新聞主題	詳解柴油發電機組噪聲治理技術措施

 

摘要：柴油發電機因其強大的動力受到廣泛應用，但是在柴油發電機的使用過程中不可避免會產生較大的噪音。如果噪音大到足以分散我們的注意力，那機組噪音已經影響到日常生活。因此，在企業生產的工作中，如果沒有經過降噪處理，通常會聽到柴油發電機組發出來的噪聲；當然如果機房位于地下室或者距離較遠的獨立機房，可能會被我們忽略它的噪聲，但是大部分或多或少會影響工作人員的狀態。康明斯公司在本文中對于機械噪音方面復述了國家定義和要求，并且介紹了柴油發電機組噪聲解決方法。

 

一、噪聲允許限值

 

1、國際標準

（1）ISO標準

      國際標準組織（ISO）曾提出為保護人耳聽力，在每天工作8h情況下允許的連續噪聲為90dB（A）；工作時間為4h，允許值可提高3dB（A）；任何情況下都不允許超過115dB（A）。

（2）美國環境保護局（EPA）：

      美國EPA制定了針對不同地區和用途的噪音限制標準。根據EPA標準，發電機房的噪音限制通常是以分貝（dB）為單位的A聲級。具體的噪音限制取決于發電機房的用途和所在地區的規定。

（3）歐洲標準（EN）：

      歐洲標準化組織（CEN）發布了針對發電機房噪音的標準EN 20014-1。該標準規定了不同類型發電機房的噪音限制，包括室內和室外發電機房。

（4）國際電工委員會（IEC）：

      IEC發布的標準IEC 60034-9針對發電機組的噪音進行了規定。該標準定義了發電機組的聲功率級別和聲壓級別，并提供了相應的測試方法。

2、國標要求

（1）對柴油機噪聲的允許標準，國內在1986年發布了國家標準GB259-86《中小功率柴油機噪聲限值》（1987年3月1日實施）。對單缸機規定，水冷式標定功率Neb≤9.5kW（約13馬力），噪聲功率極限值Lω（A）≯107dB（A）；Neb>9.5kW，限值Lω（A）≯109dB（A）；風冷機限值Lω（A）≯110dB（A）。

（2）國家標準GB 12348-90和GB 12349-90對環境噪聲的要求：二類標準（適用于居住、商業、工業混雜區及商業中心區）晝間60dB(A)、夜間50dB(A)；三類標準（適用于工業區）晝間65dB(A)、夜間55dB(A)。

      據估算，非增壓四沖程柴油機的進氣噪聲比表面噪聲大5～6dB，增壓柴油機的進氣噪聲往往是發動機整機最強的噪聲源。進氣噪聲與進氣系統的設計有密切關系。增壓柴油機的進氣噪聲主要與增壓器的壓氣機有關。非增壓柴油機的進氣噪聲隨轉速的提高而迅速增強，但與負荷的變化基本上無關。這是由于轉速提高后，吸入空氣的流速增大，進氣管入口處空氣壓力脈動的強度和頻率隨之提高的原因。

 

二、機械噪聲定義和分類

 

1、機械噪聲

      機械噪聲，指的是由于柴油發電機組運轉時，部件間的摩擦力、撞擊力或非平衡力，使機械部件和殼體產生振動而輻射噪聲。機械噪聲按聲源的不同可分為 3類：空氣動力性噪聲、機械性噪聲、電磁性噪聲。

（1）機械噪聲是由于柴油發電機組運轉時，部件間的摩擦力、撞擊力或非平衡力，使機械部件和殼體等發聲體產生無規律振動而輻射出的噪聲。

（2）機械噪聲的特性（如聲級大小、頻率特性和時間特性等）與激發力特性、物體表面振動的速度、邊界條件及其固有的振動模式因素有關。

（3）提高機器制造的精度，改善機器的傳動系統，減少部件間的撞擊和摩擦，正確地校準中心調整好平衡，適當地提高機殼的阻尼等，都可以使機械振動盡可能地減低，這也是從聲源上降低噪聲的辦法。

2、機械噪聲按聲源的不同的分類

（1）空氣動力性噪聲：

      由氣體振動產生，如排煙管、排風等產生的噪聲。

（2）機械性噪聲：

      由固體振動產生，如齒輪、軸承和殼體等振動產生的噪聲；

（3）電磁性噪聲：

      由電磁振動產生，如發電機等產生的噪聲。

 

三、機房控制噪聲原理

 

      金屬彈簧減振器是一種應用很廣的隔振裝置，其力學性能穩定，能承載較重載荷，壓縮范圍寬，而且系統的固有頻率低，因此，在大機組的隔振，明顯地優于其他種類的隔振元件。缺點是自身固有阻尼小，容易傳遞高頻振動，有可能使系統共振。

② 橡膠減振器

      橡膠減振器也是工程上常用的一種隔振裝置。橡膠適用于受壓場所，其結構簡單，性能可靠，安裝方便。但橡膠隔振器導熱性差，隨著使用期的增加而變硬，因此，在選用橡膠減振器時，應選用耐油耐酸堿型。

      在機房安裝中，以下地方需隔振處理：機組與基礎、機組與連接的管道、管道（一次消聲器）與樓板的固定。

2、吸聲

①  聲波在傳播過程中，遇到各類材料時，會發生一部分聲能被反射，一部分聲能被吸收現象。通過對聲能的吸收，降低機房內的混響聲，從而達到整體降低噪聲的效果。

② 利用吸聲材料或吸聲結構來吸收聲能以降低噪聲。某種材料或結構具有吸收聲能的能力，則這材料或結構就稱為吸聲材料或吸聲結構。吸聲材料和吸聲結構的種類，主要有多孔材料、亥姆霍茲共振器、穿孔板吸聲結構（包括微穿孔板吸聲結構）、薄板共振吸聲結構、柔順材料等。

