機房設計與設備安裝

發電機房消音降噪處理方案

 

摘要：一般情況下發電機房設置在獨立的大樓中的地下室，機房的排風口和進風口就設在機房的側墻上，柴油發電機組的排煙口也應直接向外排放，未治理前，發電機房的運行時產生約110分貝的噪聲，其震動噪音多為中低頻噪音具有穿透性強和傳播范圍廣的特點，必然對周圍環境造成污染。

 

一、柴油機房設計與噪聲分析

 

1、 柴油機房設計依據

（1）《中華人民共和國環境保護法》和《噪聲污染防治法》；

（2）國家環境噪聲標準（GB12348-19XX或GB3096-93）；

（3）國家環境噪聲測量方法（GB12349-19XX）；

（4）現場查看污染源概況；

（5）用戶提供的有關的尺寸規格和要求。

2、 柴油機房設計原則

（1） 設計中努力遵循技術先進與經濟合理相統一的原則，以實現技術的先進性，可靠性和最佳的經濟成本。

（2）根據現場實際情況，制定先進合理的綜合治理方案，力求治理效果穩定，治理費用經濟，不影響設備正常運行和管理操作，便于維修和保養。

（3）設計始終貫徹對用戶負責的原則，全面考慮發電機組的運行溫度，防止損失、使用壽命等綜合因素，以確保發電機組處于良好的運行條件。

3、柴油機聲功率計算分析

      通過對柴油機的輻射噪聲計算，得到了柴油機表面輻射聲功率譜和聲場的輻射聲功率譜。根據該頻譜可以得到柴油機表面總的聲功率級為118. 4dB，聲場的總聲功率級為107. 5dB。從柴油機表面輻射聲功率譜上看，在850Hz和1250Hz時輻射噪聲出現峰值，此時的柴油機表面聲壓級云圖分別如圖1和圖2所示。

      從柴油機表面聲壓級云圖中看出， 機體在350Hz時表面噪聲最高，并且前表面(油泵側)噪聲遠大于后表面(排氣側) ，在850Hz時第三缸前后裙部噪聲較高。油底殼的后側板和后底板輻射噪聲在各頻率下均較大，其中在1250Hz時噪聲最高。缸蓋在350Hz 時前后表面噪聲較高， 其上表面在850Hz時噪聲最高。

 

圖1  850HZ頻率下柴油機表面聲壓級云圖

圖2  1250HZ頻率下柴油機表面聲壓級云圖

 

二、 設計方案說明

 

      柴油發電機組是最多發聲源的復雜機器，隨著發電機組結構型式和尺寸、運轉工況的不同，各個發聲源對總噪聲的影響是不同的，一般情況下，發電機組各類噪聲大致按如下順序排列：排氣噪聲、燃燒噪聲或機械噪聲、風扇噪聲、進氣噪聲。降噪設計的基本思路是：首先查明各種聲源中的最大噪聲成分及其頻率特性，采取有關技術措施，將各聲源的噪聲級盡量降低到大致相同的水平，其中容易降低的噪聲源可以降低的多一些，將噪還要和其他技術要求（如對發電機組輸出功率的影響、降噪成本等多種具體因素）綜合起來考慮。

1、排氣噪聲的控制

       排氣噪聲是發動機噪聲中能量最大，成分最多的部分。它的基頻是發動機的發火頻率，在整個的排氣噪聲頻譜中應呈現出基頻及其高次諧波的延伸。

（1） 周期性的排氣所引起的低頻脈動噪聲：

（2） 排氣管道內的氣柱共振噪聲：

（3） 氣缸的亥姆霍茲共振噪聲：

（4） 高速氣流通過排氣門環隙及曲折的管道時所產生的噴注噪聲。

（5）渦流噪聲以及排氣系統在管內壓力波激勵下所產生的再生噪聲形成了連續性高頻噪聲譜，頻率均在1000Hz以上，隨氣流速度增加，頻率顯著提高。排氣噪聲是發動機空氣動力噪聲的主要部分。其噪聲一般要比發動機整機高10-15dB(A)，是首先要進行將噪控制部分。消聲器是控制排氣噪聲的一種基本方法。正確選配消聲器（或消聲器組合）可使排氣噪聲減弱20-30dB以上。根據消聲原理，消聲器結構可分為阻性消聲器和抗性消聲器兩大類：

