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摘要：柴油发电机因其强大的动力性而获得广泛应用，但在运行过程中不可避免地产生较高噪声。当噪声强度足以干扰人的正常注意力时，即已影响日常生活与工作环境。若未采取降噪处理，机房内通常可清晰听到发电机组发出的噪声；即便机房设于地下室或远离主体建筑的独立位置，虽可能被忽略，但其噪声仍可能通过结构传声或空气传播影响周边环境。因此，对柴油发电机组进行系统的噪声控制具有重要的环保意义和工程实用价值。本文系统阐述国家及国际噪声限值标准、机械噪声的分类定义、机房控制噪声的基本原理及综合治理措施，为柴油发电机组的降噪设计与施工提供完整的技术参考。

 

一、噪声允许限值——国际与国家标准体系

 

1. 国际标准

（1）ISO标准：国际标准化组织（ISO）为保护人耳听力，提出以每天工作8小时为基准，允许连续噪声限值为90 dB(A)；若工作时间缩短至4小时，允许值可提高3 dB(A)；在任何情况下，瞬时噪声峰值不得超过115 dB(A)。该标准为各国制定工业噪声卫生标准提供了基本框架。

（2）美国环境保护局（EPA）：美国EPA制定了针对不同地区和用途的噪音限制标准。根据EPA标准，发电机房的噪音限制通常以A声级（分贝）表示，具体限值取决于机房所在地区的功能分区（如住宅区、商业区、工业区）及当地法规的具体规定。

（3）欧洲标准（EN）：欧洲标准化组织（CEN）发布了EN 20014-1标准，针对不同类型发电机房（室内与室外）的噪音限值进行了分类规定，为欧洲各国的发电机组噪声控制提供了统一的技术依据。

（4）国际电工委员会（IEC）：IEC 60034-9标准针对发电机组的噪声进行了专项规定，定义了发电机组的声功率级别和声压级别的测试方法，为发电机制造商和用户提供了统一的测量与评价体系。

2. 国家标准

（1）柴油机噪声限值标准：国内于1986年发布了GB 259-86《中小功率柴油机噪声限值》（1987年3月1日实施）。对于单缸机，水冷式标定功率 ${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">N</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">e</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">b</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">\le </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">9.5</span>}\text{<span style="font-size: 14px;">kW</span>}$时，噪声功率极限值 ${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">L</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">\omega </span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">(</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">A</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">)</span><span\; style="font-size:\; 14px;">\le </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">107</span>}\text{<span style="font-size: 14px;">dB(A)</span>}$；当 ${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">N</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">e</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">b</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">></span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">9.5</span>}\text{<span style="font-size: 14px;">kW</span>}$时，限值为 ${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">L</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">\omega </span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">(</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">A</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">)</span><span\; style="font-size:\; 14px;">\le </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">109</span>}\text{<span style="font-size: 14px;">dB(A)<span style="font-family: Arial, Verdana, sans-serif;">；风冷机限值为 </span></span>}$${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">L</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">\omega </span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">(</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">A</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">)</span><span\; style="font-size:\; 14px;">\le </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">110</span>}\text{<span style="font-size: 14px;">dB(A)</span>}$。

（2）环境噪声标准：GB 12348-90《工业企业厂界环境噪声排放标准》和GB 12349-90《工业企业厂界噪声测量方法》对环境噪声提出了分区要求。二类标准（适用于居住、商业、工业混杂区及商业中心区）昼间限值为60 dB(A)，夜间限值为50 dB(A)；三类标准（适用于工业区）昼间限值为65 dB(A)，夜间限值为55 dB(A)。

3. 柴油机噪声源特征

据估算，非增压四冲程柴油机的进气噪声比表面辐射噪声高出5～6 dB，增压柴油机的进气噪声往往是整机最强的噪声源。进气噪声与进气系统的设计密切相关：增压柴油机的进气噪声主要来源于增压器压气机的气流脉动与旋转噪声；非增压柴油机的进气噪声随转速提高而迅速增强，但与负荷变化基本无关——其根本原因在于转速提高后，吸入空气流速增大，进气管入口处空气压力脉动的强度和频率同步上升。

 

二、机械噪声定义与分类

 