③ 發電機組的噪聲級一般在94dB@7m，安裝于四面光滑的機房內，機房內的噪聲級可達到103～105dB（A）@1m，因此，在機房的四周墻體及天花作吸聲體，吸收部分聲能，減少由于聲波反射產生的混響聲。

3、消聲

      在聲波入射到多孔材料時，即可激起小孔或纖維的空氣運動，緊靠孔壁或纖維表面的空氣，因孔壁的影響，產生粘滯作用，使聲波與多孔材料產生摩擦使聲能轉化熱能，從而得衰減。機房作為一個相對密閉的環境，進、排風口作阻性消聲器，降低噪聲的外泄。消聲器的消聲量可達25dB/米。

4、隔聲

      隔聲即用構件將噪聲源和接收者分開，隔離空氣噪聲的傳播，從而降低噪聲污染程度。  其原理是聲波在空氣傳播過程中，因擴散與障礙物的阻擋作用，聲能影響局限于聲源附近，從而起到隔絕噪聲源的作用。采用適當隔聲設施，能降低噪聲級20dB（A）～50dB（A）。這些設施包括隔墻、隔聲間、隔聲罩、隔聲門（如圖3所示）和隔聲窗（如圖4所示）等。

 

圖3  發電機房隔聲門結構示意圖

圖4  發電機房觀察窗隔音措施示意圖

 

四、治理措施

 

      根據康明斯發電機組噪聲治理原則，經過綜合分析，采用下列噪聲治理措施。

1、機房土建要求

      發電機房總體布置如圖5和圖6所示。由柴油發電機組的噪聲頻譜可知，要達到噪聲治理要求，機房的墻及屋頂的隔聲量必須達到65（A）的要求。由有關資料可知，采用240mm磚墻、雙面抹灰，隔聲量可達52.6（A），雖然達不到上述要求，但其不足部分可通過發電機組機房室內吸聲來實現。

 

圖5  柴油發電機房布置俯視圖

圖6  柴油發電機組降噪措施布置圖

 

2、消防門的隔音處理

      為減少噪聲，隔聲門宜采用雙層鋼板，內側進行阻尼處理，內填充吸聲材料，并做成門斗形式，采用兩個隔聲門。

3、室內的吸聲處理

      由于柴油發電機組安裝在密閉式的房間內，因此其混響聲比較嚴重，必須在室內作吸聲處理。頂部加吸聲吊頂，四周采用厚巖棉，作吸聲材料，容重80~100kg/m3，中空，外加微穿孔鋁板，吸聲面積約占室內總面積的70％，經估算其吸聲量約為12dB（A），這樣可彌補隔墻隔聲量的不足。

4、進、排風道的消聲設計

      一般柴油發電機組排風量為8000m3/h左右，進風量為100000m3/h左右，為了提高進、排風的消聲效果，在設計消聲道尺寸時，應保證進、排風的速度小于5m/s，以減少再生噪聲的影響。本設計采用片式長方形消聲結構，為了消除低頻噪聲，消聲片厚度取100mm，消聲道的長度取5400mm，氣流通道寬度取200mm，吸聲材料為巖棉板，密度為80、100kg/m3。

      按吸聲材料、吸聲系數、消聲器長度、通流截面等計算平均消聲量為63.6dB（A）。考慮到室內消聲處理，其進排風道消聲量基本滿足消聲要求。

5、排氣消聲器的設計

      柴油機的排氣噪聲是整機噪聲中貢獻最大的聲源。由于排氣流為高溫、高壓、高速氣流，要求消聲器具有擴散、降速、變頻或改變噴注氣流參數等功能，才能使其具有明顯的降噪效果。根據理論估算，消聲器的消聲量約為32.2dB（A），不能滿足消聲要求。再考慮到低頻消聲，故再增加兩級擴張式消聲器。由于機組排氣噪聲峰值頻率為200Hz，另外考慮到低頻段的影響，取兩級擴張室的中心頻率分別是125Hz和200Hz。經理論估算，兩級擴張室消聲器消聲量為40dB（A）左右，這樣排氣消聲量總值約為75dB（A），基本滿足消聲量要求。普通的消聲器外形如圖7所示，還有一些將催化器和消聲器合為一體的復合式消聲器，如圖8所示。

 

圖7  標準型排氣煙筒模型圖

圖8  阻抗復合式消聲器結構圖.

 

6、地基隔振處理

      由于該發電機組距居民樓很近，發電機組工作時振動很大，直接影響到居民生活和休息，必須進行基礎隔振處理。原發電機組所帶金屬彈簧隔振器不能滿足要求，本設計采用質量隔振原理，制造一個大于發電機組質量4倍的剛性基礎，機組安裝在基礎上，基座系鋼筋混凝土結構，基礎四周采用隔振溝，基礎底部也采用10cm厚油毛氈進行隔振處理。基礎經雙層隔振處理后，當柴油發電機組工作時，在居民樓一層樓處，基本感覺不到有振動。

 

總結：

      康明斯發電機公司根據以往經驗，柴油發電機組經噪聲綜合治理后，發電機組在正常運轉時，其室內噪聲可以從原來的115dB（A）下降到90dB（A）以下，室外噪聲由115dB（A）下降為60dB（A）以下。在一般情況下，發電機組的噪聲治理與機房的土建結構一起考慮，是發電機組噪聲治理一種較經濟和有效的途徑。通過采用以上治理措施，不但使室外噪聲級達到有關標準，同時室內噪聲也有明顯下降。

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