① 阻性消聲器（即我們平時稱呼為工業型消聲器）

      利用多孔吸聲材料，以一定方式布置在管道內，當氣流通過阻性消聲器時，聲波便引起吸聲材料孔隙中的空氣和細小纖維的震動。由于摩擦和粘滯阻力，聲能變為熱能而吸收，從而起到消聲作用。

② 抗性消聲器（即我們平時稱呼為住宅型消聲器）

      利用不同形狀的管道和共振腔進行適當的組合，借助于管道截面和形狀的變化而引起的聲阻抗不匹配所產生的反射和干涉作用，達到衰減噪聲的目的。其消聲效果，與管道形狀、尺寸和結構有關。一般選擇性較強，適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的消減。發電機組排氣系統的降噪處理：我們一般利用一個泊位減振節、一個工業型消聲器和一個住宅型消聲器的組合，有效地隔斷了排氣震動和排氣噪聲的傳播。同時，對排氣管道進行隔熱隔音包扎，也能改善發電機組的運行環境和由排氣管引起的噪聲。

2、噪聲和燃燒噪聲的控制

（1）機械噪聲主要是發動機各運動零部件在運轉過程中受氣體壓力和運動慣性力的周期變化所引起的震動或相互沖擊而產生的，其中最為嚴重的有以下幾種：

① 活塞曲柄連桿機構的噪聲（主要為高頻噪聲）；

② 配氣機構的噪聲（主要為低、中頻段噪聲）；

③ 傳動齒輪噪聲（噪聲譜是一種連續而寬廣的頻譜）；

④ 不平衡慣性力引起的機械震動及噪聲。

⑤ 燃燒噪聲是燃燒過程產生的結構震動和噪聲。在氣缸內燃燒噪聲（尤其是低頻部分）聲壓級是很高的，但是，發動機結構中大多數零件的剛性較高，其自振頻率多處于高頻區域，由于對聲波傳播頻率響應不匹配，因而在低頻段很高的氣缸壓力級峰值不能順利地傳出，而中高頻段的氣缸壓力級則相對易于傳出。

（2）控制機械噪聲和燃燒噪聲的有效方法：

① 對發電機組進行隔震處理

      發電機組的隔震一般采用高效減震膠墊，現在這一部分技術已經非常成熟。經過隔震處理，發電機組表面的震動被有效隔斷。

② 在噪聲的傳播通道上進行降噪處理

      減少聲源對外的輻射，個別對噪聲指標控制特別嚴的機房還要在內墻和天花粘貼高效吸音材料，使噪聲源在傳出機房前已被有效衰減以提高機房的降噪效果。

3、冷卻風扇和排風通道噪聲的控制

      風扇噪聲是由旋轉噪聲和渦流噪聲組成。旋轉噪聲由旋轉風扇葉片切割空氣流產生周期性擾動而引起。渦流噪聲是氣流在旋轉葉片截面上分離時，由于氣體具有粘性，便滑脫或分裂成一系列的旋渦流，從而輻射一種非常穩定的流動噪聲。排風通道直接與外界相通，空氣流速很大，氣流噪聲、風扇噪聲和機械噪聲經此通道輻射出去。

      控制風扇和排風通道噪聲的手段，主要是設計一個好的排風吸音通道，這個吸音通道可由導風槽和排風降噪箱組成，也可由島風槽和一至幾組的吸音擋板組成。排風降噪箱的工作原理，類似于阻性消聲器。可通過更換吸音材料（改變材料的吸音系數），改變吸音材料的厚度、排風通道的長度、寬度等參數來提高吸音效果。在設計排風吸音通道時，要特別注意排風口的有效面積必須滿足發電機組散熱的需要，以免排風口風阻增大而致排風噪聲增大和發電機組高水溫停機。

4、進氣噪聲控制

      發電機組工作在封閉的機房里面，從廣義上講，進氣系統包括發電機組的進風通道和發動機的進氣系統。進風通道和排風通道一樣直接與外界相通，空氣的流速很大，氣流的噪聲和發電機組運轉的噪聲都經進風通道輻射到外面。發動機進氣系統的噪聲是由進氣門周期性開、閉而產生的壓力波動所形成，其噪聲頻率一般處于500Hz以下的低頻范圍。對于渦輪增壓發動機，由于增壓器的轉速很高，因此其進氣噪聲明顯高于非增壓發動機。渦輪增壓器的壓氣機噪聲是由葉片周期性沖擊空氣而產生的旋轉噪聲和高速氣流形成的渦流噪聲所組成，且是一種連續性高頻噪聲，其主要能量分布在500-10000Hz范圍。

