新聞主題	防治柴油發電機組噪音的方法

 

摘要：柴油發電機組其產生噪聲大概分為機械噪音、空氣動力噪音和電磁噪音等幾大類。其中機械噪音就是柴油發電機組在運行時，機械部件產生的摩擦、振動、撞擊產生的噪音；空氣動力噪音是氣流產生的頻率混雜、毫無規則、振幅不均勻的噪音；電磁噪音是由電機氣隙磁場作用域電機鐵芯產生的激振力所激發，氣隙磁場中高次諧波相互作用產生周期性的電磁力，導致發電機定子鐵心周期性徑向變化從而產生電磁噪聲。

 

一、噪聲治理的方法

 

      噪聲治理的方法有很多，基本上分為吸聲、隔聲、減振、阻尼、有源降噪等方法。圖1為隔音降噪機房的工程實際案例。

1、吸聲

      采用多孔材料，但一些薄板材料比如薄木板、鐵板同樣能起到吸收低頻的作用，通常在發電機房會采用薄板共振的方式吸收低頻。

2、隔聲

      通常用于柴油發電機組噪聲的傳播路徑上降低噪聲聲能，隔聲性能取決于材料的質量密度。但并不是簡單的材料堆砌就能起到好的降噪效果，比如厚度相同發兩塊鋼板并起來，隔聲量僅提高6分貝；因此聲學工程師的使命之一是研究使用不同組合的輕質材料，使得隔聲量大幅提升。

3、減振

      通常用于降低柴油發電機組噪聲源由于振動而引發的噪聲傳遞。通常金屬彈簧對中低頻有比較良好的減振效果，橡膠減振墊對高頻有比較好的減振效果。所以二者通常結合一起使用，從而有效降低全頻段的噪聲振動。

4、阻尼

      通常用于柴油發電機組噪聲源表面振動而激發的振動輻射噪聲，安裝阻尼材料將有效抑制振動的幅度，從而將降低噪聲聲能。

5、有源降噪

      有源降噪的原理是采集柴油發電機組噪聲源的聲頻信號，通過中央處理器運算激發信號發聲器產生一列振幅相同相位相反的聲波，與噪聲源的聲波相互抵消從而達到降噪的目的。

6、消聲器

      消聲器具體結構如圖2所示。通常用于柴油發電機組的排煙管降噪，當氣流通過消聲器時，聲波與消聲器內表面材質接觸，引發多孔材料內的空氣質點振動，從而將聲能轉化為熱能消耗掉。消聲器分為阻性消聲器、抗性消聲器，阻抗復合式消聲器等。用途較廣的時阻性消聲器，其降噪性能與風速、消聲器截面積、長度、填充吸聲棉的吸聲系數等因素有關。

 

圖1  柴油發電機組隔音降噪工程案例

圖2  柴油發動機消聲器內部組成

 

二、隔聲材料的性能

 

      墻面的隔音和吸聲材料組成如圖3所示，樓板天花的隔音和吸音材料組成如圖4所示。

1、材質

      隔音和吸音材料是一種用于減少外界聲音并吸收房間內聲音的一類材料。這些材料可以通過反射，分散和減少聲波的能力來隔離或吸收聲音。

（1）隔音材料通常由高密度，低振動和高剛性的材料制成，如聚合物，橡膠，玻璃，木材，巖棉和禮品纖維等。

（2）吸音材料則通常由多孔性材料制成，如海綿，聚酯纖維，羊毛和氟碳聚合物等。這些材料具有吸收聲波的特性，并將能量轉化為微弱的熱能。

2、質量定律

      設有一列平面波入射到一塊無限大均質薄板上。這是一個兩維聲場問題。現在引入兩個簡化條件：

（1）隔板很薄，可假設板兩邊法線方向媒質質點振速相等，并等于板的振速；

（2）隔音板的特性阻抗遠大于媒質的特性阻抗。對于空氣中的薄板，這兩條是完全符合的。

3、吻合效應

      吻合效應的產生是由于均質薄板都具有一定的彈性，在聲波的激發下會產生受迫彎曲振動，在板內以彎曲波形式沿著板前進。當人射聲波達到某一頻率時，板中彎曲波的波長入B在入射聲波方向的投影正好等于空氣中聲波波長久時，板上的兩波發生了共振，產生了波的吻合，此時板的運動與空氣中聲波的運動達到高度耦合，使聲波無阻礙地透過薄板而輻射至另一側，形成隔聲量曲線上的低谷，這個現象稱為“吻合效應”。

 

圖3  發電機房墻面隔音材料安裝圖

圖4  天花吊頂隔音材料安裝圖

 

三、具體施工措施

 

      單個設備的發電機房設計如圖5所示，三臺以上設備的發電機房設計如圖6所示。

1、出入門消音

      每個發電機房至少有一個以上出入門，從消音角度看，機房大門不應設置過多，一般情況下設置一個大門，一個小門，面積盡可能不超過3平方米，結構方面以金屬為框架，內部附設高強度隔音材料，外部為金屬鐵板，消音門與墻壁及門框上下可使用橡膠圈使其緊密配合。

2、進風系統消音

      因為柴油發電機組在工作時，必須要有足夠的朝氣才能維持正常的運行，一般發電機房的進氣系統應設置在發電機組風扇排風口的正對面，依據我們的經驗，進風采用強制進風方式，進風經過消音風槽被鼓風機抽入發電機房內。

3、排氣系統的消音

      大部分的柴油發電機都是采用水箱風扇進行冷卻，必須將水箱散熱器的熱量排出機房外，為避免噪音傳出發電機房外，必須對排風系統設置排風消音。

4、排風系統消音

      柴油機排風經排氣消音風槽進行消音后排出機房外仍有較高的噪音，排風必須經過機房外設置的消音風槽進行消音，從而將噪音降到最低限度，該消音風槽外部為磚墻結構，內部為吸音板。

5、排煙系統消聲

      柴油發電機工作所排放的廢氣產生一定的噪音，可以在發電機組的廢氣排放系統增設一個消音箱，同時對于排氣消聲管道均采用防火巖棉材料予以包扎，既可以減少發電機組熱量散發到機房內，又可以降低發電機組的工作震動，從而達到衰減噪音的目的。

 

圖5  單臺柴油發電機組消音降噪工程圖紙

圖6  多臺柴油發電機組隔音降噪工程圖紙

 

總結：

       通常一臺柴油發電機組，機房內的噪聲可達105~108dB(A)。在不經過治理的情況下，機房外環境噪聲為70~80dB（A）或更高，相同功率參數的國產機組噪聲則更大些。目前我國在考核環境噪聲是否達標時采用《城市區域環境噪聲標準》或《工業企業廠界噪聲標準》，在標準中對應不同區域有不同的噪聲限值。一般在城區多為一類區，限值標準晝間為55dB（A），夜間為45dB（A）；在郊區多為二類區域，相應的限值標準晝間為60dB（A），夜間50dB（A）。

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