在地面已滿足機組靜荷重要求的前提下，又在每臺發(fā)電機組下面砌了200mm高的隔震地基。（2）安裝橡膠減振墊。機組運行產(chǎn)生的振動對建筑物的影響，采用安裝橡膠減振墊措施解決。發(fā)電機組放在橡膠減振墊及隔震地基上，橡膠減振墊20mm厚，每個機組放8個，隔振效率達到95%以上。

3.2機房的吸聲

發(fā)電機組工作噪聲會在機房內(nèi)彌漫，混響，為了使噪聲得以衰減，在機房的四周墻面及頂棚，安裝吸聲棉板，微孔鋁合金面板，來降低機房內(nèi)的噪聲。

在機房的四周及頂棚內(nèi)部為600 mm×600 mm輕鋼龍骨架，表層采用規(guī)格600×600mm，厚度為0.8mm防火多孔金屬鋁扣板，表層與機房頂層和墻壁四周之間夾雜50mm厚的防火吸音玻璃絲棉，通過消除混響聲的措離施來降低噪聲源的強度。

3.3進氣消聲

對進風(fēng)通道采用吸聲處理，通過進風(fēng)百葉與吸聲隔音屏的組合，防止噪聲從通風(fēng)道中泄露。在機組的進風(fēng)通道口部分設(shè)高效吸聲隔音屏，確保降噪效果墻外的進風(fēng)百葉窗加裝防鼠網(wǎng)。

3.4排氣噪聲

本項目的排氣降噪措施是采用波紋減震節(jié)和工業(yè)型消聲器的組合，大大降低了排氣震動和排氣噪聲的傳播，用帆布縫制的軟連接裝置連接機組散熱水箱和導(dǎo)風(fēng)罩，排風(fēng)口安裝鋁合金百葉窗和消聲器（消聲器內(nèi)裝100 mm厚消聲片，消聲片采用兩側(cè)鍍鋅穿孔板夾超細(xì)玻璃棉結(jié)構(gòu)）。消音器采用鋼支架對地支撐，其外層作隔熱處理。進、排風(fēng)口拆除墻體后對洞口上沿部分作槽鋼加固，百葉窗與墻體間作防水、密封處理。

3.5冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)通道消聲

控制冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)通道噪聲的方法，主要是設(shè)計一個由導(dǎo)風(fēng)槽和排風(fēng)降噪箱組成的排風(fēng)吸音通道。通過改變吸音材料的厚度、更換吸音材料（改變材料的吸音系數(shù)），排風(fēng)通道的長度、寬度等參數(shù)來提高吸音效果。在排風(fēng)井內(nèi)加設(shè)消音插片以阻尼噪音向地上傳播，并在排風(fēng)井四周墻壁制作吸音處理，在設(shè)計排風(fēng)吸音通道時，為了防止排風(fēng)口風(fēng)阻增大而導(dǎo)致排風(fēng)噪聲增大和機組高水溫停機，排風(fēng)口的有效面積必須滿足機組散熱的需要。

4檢測點位

分別從4個點位對柴油發(fā)電機室的噪聲進行檢測，檢測點位如圖2所示。

5檢測效果

按照以上位置對該項目備用柴油發(fā)電機室進行了噪聲源的檢測，檢測結(jié)果均達到了國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，檢測結(jié)果詳見表2。

由上表可知：經(jīng)過隔聲、消音、吸聲、減震等降噪處理后，道路晝間最大值為56.8dB（A），夜間最大值為46.5 dB（A），園區(qū)（鳳凰水城）東、西、南晝間最大值為52.9 dB（A），夜間最大值為43.5 dB（A）《符合工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB12348-2008）國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

6結(jié)論

柴油發(fā)電機組降噪的最根本方法是從聲源入手，但從經(jīng)濟效益考慮，在保證輸出功率的前提下，降低聲源噪音的方法費用很高，對于目前來說不是最優(yōu)的選擇。然而從降低對周圍環(huán)境的噪聲污染角度出發(fā)，本文介紹的隔聲、吸聲、消聲、隔震等降噪技術(shù)，取得了非常好的降噪效果。