如何控（kòng）製柴油發電機機組噪聲？

中國柴油發電機組網報（bào）道：柴油發電機組噪聲往往成（chéng）為周圍（wéi）環境噪聲（shēng）的主要汙染（rǎn）源。當前社會對環保要求越來（lái）越高（gāo），如何有效地控製其噪（zào）聲汙染是一項有難度，同時又具有很大推廣價值的工（gōng）作，這也是我們環保的主要工作，應得到更多的（de）重視。為了做好這項工作，首先要對柴油發電機組噪聲的（de）構成進行了解（jiě）和分析。

    一、柴油發電機機組噪聲原因分析：

　　柴油機噪聲是一個（gè）由（yóu）多種聲（shēng）源構（gòu）成的複雜聲源，按照噪聲輻射方式，柴油機噪聲可以分為空氣動力噪聲和表麵輻射噪聲。按照產生的機理，柴油（yóu）機表（biǎo）麵輻射噪聲（shēng）又可以分為燃燒（shāo）噪聲和機械噪聲。其中空氣動力噪聲為主要噪聲源。

　（一）、 空氣動（dòng）力噪聲：

　　空氣動力噪聲是由於氣體（tǐ）的非穩定過程，即由氣體的擾動以及氣體與物體的相互作用而產生的。直接向大氣輻射的空氣動力噪聲包括：進氣噪聲、排氣噪聲、冷卻風扇（shàn）噪聲。

　　1、進氣噪（zào）聲：

　　進氣噪聲是柴油機的主要空氣動力噪聲之一，它是由進氣門的（de）周期性開啟與閉合而產生的壓力起伏變化而形成的（de）。當進氣門開啟時，在進氣管中產生一個壓力脈衝，而隨著活塞的繼（jì）續運動，它受到阻尼（ní）；當進氣門關閉時，同樣產生一個有一定（dìng）持續時間（jiān）的壓力（lì）脈衝（chōng）。於是產生了周期性（xìng）的進氣噪聲。其噪（zào）聲頻率成（chéng）分主要集中（zhōng）在200 Hz以下的低頻範圍。與此（cǐ）同時（shí），當氣流以高速流經進氣門流（liú）通截麵時，產生湍流脫體，導致高頻噪聲的產生，由（yóu）於進氣門通流截麵是不斷變化的（de），因此湍流噪聲具有一定的頻率範（fàn）圍，主要集中在1 000 Hz以上的高（gāo）頻範圍。進氣管空氣柱的（de）固有頻率與周（zhōu）期性進氣噪聲的主要頻率相一致時，空氣柱（zhù）的共振噪聲在進氣噪聲中也會較為突出。

　　對於采用渦輪增壓的發（fā）動機，由於渦輪增（zēng）壓器（qì）的轉速一（yī）般較高，因（yīn）此其（qí）進氣噪聲明顯（xiǎn）高於非渦輪增壓的發動機。渦輪增壓（yā）器（qì）的噪聲是由於葉片周期性地切割空氣產（chǎn）生的（de）旋轉噪聲和高速氣流形（xíng）成（chéng）的湍流噪聲而（ér）形成的，是（shì）一種連續性的高頻噪聲，主要分布在500~10 000 Hz的頻率範圍。目前我公司大部分采用渦輪增（zēng）壓的發動機。

　　進氣噪聲與發動機的進（jìn）氣方式、進（jìn）氣門結構、缸徑、凸輪型線等設計因素有關。對於同一台發動（dòng）機來說，受轉速（sù）的影（yǐng）響大，轉速提（tí）高一倍可導致進（jìn）氣噪（zào）聲增（zēng）加10~l5dB（A）。

    2、排氣噪聲：

　　排氣噪聲（shēng）是發動機噪聲中主要的聲源，其噪聲一般要比發動機（jī）整機噪聲高出10~15dB（A）。發動（dòng）機排氣屬高溫（800~l000℃）、高壓（3~4個大（dà）氣壓）氣體。排氣過（guò）程一（yī）般分為兩（liǎng）個階段，即自由排（pái）氣階段和強製排氣階段。發動機廢氣從排氣門高速衝出，沿著排氣歧管進入消聲器，後從尾管排入大氣，在這一過程中產生了寬頻帶的排氣噪聲。

　　排氣噪聲包含了複雜的噪聲成（chéng）分：以單（dān）位時間內排氣次數為基頻的排氣噪聲、管道內氣柱共振噪聲（shēng）、排氣歧管處的氣流吹氣噪聲、廢氣噴注和衝擊噪聲、汽缸的亥姆霍茲共振噪聲、卡門（mén）渦流噪聲及排氣係統內部的湍流噪聲等。

　　影響發動機排氣噪（zào）聲的主要因素有：汽缸壓（yā）力、排氣門直徑、發動機排量及排氣門開啟特性等。對（duì）同一台發動機來（lái）說，發（fā）動機轉速和負荷是影響其排氣噪聲的主要因（yīn）素。