1. 机械噪声的物理定义

机械噪声是指柴油发电机组运转过程中，因部件间的摩擦力、撞击力或非平衡力作用，使机械部件和壳体产生振动而向外辐射的噪声。其特性（声级大小、频率特性和时间特性等）与激振力特性、物体表面振动速度、边界条件及结构固有的振动模态密切相关。

从声源控制角度出发，以下措施可有效降低机械噪声：提高机器制造精度、改善传动系统、减少部件间撞击和摩擦、正确校准中心与平衡、适当提高机壳阻尼等——这些均属于从声源入手降低噪声的根本性措施。

2. 按声源分类

（1）空气动力性噪声：由气体振动产生，如排烟管气流脉动、冷却风扇旋转、进排气门开启时的压力波等。

（2）机械性噪声：由固体部件振动产生，如齿轮啮合冲击、轴承滚动体与滚道摩擦、活塞敲击缸壁、曲轴扭振等。

（3）电磁性噪声：由电磁力振动产生，主要为发电机定子与转子之间气隙磁场脉动引起的铁芯磁致伸缩和绕组电磁力振动。

 

三、机房噪声控制基本原理

 

柴油发电机组的噪声主要分为排烟噪声、机械噪声和机组振动噪声三部分。噪声治理应围绕这三类声源，综合运用隔振、吸声、消声及隔声等措施，使机组对环境的噪声影响降至环保法规允许的范围内。单台及多台机组的降噪工程图纸如图1、图2所示。

 

 

图1  单台柴油发电机组隔音降噪工程图纸

图2  双台柴油发电机组隔音降噪工程图纸

 

1. 隔振

隔振是将振动源与环境通过弹性元件隔离，使设备产生的激振力被减振装置吸收，从而有效抑制固体传声。激振频率 $\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">f<span\; style="font-family:\; Arial,\; Verdana,\; sans-serif;">与振动系统固有频率 </span></span>}$${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">f</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">0</span>}}$之间存在如下关系：$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">f</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">/</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">f</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">0</span>}}$值越大，振动的传递率越小，隔振效果越好。为获得良好隔振效果，应使振动系统固有频率 ${\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">f</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">0</span>}}$远小于激振频率 $\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">f<span\; style="font-family:\; Arial,\; Verdana,\; sans-serif;">。工程上为平衡成本与效果，通常取 </span></span>}$$\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">f</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">/</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">f</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">0</span>}}<span\; style="font-size:\; 14px;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">2.5</span>}<span\; style="font-size:\; 14px;">\sim </span>\mathrm{<span\; style="font-size:\; 14px;">5<span\; style="font-family:\; Arial,\; Verdana,\; sans-serif;">。</span></span>}$

（1）金属弹簧减振器：应用广泛，力学性能稳定，承载能力强，压缩范围宽，固有频率低，特别适用于大机组的隔振，优于其他类型隔振元件。其缺点是自身阻尼小，易传递高频振动，可能引发系统共振。

（2）橡胶减振器：适用于受压场合，结构简单、性能可靠、安装方便。但橡胶导热性差，长期使用后易硬化，因此应选用耐油耐酸碱型橡胶。

机房中需隔振处理的关键部位包括：机组与基础之间、机组与连接管道之间、管道（如一次消声器）与楼板固定处。

2. 吸声

声波在传播过程中遇到各类材料时，一部分声能被反射，另一部分被吸收。吸声处理利用吸声材料或吸声结构吸收声能，降低机房内的混响声，从而整体降低噪声级。常见吸声材料和结构包括：多孔材料（岩棉、玻璃棉）、亥姆霍兹共振器、穿孔板吸声结构、薄板共振吸声结构及柔顺材料等。

发电机组噪声级一般在94 dB@7 m，安装于四面光滑的机房内时，因声波反射形成混响，噪声级可升至103～105 dB(A)@1 m。因此，在机房四周墙体及天花安装吸声体可有效吸收部分声能，减少混响声。

3. 消声

声波入射到多孔材料时，激起小孔或纤维间空气运动，紧靠孔壁或纤维表面的空气因粘滞作用产生摩擦，将声能转化为热能而衰减。机房进、排风口应设置阻性消声器，降低噪声外泄。消声器的消声量一般可达25 dB/m。

