柴油發電機室振動和噪聲影響評價

摘要：柴油發電機組在運轉過程中會對周圍環境產生振動和噪聲，為了合理評價某柴油發電機室的振動和噪聲環境，本文通過設計測量和評價方案以及數據處理給出了柴油發電機組基礎振動速度峰值、柴油發電機室內地面振動計權加速度級和所排放的噪聲等效值，并與相關標準所要求的振動容許值和噪聲限值進行了對比分析，評價結果是柴油發電機室的振動和噪聲排放滿足標準要求。本文給出的柴油發電機室測量和評價方案，也可拓展推廣到評價其他設備房間的振動和噪聲環境中去，從而給出全面合理的結論。

關鍵詞：柴油發電機;振動;噪聲;評價

中圖分類號： X827 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）03-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.006

Influence evaluation of vibration and noise in diesel generator room

Cao Jing

（Luoyang Environmental Monitoring Station，Luoyang Henan 471002，China）

Abstract：A running diesel generator set will bring vibration and noise to surrounding environment. In order to reasonably evaluate the vibration and noise environment in a certain diesel generator room， the peak vibration velocity of the diesel generator set foundation，the weighted vibration acceleration level of the ground in the diesel generator room and the emitted noise equivalent value are given from a design of measurement and evaluation scheme and data processing， then these values are compared with the vibration allowable values and noise limit values required in some relevant standards.The evaluation result shows that the vibration and noise emission in the diesel generator room meet the standard requirements.The measurement and evaluation scheme of diesel generator room given in this paper can also be extended to evaluate the vibration and noise environment of other equipment rooms with a comprehensive and reasonable conclusion.

Key words：Diesel generator;Vibration;Noise;Evaluation

柴油發電機作為一項重要的設備，已廣泛應用于日常生產、生活當中，涉及農業、工業、軍事等多個領域。柴油發電機是動力機器的一種，其在運行當中可能會帶來一些負面作用。首先，柴油發電機運行時會產生一定的振動，振動會作用于柴油發電機基礎，如果柴油發電機設計、生產或安裝不當就會對柴油發電機基礎造成損壞，這樣的不良結果又會導致柴油發電機使用壽命的減少，為了減少和避免該種事件的發生，我國出臺了強制性的規范[1]來指導動力機器基礎的設計;其次，柴油發電機運轉產生的振動通過基礎也會傳遞到柴油發電機室的地面或者其他位置，地面振動可能會引起周圍工作人員疲勞或者身體不適[2-4];最后，柴油發電機的運轉會帶來高強噪聲，它不僅會損傷操作人員的聽覺器官，導致各種疾病，降低勞動生產率，而且會造成周圍環境的噪聲污染。判斷柴油發電機運轉產生的振動和噪聲是否滿足要求，就需要進行測量和評價分析。

本文針對某一柴油發電機室，對柴油發電機基礎的振動值、柴油發電機室地面的振動值，以及柴油發電機室的噪聲值進行測量，綜合分析柴油發電機室的振動和噪聲環境，對其影響進行合理地評價。

1 測量和評價方案

所測量的柴油發電機從下到上依次為混凝土基礎，混凝土基礎上布置隔振器，而隔振器與放置柴油發電機的鋼制底座相連，那么該柴油發電機已進行了基礎隔振。參照國家標準《往復式內燃機驅動的交流發電機組第9部分：機械振動的測量和評價》（GB/T 2820.9-2002）、《建筑工程容許振動標準》（GB 50868-2013）、《機械振動與沖擊 建筑物的振動 振動測量及其對建筑物影響的評價和指南》（GB/T 14124-2009）的規定和方法等，對柴油發電機運轉時，基礎的振動值進行測量，鋼制底座需滿足隔振基礎的振動容許值要求。對于鋼制底座，測量點分別布置在鋼制底座長方體上表面的中心位置及上表面長方形的四邊中點處，共計5個測點，使用速度傳感器進行測量，測量時長1min。由于柴油發電機采用了基礎隔振，放置柴油發電機的鋼制底座的振動更接近于柴油發電機自身的振動[5]，可以參照國家標準《往復式內燃機驅動的交流發電機組? 第9部分：機械振動的測量和評價》（GB/T 2820.9-2002）的要求來進行評價，也可以參照國家現行標準《建筑工程容許振動標準》（GB 50868-2013）對發動機隔振基礎的具體要求來進行評價，后者比前者的要求嚴格，所以本文參照后者來評價隔振基礎的振動值。

對于柴油發電機室地面的振動值，主要是柴油發電機運行時會對進入或者工作在柴油發電機室的人員引起全身振動，根據全身振動作用可將振動控制界限分為舒適性界限和疲勞-工效降低界限。評價地面振動的標準本文采用建筑物內人體舒適性和疲勞-工效降低的容許振動值，具體參照國家標準《建筑工程容許振動標準》（GB 50868-2013）、《機械振動與沖擊 人體暴露于全身振動的評價 第1部分：一般要求》（GB/T 13441.1-2007）、《機械振動與沖擊 人體暴露于全身振動的評價 第2部分：建筑物內的振動（1Hz～80Hz）》（GB/T 13441.2-2008），測量點分別布置在柴油發電機室地面的中心，柴油發電機周圍的地面處，以及進入柴油發電機室的門口地面上，共計5個測點，每個測點測量時長為1min。

對于柴油發電機室的噪聲值測量和評價，參照國家標準《聲環境質量標準》（GB 3096-2008）、《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）、《建筑工程容許振動標準》（GB 50868-2013）、《中小功率柴油機噪聲限值》（GB 14097-1993）來進行。主要測點布置在柴油發電機室內，以及柴油發電機室的室外門口處。柴油發電機室的隔音門存在開啟和關閉兩種狀態，因此，比較隔音門開啟關閉狀態下對噪聲的影響。房間內噪聲測量時，因為柴油發電機組是柴油發電機室最主要和最大的噪聲源，所以室內測點設在柴油發電機組周圍距任一反射面至少1m、距地面1.2m處;室外門口測量時，測點距離關閉狀態的柴油發電機室隔音門2m、距地面1.2m處。噪聲測試共計4個測點，每個測點測量時長1min。

