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新闻主题	详解柴油发电机组噪声治理技术措施

 

摘要：柴油发电机因其强大的动力受到广泛应用，但是在柴油发电机的使用过程中不可避免会产生较大的噪音。如果噪音大到足以分散我们的注意力，那机组噪音已经影响到日常生活。因此，在企业生产的工作中，如果没有经过降噪处理，通常会听到柴油发电机组发出来的噪声；当然如果机房位于地下室或者距离较远的独立机房，可能会被我们忽略它的噪声，但是大部分或多或少会影响工作人员的状态。康明斯公司在本文中对于机械噪音方面复述了国家定义和要求，并且介绍了柴油发电机组噪声解决方法。

 

一、噪声允许限值

 

1、国际标准

（1）ISO标准

      国际标准组织（ISO）曾提出为保护人耳听力，在每天工作8h情况下允许的连续噪声为90dB（A）；工作时间为4h，允许值可提高3dB（A）；任何情况下都不允许超过115dB（A）。

（2）美国环境保护局（EPA）：

      美国EPA制定了针对不同地区和用途的噪音限制标准。根据EPA标准，发电机房的噪音限制通常是以分贝（dB）为单位的A声级。具体的噪音限制取决于发电机房的用途和所在地区的规定。

（3）欧洲标准（EN）：

      欧洲标准化组织（CEN）发布了针对发电机房噪音的标准EN 20014-1。该标准规定了不同类型发电机房的噪音限制，包括室内和室外发电机房。

（4）国际电工委员会（IEC）：

      IEC发布的标准IEC 60034-9针对发电机组的噪音进行了规定。该标准定义了发电机组的声功率级别和声压级别，并提供了相应的测试方法。

2、国标要求

（1）对柴油机噪声的允许标准，国内在1986年发布了国家标准GB259-86《中小功率柴油机噪声限值》（1987年3月1日实施）。对单缸机规定，水冷式标定功率Neb≤9.5kW（约13马力），噪声功率极限值Lω（A）≯107dB（A）；Neb>9.5kW，限值Lω（A）≯109dB（A）；风冷机限值Lω（A）≯110dB（A）。

（2）国家标准GB 12348-90和GB 12349-90对环境噪声的要求：二类标准（适用于居住、商业、工业混杂区及商业中心区）昼间60dB(A)、夜间50dB(A)；三类标准（适用于工业区）昼间65dB(A)、夜间55dB(A)。

      据估算，非增压四冲程柴油机的进气噪声比表面噪声大5～6dB，增压柴油机的进气噪声往往是发动机整机最强的噪声源。进气噪声与进气系统的设计有密切关系。增压柴油机的进气噪声主要与增压器的压气机有关。非增压柴油机的进气噪声随转速的提高而迅速增强，但与负荷的变化基本上无关。这是由于转速提高后，吸入空气的流速增大，进气管入口处空气压力脉动的强度和频率随之提高的原因。

 

二、机械噪声定义和分类

 

1、机械噪声

      机械噪声，指的是由于柴油发电机组运转时，部件间的摩擦力、撞击力或非平衡力，使机械部件和壳体产生振动而辐射噪声。机械噪声按声源的不同可分为 3类：空气动力性噪声、机械性噪声、电磁性噪声。

（1）机械噪声是由于柴油发电机组运转时，部件间的摩擦力、撞击力或非平衡力，使机械部件和壳体等发声体产生无规律振动而辐射出的噪声。

（2）机械噪声的特性（如声级大小、频率特性和时间特性等）与激发力特性、物体表面振动的速度、边界条件及其固有的振动模式因素有关。

（3）提高机器制造的精度，改善机器的传动系统，减少部件间的撞击和摩擦，正确地校准中心调整好平衡，适当地提高机壳的阻尼等，都可以使机械振动尽可能地减低，这也是从声源上降低噪声的办法。

2、机械噪声按声源的不同的分类

（1）空气动力性噪声：

      由气体振动产生，如排烟管、排风等产生的噪声。

（2）机械性噪声：

      由固体振动产生，如齿轮、轴承和壳体等振动产生的噪声；

（3）电磁性噪声：

      由电磁振动产生，如发电机等产生的噪声。

 

三、机房控制噪声原理

 

      金属弹簧减振器是一种应用很广的隔振装置，其力学性能稳定，能承载较重载荷，压缩范围宽，而且系统的固有频率低，因此，在大机组的隔振，明显地优于其他种类的隔振元件。缺点是自身固有阻尼小，容易传递高频振动，有可能使系统共振。

② 橡胶减振器

      橡胶减振器也是工程上常用的一种隔振装置。橡胶适用于受压场所，其结构简单，性能可靠，安装方便。但橡胶隔振器导热性差，随着使用期的增加而变硬，因此，在选用橡胶减振器时，应选用耐油耐酸碱型。

      在机房安装中，以下地方需隔振处理：机组与基础、机组与连接的管道、管道（一次消声器）与楼板的固定。

2、吸声

①  声波在传播过程中，遇到各类材料时，会发生一部分声能被反射，一部分声能被吸收现象。通过对声能的吸收，降低机房内的混响声，从而达到整体降低噪声的效果。

② 利用吸声材料或吸声结构来吸收声能以降低噪声。某种材料或结构具有吸收声能的能力，则这材料或结构就称为吸声材料或吸声结构。吸声材料和吸声结构的种类，主要有多孔材料、亥姆霍兹共振器、穿孔板吸声结构（包括微穿孔板吸声结构）、薄板共振吸声结构、柔顺材料等。