4. 隔声

隔声是用构件将噪声源与接收者分开，隔离空气声传播。其原理是声波在传播过程中因扩散与障碍物的阻挡，使声能影响局限于声源附近。采用适当隔声设施（隔墙、隔声间、隔声罩、隔声门、隔声窗等）可降低噪声级20～50 dB(A)。隔声门结构如图3所示，隔声窗结构如图4所示。

 

图3  发电机房隔声门结构示意图

图4  发电机房观察窗隔音措施示意图

 

四、综合治理措施

 

根据康明斯发电机组噪声治理原则，结合频谱分析与现场条件，推荐采用以下综合治理措施。

1. 机房土建要求

机房总体布置如图5和图6所示。根据机组噪声频谱，要达到噪声治理目标，机房墙体和屋顶的隔声量须达到65 dB(A)。240 mm砖墙双面抹灰的隔声量约为52.6 dB(A)，虽达不到上述要求，但其不足部分可通过机房室内吸声处理予以弥补。

 

 

图5  柴油发电机房布置俯视图

图6  柴油发电机组降噪措施布置图

 

2. 消防门的隔音处理

隔声门应采用双层钢板结构，内侧进行阻尼处理（涂覆阻尼涂料或粘贴阻尼毡），内腔填充吸声材料，并做成门斗形式（设置两道隔声门形成空气间层），以提升综合隔声量。

3. 室内吸声处理

密闭机房内混响声较严重，须在室内进行吸声处理：顶部安装吸声吊顶，四周墙体采用厚岩棉（容重80～100 kg/m³）作为吸声材料，中空结构，外层覆盖微穿孔铝板作为护面。吸声面积约占室内总面积的70%，估算吸声量约12 dB(A)，可有效弥补墙体隔声量的不足。

4. 进、排风道的消声设计

一般柴油发电机组排风量约80000 m³/h，进风量约100000 m³/h。为提高消声效果，消声道尺寸设计应保证进、排风风速小于5 m/s，以减少再生噪声。采用片式长方形消声结构，为消除低频噪声，消声片厚度取100 mm，消声道总长5400 mm，气流通道宽度200 mm，吸声材料为岩棉板（密度80～100 kg/m³）。按吸声系数、消声器长度及通流截面计算，平均消声量约为63.6 dB(A)。结合室内吸声处理，进排风道消声量基本满足要求。

5. 排气消声器的设计

柴油机排气噪声是整机噪声中贡献最大的声源。排气流为高温、高压、高速脉动气流，消声器须具备扩散、降速、变频或改变喷注气流参数等功能，才能获得显著降噪效果。理论估算基础消声器消声量约32.2 dB(A)，尚不能满足要求。考虑到低频消声，须再增加两级扩张式消声器。机组排气噪声峰值频率为200 Hz，综合考虑低频段影响，取两级扩张室的中心频率分别为125 Hz和200 Hz。理论估算两级扩张室消声量约40 dB(A)，排气消声总值约75 dB(A)，基本满足消声量要求。普通消声器外形如图7所示，将催化器与消声器合为一体的复合式消声器如图8所示。

 

 

图7  标准型排气烟筒模型图

图8  阻抗复合式消声器结构图.

 

6. 地基隔振处理

当发电机组距离居民楼较近时，振动直接影响居民生活，必须进行基础隔振。若原有机组配置的金属弹簧隔振器无法满足要求，应采用质量隔振原理：制造一个质量大于发电机组4倍的刚性基础，机组安装于其上，基座为钢筋混凝土结构，基础四周设置隔振沟，底部铺设10 cm厚油毛毡作为隔振层。经双层隔振处理后，在居民楼一层处基本感觉不到振动。

 

 

总结

柴油发电机组经系统噪声综合治理后，正常运行时室内噪声可从原约115 dB(A)降至90 dB(A)以下，室外噪声可降至60 dB(A)以下。一般情况下，将机组的噪声治理与机房的土建结构统一规划设计，是较为经济和有效的途径。通过综合运用隔振、吸声、消声和隔声措施，不仅可使室外噪声达到环保标准，同时也能显著改善室内工作环境，实现声环境质量与机组运行可靠性的统一。

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