2 數據處理

對于柴油發電機隔振基礎的振動值，即鋼制底座的振動值，通過儀器可以直接獲得其振動速度峰值。對于柴油發電機室的噪聲值，也可直接通過聲級計直接讀取，非常簡便。

對于柴油發電機室地面的振動值，通過儀器測得1/3倍頻程的振動加速度有效值，然后通過式（1）和式（2）進行數據分析，獲得振動計權加速度級，從而評估地面振動值是否滿足建筑物內人體舒適性和疲勞-工效降低的容許振動值。

式中，VL為振動計權加速度級;VALi為振動加速度級，計算公式見式（2）;ji為計權因子，分為豎向振動計權因子和水平向振動計權因子，可參照文獻[3][4][5]選取，具體數值見表1。

式中，ai為振動加速度有效值;ao為基準加速度，取值為10-6m/s。通過儀器測得各測點1/3倍頻程中心頻率對應的振動加速度有效值，然后運用式（2）進行振動加速度級的轉換處理，得出柴油發電機室地面振動的加速度級如表2～表6所示。

3 實驗結果與分析

3.1 隔振基礎振動分析

通過測試儀器獲得柴油發電機鋼制底座振動速度峰值如表7所示，根據前文的評價方案，《建筑工程容許振動標準》（GB 50868-2013）給出隔振基礎的容許振動速度峰值為20.0mm/s，表7中豎直向速度峰值和水平向速度峰值并不是出現在同一時刻，為了簡化評價，假使豎直向和水平向的速度峰值出現在同一時刻，那么各測點的最大振動速度峰值分別為17.3mm/s、15.1mm/s、19.9mm/s、19.8mm/s、17.6mm/s，都小于隔振基礎的容許振動速度峰值20.0mm/s，由此可以看出柴油發電機組的隔振基礎滿足振動要求。

3.2 地面振動分析

把數據分析得到的各測點振動加速度級，如表2～表6所示，代入公式（1），計算得到地面振動計權加速度級，如表8所示。柴油發電機室屬于生產操作區，根據前文評價方案，暴露時長1min的生產操作區容許振動計權加速度級分別為：舒適性降低界限，豎向為121db，水平向為116db;疲勞-工效降低界限，豎向為130db，水平向為126db。上述容許振動計權加速度級與表8中的數值進行比較，不難看出柴油發電機室室內地面振動滿足振動要求。

3.3 噪聲分析

通過儀器測得的各種工況的等效噪聲值如表9所示。首先，根據《聲環境質量標準》（GB 3096-2008）和《工業企業廠界環境噪聲排放標準》（GB 12348-2008）中聲環境功能區的劃分依據，柴油發電機室外走廊區域可被認為是3類聲環境功能區，該類區域的等效噪聲限值下限為55db。從表9可以看出，柴油發電機室的隔音門在開啟時，門外走廊處噪聲值是79.6db;隔音門關閉時，門外走廊處噪聲值是41.4db，近似達到了0類聲環境功能區的要求。說明柴油發電室的隔音門使得噪聲值有很大幅度的下降，使得該區域的噪聲值達到噪聲限值要求。其次，由表9可以看出，柴油發電機室內噪聲值可達到106.5db，該柴油發電機組為風冷發電機組，也并沒有超過《中小功率柴油機噪聲限值》（GB 14097-1993）對該類型柴油發電機噪聲限值為107db的要求，況且柴油發電室的噪聲值是所有噪聲源共同作用的結果，往往要比柴油發電機單獨產生的噪聲值要大。最后，建議柴油發電機組操作人員佩戴噪聲防護用品，在柴油發電機組開啟運轉正常后，馬上關閉隔音門離開柴油發電機室，可在柴油發電機值班室定時檢查柴油發電機的運轉情況。通過上述分析，柴油發電機室的噪聲排放滿足相關標準要求。

4 結論

通過制定柴油發電機室的測量和評價方案，經過現場測量、數據處理和分析，采用相關技術指標對柴油發電機室的振動和噪聲環境進行了評價，具體結論如下：

（1）采用振動速度峰值對柴油發電機組的隔振基礎振動值進行了評價，隔振基礎的測量值均小于容許值，滿足振動要求;

（2）從人體全身振動的舒適性界限和疲勞-工效降低界限出發，采用計權振動加速度級對柴油發電機室的地面振動進行了評價，地面振動滿足要求;

（3）采用等效噪聲值對柴油發電機室的噪聲環境進行了評價，噪聲排放標準滿足要求;柴油發電機室的隔音門對噪聲值得影響較大，隔音效果明顯。

參考文獻

[1]GB 50040-96 動力機器基礎設計規范[S].北京：中國計劃出版社，1996.

[2]GB 50868-2013 建筑工程容許振動標準[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[3]GB/T 13441.1-2007 機械振動與沖擊 人體暴露于全身振動的評價 第1部分 一般要求[S].北京：中國標準出版社，2007.

[4]ISO 2631-1：1997 Mechanical vibration and shock-Evaluation of human exposure to whole-body vibration-Part 1：General requirements[S]. Switzerland： International Organization for Standardization， 1997.

[5]徐建.建筑工程容許振動標準理解與應用[M].北京：中國建筑工業出版社，2013.

收稿日期：2019-12-15

作者簡介：曹璟（1981-），女，碩士，工程師，研究方向為環境監測及環境污染防治。