柴油發(fā)電機(jī)組噪聲控制淺析

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，我國各行各業(yè)對(duì)電力需求不斷上升，對(duì)供電設(shè)施和供電系統(tǒng)的性能要求也越來越高，而在發(fā)電機(jī)領(lǐng)域柴油發(fā)電機(jī)得到長足的發(fā)展，但是在其運(yùn)行過程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲污染，對(duì)周圍環(huán)境和人們的健康產(chǎn)生了一定的影響。本文針對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的噪聲聲源進(jìn)行分析，提出有效的控制措施，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組降噪工作具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：柴油發(fā)電機(jī)；噪聲；降噪；控制措施

柴油發(fā)電機(jī)的噪聲通常是由以下幾點(diǎn)造成的：進(jìn)、排氣導(dǎo)致的空氣動(dòng)力噪聲、柴油發(fā)電機(jī)組燃燒噪聲以及機(jī)組在運(yùn)行過程中機(jī)械部件震動(dòng)形成的機(jī)械噪聲等。柴油發(fā)電機(jī)組的噪聲的構(gòu)成比較復(fù)雜，通常是由多種噪聲結(jié)合在一起形成的噪聲聲源，以噪聲的傳播和輻射方式，柴油機(jī)的噪聲主要來源一般是空氣動(dòng)力噪聲和表面的輻射的傳播噪聲。根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)噪聲的產(chǎn)生原因。柴油機(jī)組的表面輻射噪聲還可以分為柴油燃燒產(chǎn)生的噪聲和機(jī)械部件運(yùn)行產(chǎn)生的噪聲。

一、柴油發(fā)電機(jī)組噪聲聲源分析

（一）空氣動(dòng)力噪聲

在柴油機(jī)組運(yùn)行的過程中，由于對(duì)空氣的擾動(dòng)導(dǎo)致空氣和柴油機(jī)組之間產(chǎn)生音源從而形成噪聲，這種噪聲直接對(duì)外產(chǎn)生輻射具體包括；排氣系統(tǒng)的噪聲、進(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲，柴油機(jī)冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)噪聲。

（1）排氣系統(tǒng)噪聲。柴油發(fā)電機(jī)組最為直接的噪聲源就是排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲，這種噪聲在強(qiáng)度上較大，相比正常的發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，其噪聲值要高出大約10~15dB（A），在發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的過程中，對(duì)高溫高壓的廢氣要進(jìn)行不斷的排放，根據(jù)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，排氣系統(tǒng)在進(jìn)行排氣時(shí)有兩種階段，分別是發(fā)電機(jī)組自由排氣和發(fā)電機(jī)組強(qiáng)制排氣。當(dāng)發(fā)電機(jī)組的廢氣從排氣門排出后會(huì)從排氣管流轉(zhuǎn)到消聲器中。最后經(jīng)過尾部排氣管排到空氣中，在整個(gè)排氣過程中，就會(huì)產(chǎn)生大量的排氣噪聲，這也是柴油發(fā)電機(jī)組的主要噪聲源頭。對(duì)排氣過程中產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其噪聲源的成分較為復(fù)雜，有單位時(shí)間排氣系統(tǒng)進(jìn)行排氣的次數(shù)頻動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，還有排氣管路廢氣共振的噪聲以及排氣管口氣流噴出是的吹氣噪聲等。能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)組排氣系統(tǒng)噪聲產(chǎn)生的影響的主要原因有，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)部壓力、排氣系統(tǒng)的管道直徑、發(fā)電機(jī)組額定排氣量以及發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行轉(zhuǎn)速和工作負(fù)荷等，提高發(fā)電機(jī)組的工作負(fù)荷或增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)會(huì)加大氣體的流量，從而導(dǎo)致排氣噪聲的增大。

（2）進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲。進(jìn)氣系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲作為柴油發(fā)電機(jī)組的主要噪聲之一，形成的主要原因是進(jìn)氣口根據(jù)發(fā)電機(jī)組的進(jìn)氣需求不斷進(jìn)行開關(guān)閉合從而導(dǎo)致進(jìn)氣系統(tǒng)的壓力產(chǎn)生不斷的變化引發(fā)噪聲。在進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行工作時(shí)，進(jìn)氣管內(nèi)形成一定的壓力脈沖，導(dǎo)致進(jìn)氣系統(tǒng)產(chǎn)生周期行的噪聲。這種噪聲的聲頻范圍一般處于200Hz左右，同時(shí)在空氣氣流進(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)，由于會(huì)流經(jīng)進(jìn)氣管路從而導(dǎo)致踹流脫體的情況的產(chǎn)生。這種情況會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)形成高頻噪聲，通常進(jìn)氣管路的氣流是不斷發(fā)生變化的，因此這種噪聲也的頻段也較為固定，一般集中范圍在1000Hz左右。而當(dāng)進(jìn)氣系統(tǒng)中進(jìn)氣周期和空氣柱的噪音頻率達(dá)到一致性時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生氣流共振，導(dǎo)致進(jìn)氣系統(tǒng)的噪音增大。對(duì)于不同發(fā)電機(jī)組采用不同的增壓器產(chǎn)生的噪音也不盡相同，采用渦輪增壓的發(fā)電機(jī)組相較于非渦輪增壓的發(fā)電機(jī)組噪音的強(qiáng)度明顯是不同的。這是由于渦輪增壓的發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速相對(duì)較高，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)對(duì)空氣切割產(chǎn)生的氣流要相對(duì)較強(qiáng)，從而產(chǎn)生頻段較高的噪聲，這種噪聲的頻率分布范圍一般在500~10000Hz之間。