　　3、冷（lěng）卻風（fēng）扇噪聲：

　　風扇噪聲由旋（xuán）轉噪聲和湍流噪聲構成。旋轉噪（zào）聲是由於風扇的葉片（piàn）周期性地切割空氣，引起空氣的壓力脈（mò）動產生的（de），以葉（yè）片通過頻率為基頻，並伴有高次諧波。湍流（liú）噪聲是由於風扇運動導致的周圍（wéi）空氣發生湍（tuān）流脫體，使空氣發生擾動（dòng），形成氣體的壓縮與稀疏過（guò）程而形成的，是一（yī）個寬頻帶噪聲。

　　冷卻風扇噪聲受轉（zhuǎn）速的影響大，轉速提高一倍可導致其聲級增加10~15dB（A）。在（zài）低速時風扇噪聲要比發動機噪聲低很多，而在高速時，往往會成為主（zhǔ）要的噪聲源。目前我（wǒ）公司使用的柴油發（fā）動機轉速（sù）多為1 500轉/分鍾，屬於高轉速油機。

　　（二）、 表麵輻射（shè）噪聲：

　　燃燒噪聲和機械噪聲很難嚴格區分，通常將由於氣缸內燃燒所形成的壓力振動通過缸蓋、活塞-連杆-曲（qǔ）軸-機體向外輻射的噪聲稱之為燃燒噪聲（shēng）。將活塞對缸套的撞擊，正時齒輪、配氣機構（gòu）、噴油係統等運（yùn）動件（jiàn）之間的機械撞擊振動而產生的噪聲叫作機械噪聲。一般（bān）直噴式柴油機燃燒噪聲要高於（yú）機械噪聲，而非直（zhí）噴式柴（chái）油（yóu）機的機械噪聲則高於燃燒噪聲，但是低速運轉時燃燒噪聲都高於機械噪聲。

     二、 解決噪聲的控製措施：

   （一）、空氣動力噪聲控製：

　　1、 進氣（qì）噪聲控製：

　　一般發動機均裝有空氣濾清（qīng）器，進氣噪聲即可有較大衰減，成為次要聲源。而當其它聲源得（dé）到進一（yī）步控製後，進氣噪聲有可能成為主要聲（shēng）源，這（zhè）時（shí）需考慮采用（yòng）性能良（liáng）好的進氣消聲器，通常進氣消（xiāo）聲器要和空氣濾清器結合，進行一體化設計，既能滿足進氣和濾清（qīng）方麵的要求，又可使（shǐ）進（jìn）氣噪聲得到有效的控製。

　　2、 排氣噪（zào）聲控製（zhì）：

  　控製排（pái）氣噪聲有效的方法是加裝排氣（qì）消聲（shēng）器，實際情況往往是降噪效果不（bú）很理想。分析原因主要是消聲器結構設計不甚合理以及加工工藝存在問題，後一個問題可以通（tōng）過提高工藝（yì）水平加以改善；前一個問題則涉及消聲（shēng）器的設計思路。通常消聲器設計主要憑經驗，一些設計計算程序是在一（yī）些理想假設條件下進行的，而在這些假設中實際影響大的是忽略氣流的存在，而且（qiě）是高壓、高溫、高速脈動氣流的存在。此種狀態（tài）的氣流將會影響消聲器（qì）內部的聲場分布、聲速、聲的傳播規律等，特別是氣流速度影響更大。氣流影響消聲器性能的主（zhǔ）要原因是（shì）發動機排氣的（de）高速脈（mò）動氣流再生噪聲，其次（cì）是（shì）這種氣流會衝（chōng）擊消聲器的管路、殼體、隔（gé）板等聲學元件，進而激發振動輻射（shè）噪聲。當（dāng）消聲器結構參數選擇不當，或結構不合理，或加工工藝存在（zài）問題時（shí），都會導致（zhì）消聲器消聲性能的下（xià）降，同時氣流速度過高也會加大消聲器的壓力損失也會造成消聲性能下降。

　　（二）、發動機表麵輻射噪聲的控製：

　　發動機表（biǎo）麵輻射噪聲（燃燒噪聲和機械噪聲）的控製要受到發（fā）動機性能方麵的種種限（xiàn）製，從技術角度（dù）講難度很大，且降噪量有限。實踐（jiàn）表明，在結構上采取措（cuò）施可以一定幅度地降低發動機的表麵輻（fú）射噪聲，從而降低整機噪聲。控製的基本措施是增加結構（gòu）剛（gāng）度和阻尼，使得在同樣的激振力（lì）作用下減少結構（gòu）表麵響應。與此同時，減少輻射噪聲的表麵麵積，也是控製輻射噪聲的有效措施。