③ 发电机组的噪声级一般在94dB@7m，安装于四面光滑的机房内，机房内的噪声级可达到103～105dB（A）@1m，因此，在机房的四周墙体及天花作吸声体，吸收部分声能，减少由于声波反射产生的混响声。

3、消声

      在声波入射到多孔材料时，即可激起小孔或纤维的空气运动，紧靠孔壁或纤维表面的空气，因孔壁的影响，产生粘滞作用，使声波与多孔材料产生摩擦使声能转化热能，从而得衰减。机房作为一个相对密闭的环境，进、排风口作阻性消声器，降低噪声的外泄。消声器的消声量可达25dB/米。

4、隔声

      隔声即用构件将噪声源和接收者分开，隔离空气噪声的传播，从而降低噪声污染程度。  其原理是声波在空气传播过程中，因扩散与障碍物的阻挡作用，声能影响局限于声源附近，从而起到隔绝噪声源的作用。采用适当隔声设施，能降低噪声级20dB（A）～50dB（A）。这些设施包括隔墙、隔声间、隔声罩、隔声门（如图3所示）和隔声窗（如图4所示）等。

 

图3  发电机房隔声门结构示意图

图4  发电机房观察窗隔音措施示意图

 

四、治理措施

 

      根据康明斯发电机组噪声治理原则，经过综合分析，采用下列噪声治理措施。

1、机房土建要求

      发电机房总体布置如图5和图6所示。由柴油发电机组的噪声频谱可知，要达到噪声治理要求，机房的墙及屋顶的隔声量必须达到65（A）的要求。由有关资料可知，采用240mm砖墙、双面抹灰，隔声量可达52.6（A），虽然达不到上述要求，但其不足部分可通过发电机组机房室内吸声来实现。

 

图5  柴油发电机房布置俯视图

图6  柴油发电机组降噪措施布置图

 

2、消防门的隔音处理

      为减少噪声，隔声门宜采用双层钢板，内侧进行阻尼处理，内填充吸声材料，并做成门斗形式，采用两个隔声门。

3、室内的吸声处理

      由于柴油发电机组安装在密闭式的房间内，因此其混响声比较严重，必须在室内作吸声处理。顶部加吸声吊顶，四周采用厚岩棉，作吸声材料，容重80~100kg/m3，中空，外加微穿孔铝板，吸声面积约占室内总面积的70％，经估算其吸声量约为12dB（A），这样可弥补隔墙隔声量的不足。

4、进、排风道的消声设计

      一般柴油发电机组排风量为8000m3/h左右，进风量为100000m3/h左右，为了提高进、排风的消声效果，在设计消声道尺寸时，应保证进、排风的速度小于5m/s，以减少再生噪声的影响。本设计采用片式长方形消声结构，为了消除低频噪声，消声片厚度取100mm，消声道的长度取5400mm，气流通道宽度取200mm，吸声材料为岩棉板，密度为80、100kg/m3。

      按吸声材料、吸声系数、消声器长度、通流截面等计算平均消声量为63.6dB（A）。考虑到室内消声处理，其进排风道消声量基本满足消声要求。

5、排气消声器的设计

      柴油机的排气噪声是整机噪声中贡献最大的声源。由于排气流为高温、高压、高速气流，要求消声器具有扩散、降速、变频或改变喷注气流参数等功能，才能使其具有明显的降噪效果。根据理论估算，消声器的消声量约为32.2dB（A），不能满足消声要求。再考虑到低频消声，故再增加两级扩张式消声器。由于机组排气噪声峰值频率为200Hz，另外考虑到低频段的影响，取两级扩张室的中心频率分别是125Hz和200Hz。经理论估算，两级扩张室消声器消声量为40dB（A）左右，这样排气消声量总值约为75dB（A），基本满足消声量要求。普通的消声器外形如图7所示，还有一些将催化器和消声器合为一体的复合式消声器，如图8所示。

 

图7  标准型排气烟筒模型图

图8  阻抗复合式消声器结构图.

 

6、地基隔振处理

      由于该发电机组距居民楼很近，发电机组工作时振动很大，直接影响到居民生活和休息，必须进行基础隔振处理。原发电机组所带金属弹簧隔振器不能满足要求，本设计采用质量隔振原理，制造一个大于发电机组质量4倍的刚性基础，机组安装在基础上，基座系钢筋混凝土结构，基础四周采用隔振沟，基础底部也采用10cm厚油毛毡进行隔振处理。基础经双层隔振处理后，当柴油发电机组工作时，在居民楼一层楼处，基本感觉不到有振动。

 

总结：

      康明斯发电机公司根据以往经验，柴油发电机组经噪声综合治理后，发电机组在正常运转时，其室内噪声可以从原来的115dB（A）下降到90dB（A）以下，室外噪声由115dB（A）下降为60dB（A）以下。在一般情况下，发电机组的噪声治理与机房的土建结构一起考虑，是发电机组噪声治理一种较经济和有效的途径。通过采用以上治理措施，不但使室外噪声级达到有关标准，同时室内噪声也有明显下降。

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