      由于柴油發電機組一般都配置有設計合理的空氣濾清器，其本身就具有一定的消聲作用。考慮到進氣噪聲相對較低，故對發動機的進氣系統一般不做另外處理。對發電機組的進氣通道，則要從風道的設計，隔音材料的選用等方面進行綜合控制。其基本思路是：

（1）進風凈面積符合設計規范

      以保證發動機的進氣系統和發電機組的冷卻系統有足夠的新鮮空氣吸入。

（2）進風通道需經吸聲處理

      一般采用進風百葉窗+導風槽+消聲擋板的組合，如果有足夠充足的空間，也可以采用進風百葉窗+降噪箱的組合。

 

三、發電機房降噪案例

 

1、工程概述

      南方某國際機場航站樓應急柴油發電機組為4臺康明斯發電機組并聯運行。單臺發電機組備用功率為1800kW（2250kVA），輸出電壓為10kV。機房布置如圖3和圖4所示。

（1）機房位于航站樓西側地下室（西設備房）。機房的進、排風位于地面一層，為自然進、排風。地面距離航站樓最近點約60m。

（2）排煙口位于地面一層露臺。根據對現場環境噪聲的調查和估測，該機房受周邊設備運轉噪聲的影響較大，如相鄰的空調機房和地面的冷卻塔，相距不到10m，未做降噪處理，開機時噪聲對油機房影響很大。還有機房距離道路僅有20m左右，車流噪聲的影響也比較大。

（3）考慮到柴油發電機組的噪聲為穩定噪聲，在相同工況下運行噪聲不變、因此在修正背景噪聲的影響后，實際噪聲控制值在機房外1m處為60dB（A）。

2、機房降噪技術手段

       本機房層高為10m（為兩層合一），長度方向為21.5m，寬度方向為19.5m。在長度方向順著發電機組進排風方向分別布置了一個進風豎井和一個排風豎井（4臺發電機組共用）。寬度方向并列均布4臺發電機組。由于進、排風豎井凈高都有10m，形成的抽風效應非常明顯，使其從地面自然進、排風顯得十分流暢。發電機組的進排風消聲器都做成兩段式，中間留有擴張腔，改善了消聲器的消聲特性。排風通道從散熱水箱到消聲器有一段為2.8m的導風槽和軟連接，消聲器到排風豎井墻壁距離為2.4m，加上兩段消聲器和擴張腔的長度，排風豎井的高度，熱風排出機房到地面的路徑長17.5m，不算消聲器的消聲量，排風噪聲經過這一路徑的自然衰減已達15dB（A）左右。機房噪聲經進風通道泄出地面的效應同排風。

（1）發電機組的排煙消聲處理：

      由于發電機組排煙管走出機房后通過地面一層露臺的排煙井擴散排出，排煙路徑較短，排煙噪聲對地面影響較大。為增加排煙降噪效果，在住宅型消聲器后再增加一節工業型消聲器，這一節消聲器通徑為Φ400mm，對高頻噪聲來說，消聲器通徑Φ≥300mm已經高頻失效，但在中低頻段增加的消聲量增強了住宅型消聲器的消聲效果。

（2）本項目機房四壁和天花板都做了吸聲裝飾，增強了機房的降噪效果。

（3）機房工程竣工后經當地環保部門驗收，減噪效果滿足環保的要求。

 

圖3  備用發電機房側面布置圖

圖4  備用發電機房平面布置圖

 

總結：

      低噪聲機房的設計技巧就是綜合采用隔聲、吸聲、消聲等技術手段，因地制宜，用最小的投入，產生最大的降噪效果。以上兩個機房形狀各異，采取的技術手段也各有不同，但都取得了滿意的減噪效果。

----------------
以上信息來源于互聯網行業新聞，特此聲明！
若有違反相關法律或者侵犯版權，請通知我們！
溫馨提示：未經我方許可，請勿隨意轉載信息！
如果希望了解更多有關柴油發電機組技術數據與產品資料，請電話聯系銷售宣傳部門或訪問我們官網：http://www.dhgif.com