    （三（sān））、 綜合控製噪聲思路的實際應用：

　　通（tōng）常一台500 kW進口機組，機房內的噪聲可達105~108 dB(A)。在不經過治理的情況下，機房外環境噪聲為70~80 dB（A）或更高，相（xiàng）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（qū）域環（huán）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（yù）有（yǒu）不同的噪聲限值。一般在城區多為一類區，限值標準晝間為55 dB（A），夜間為45 dB（A）；在郊區多（duō）為二類（lèi）區域，相應的限值標準晝間為60 dB（A），夜間50 dB（A）。從對比數據可以看出，需要的降噪幅度很大，對應的控製技術難度也很大。

　　在實（shí）際工作中，由於（yú）我公司所選用（yòng）的都是配置好的發動機整機，機組本身采取控製措施難（nán）度很大，而（ér）且不現（xiàn）實。考慮到油機運（yùn）轉過程中一般主要是（shì）其噪聲汙（wū）染周圍環境，因此，如何有效地控製機房內油機噪聲（shēng）對外輻射是一個非常現實而且（qiě）必須解決的問題（tí）。選擇的方案應能作（zuò）到既要有效（xiào）地降低環境噪聲，又要組織好機房內的空氣流動，滿足發電機組運行需要的空氣流量，以保障機組的（de）正（zhèng）常工作。單純降低噪（zào）音的外泄而犧牲油機房內的空氣流量會造（zào）成油機表麵冷卻不均勻（yún），減少油機的發電容量，影響正常使用（yòng）。經過多年來與環保部門的（de）合作（zuò），對油機房進行消噪（zào）聲處理，積累了一些治理經（jīng）驗，主要是必須根據具（jù）體的機房項目來（lái）確定相應的控（kòng）製方案，這其中應考慮機房所在區域（yù）的環境標準，機房圍護結構形式及（jí）油機機型、功率、冷卻風量等因素。綜合控製的核心是等隔聲概念，即用一（yī）封閉的圍護結構將機組與外界隔離開來，減（jiǎn）少聲源對外（wài）的聲輻射。所謂等隔（gé）聲概念就是整個圍護結構的各個部分（如土建結構部（bù）分（fèn）和門、窗等部分）的隔聲量應（yīng）相當。為機房與（yǔ）外界相通（tōng）而預（yù）留的通道（如（rú）冷卻風扇出口、發動機排氣出口、機房通風（fēng）換氣口等）必須設計（jì）成消聲通道，其插入損失也應與圍護結構的隔聲量相當，隻有這樣做才可保證機房外的環境（jìng）噪聲達標。　　我們仍以一（yī）台500 kW進口機組為例（lì），油機房室內牆麵設計為貼吸（xī）音板，同時用吸音板吊頂，經過這樣的吸聲處理後既增加了圍護結構的隔聲量，又可降低油機房內的混響聲，一般可有3~5dB（A）的效果。對於發動機噪（zào）聲中的高頻噪（zào）音，因其波長（zhǎng）短，采（cǎi）用阻擋的方式即可（kě）達到目的。由於（yú）發動（dòng）機噪（zào）聲中低頻成（chéng）分更為豐富，單純阻擋不能達到滿意效（xiào）果，因此消聲通道應選用阻抗複合結構，借助抗性結構的消聲特性來控製低頻噪聲的傳播。經過有效控製的機房噪聲都可在保證機組正常運轉情況（kuàng）下滿足相應的環保標準要求，達到晝間為55 dB（A），夜間45 dB（A）。這一點在我們以前的（de）工作中己（jǐ）得到證實。

　　現由於電（diàn）話局油機房沒有（yǒu）統一的標準，在土建施工階段因土建設計單位對通信電源設備的性能了解得不透徹，造成油（yóu）機房布（bù）局和進、排風口安排不合理，在後期對油機房進行消噪音處理時難度加大（dà）和投資量（liàng）增多。例（lì）如我們以前治理過的某個油機房（fáng）其進風口外（wài）為防火通道，不能占用（yòng），進風消音器隻能安裝在（zài）油（yóu）機房內，而油（yóu）機房內（nèi）部空間設計（jì）又過小，就（jiù）造成進風（fēng）消音器距發電機組過（guò）近，維護人（rén）員操作起來很不方（fāng）便。為減少上述問題的出現（xiàn）和節約消噪音處理時的投資，通過總結以往的工作經驗，建議今後油機房建設好采用以下方案：盡量減（jiǎn）少油機房門和窗戶的數量，避免油機噪聲的（de）泄漏；盡量加（jiā）大油機（jī）房進風口距油機基礎（chǔ）的（de）距離，延長消（xiāo）音距離，好建（jiàn）設進風小室；在油機排風（fēng）口外增加擴張室並盡量延長油機房擴張室的排風距離。

　　若（ruò）能（néng）采用以上方案可以使油機房布局更規範、更合理，後期消（xiāo）噪音控製更加簡便（biàn），使施工模式化，便於管理工作，在投資更少的情況下，達到環（huán）保（bǎo）要求。

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