（二）表面輻射噪聲

柴油發(fā)電機(jī)組的表面輻射噪聲在嚴(yán)格意義上來說很難進(jìn)行區(qū)分，燃燒噪聲一般是氣缸內(nèi)部柴油燃燒產(chǎn)生的壓力震動(dòng)作用于整體氣缸的機(jī)械部件從而向外部輻射出一定的噪聲。而發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過程中的各機(jī)械部件會(huì)不斷的發(fā)生機(jī)械碰撞，從而產(chǎn)生機(jī)械噪聲。通常情況下在發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速較低時(shí)，產(chǎn)生的燃燒噪聲相比于機(jī)械噪聲要高。

二、柴油發(fā)電機(jī)組噪聲控制措施

（一）空氣動(dòng)力噪聲控制

（1）排氣系統(tǒng)噪聲控制

在進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)組噪聲控制時(shí)，排氣系統(tǒng)的噪聲可以在消音器當(dāng)面進(jìn)行二級(jí)加裝，這樣在原有一級(jí)消聲器的控制下，能夠有效降低排氣系統(tǒng)的噪聲。當(dāng)排氣系統(tǒng)的排煙管在長度上超過10米后，就要在其管徑方面加大處理，這種方式可以有效的對(duì)發(fā)電機(jī)組的排氣壓力有所降低，同時(shí)機(jī)房內(nèi)部通過降噪處理，可以降低噪聲傳播到室外的強(qiáng)度，從而達(dá)到相關(guān)的噪聲環(huán)保要求。在進(jìn)行消音器的設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下產(chǎn)生的較高的溫度、壓力以及高速氣流充分的考慮進(jìn)去，在這種運(yùn)行狀態(tài)下，高強(qiáng)度的壓力、溫度以及氣流都會(huì)對(duì)消聲器消聲作用產(chǎn)生影響。其中影響因素最大的就是氣流的沖擊，受到主要影響的就是消聲器的整體消聲元件，氣流的高速?zèng)_擊會(huì)使消聲器內(nèi)部產(chǎn)生振動(dòng)從而對(duì)噪聲進(jìn)行輻射作用。因此，消聲器的選擇十分重要，若是消聲器的結(jié)構(gòu)不科學(xué)或是設(shè)計(jì)加工時(shí)的工藝達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)致使消聲器的消聲能力受到影響，長此以往，還會(huì)對(duì)消聲器造成一定的損害，導(dǎo)致消聲器的消聲器失去消聲性能或消聲能力大幅度下降，同時(shí)氣體流速過高也會(huì)對(duì)消聲器產(chǎn)生極大的壓力，大大降低消聲器的使用壽命。

（2）進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲控制

在進(jìn)行進(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲控制時(shí)，由于柴油發(fā)電機(jī)組通常會(huì)加裝空氣過濾器，這樣能夠使空氣在進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的噪聲有效降低，成為柴油發(fā)電機(jī)組整體噪聲中較弱的噪聲聲源。但是在發(fā)動(dòng)機(jī)整體的噪聲得到有效的控制之后，進(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲就成為了發(fā)電機(jī)組的主要噪聲來源。這就需要選擇具備有效降噪能力的進(jìn)氣噪音消聲器，可以通過將進(jìn)氣噪聲消聲器與空氣過濾器有效結(jié)合的方式，對(duì)整個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行完善的設(shè)計(jì)。在不影響發(fā)電機(jī)組工作性能的前提下，使其不但能夠滿足空氣過濾的需求，還可以對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)的噪聲進(jìn)行有效的控制。這種方式是進(jìn)氣系統(tǒng)噪聲控制中最為有效的方法。

（二）發(fā)電機(jī)組表面輻射噪聲

由于發(fā)電機(jī)組的性能對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的表面輻射噪聲控制產(chǎn)生了較大的限制。因此，單純的從技術(shù)角度控制表面輻射噪聲具有很大的難度。一般情況下，可以通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)組的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行調(diào)整可以有效的降低噪聲，以起到降低柴油發(fā)電機(jī)組整體噪聲的目的。主要措施有對(duì)發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)，加大發(fā)電機(jī)組的阻尼，通過這種方式可以使發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行狀態(tài)下，有效降低機(jī)械噪音和燃燒噪音的音源共振情況，還能減少發(fā)電機(jī)組整體結(jié)構(gòu)的表明響應(yīng)程度。同時(shí)，對(duì)噪聲輻射的表面面積在不影響發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的情況下進(jìn)行縮減，對(duì)輻射噪聲也能夠進(jìn)一步的進(jìn)行控制。

結(jié)束語：綜上所述，柴油發(fā)電機(jī)組的噪聲控制主要在于對(duì)空氣動(dòng)力噪聲的控制和發(fā)電機(jī)組表面輻射噪聲的控制，在進(jìn)行控制的過程中，要結(jié)合具體的實(shí)際情況和相關(guān)技術(shù)手段，對(duì)消聲器以及排、進(jìn)氣系統(tǒng)做好相關(guān)措施；同時(shí)降低發(fā)電機(jī)組的機(jī)械噪聲和燃燒噪聲的共振情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組噪聲的有效控制，使其能夠達(dá)到國家的噪聲環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。