摘要：对于新安装的柴油发电机组，若面临特殊行业的严格环保属性要求，一般需要进行振动和噪声的测定试验，该试验应符合中国或当地环保法规对柴油发电机组噪声和振动的规定。第三方测评专业机构可通过频响函数、气隙磁场、径向加速度、噪声信号的数字谱分析等测试方法，获得振源和噪声源及其特征曲线等数据，以判明机组是否符合相关法规要求。振动和噪声测定试验应在机组空载、半载和满载三种运行状态下进行（带负载时功率因数应为额定值，受条件限制时允许功率因数为1），取较差值作为考核数据。本文系统阐述了振动测定试验的测量条件（正常安装状态、典型工况、无外部干扰）、仪器设备要求（加速度传感器、电荷放大器、动态数据采集分析仪）、测量数据内容（振动位移、速度、加速度的定义与单位）、测量系统构成及测点位置与方向确定方法（三方向测点布置，按GB/T 7184—2008在机械支承轴、曲轴平面、机架顶部边缘布点）；详细介绍了噪声测定试验的噪声限值规定（≤250 kW机组≤102 dB(A)，大于250 kW机组由厂家规范规定），给出了户外型低噪声机组的限值要求及《城市区域环境噪声标准》（GB 3096-93）与《工业企业厂界噪声标准》（GB 12348-90）的各类区域限值对照表，说明了测量面、测量距离和测点布置（9/12/15/19点矩形测量面）的具体要求；在此基础上，进一步阐述了振动与噪声试验的工程应用，包括试验前的准备与条件确认流程、常见异常振动（转子不平衡、不对中、松动）与异常噪声（排气噪声、机械敲击、燃烧噪声）的原因分析，以及隔振器选型、消声器与隔声罩、排烟管柔性连接等降噪减振措施，最后给出了试验报告的内容与数据记录要求。本文可为柴油发电机组环保性能测试及工程问题处理提供全面指导。
一、振动测定试验
振动测定试验旨在评估柴油发电机组在不同运行工况下的机械振动水平，判断其是否符合设计要求和环保法规。
1. 测量条件
（1）被测柴油发电机组处于正常安装状态（按制造商要求安装在公共底座上，减振器正常工作）。
（2）当柴油发电机组达到正常运转状态（冷却液温度、机油温度稳定在正常工作范围）时方可进行测量。
（3）测量应在柴油发电机组典型使用工况下进行（空载、半载、满载三种状态）。
（4）测量环境中应无强烈外部干扰（如附近其他运转设备、施工振动、风荷载等）。
2. 振动测量仪器与设备
（1）振动加速度传感器（压电式加速度计，用于拾取被测点的振动信号）。
（2）电荷放大器（将压电传感器输出的电荷信号转换为放大的电压信号）。
（3）动态数据采集测试分析仪（如YE6263型，用于数据采集、FFT分析和波形记录）。
（4）计算机（用于数据存储、显示和分析）。
3. 测量仪表的要求
（1）振动传感器要求：
① 传感器安装在被测点处应牢固可靠，接触面光滑干净（去除油漆、锈迹和油污），在整个测量过程中不得有任何相对移动。连接系统（电缆和接头）在测量频率范围内应保证振动信号的正确传递（无衰减和相位失真）。
② 传感器应在允许的工作环境（温度、湿度、磁场、油污、盐雾等）下工作，超出允许范围时测量结果无效。
③ 传感器经非正常状态后（如冲击、过热、浸水、浸油等）应及时校验，确认其性能不低于原始性能时方可继续使用。
④ 传感器应有方向性，横向灵敏度（垂直于测量方向上的灵敏度）应不大于测量方向灵敏度的10%，即“横向灵敏度比”要求小于10%。
（2）联接导线要求：联接导线的选用应与测量系统匹配（阻抗匹配、低噪声电缆），导线应固定牢固，与被测对象之间不应有相对运动（防止因导线摆动产生噪声信号）。
（3）指示与记录装置要求：指示装置应能直接读取测量量标的有效值，可记录测量量标与时间的关系图并保存（便于后续分析）。
4. 测量的数据内容
（1）柴油机及柴油发电机振动的测量数据包括振动位移、振动速度、振动加速度三个参数。
（2）各量标的定义：
① 振动位移：物体相对于某一参考坐标位置的矢量，单位为毫米（mm）。
② 振动速度：振动位移的时间变化率的矢量，单位为毫米每秒（mm/s）。
③ 振动加速度：振动速度的时间变化率的矢量，单位为毫米每平方秒（mm/s²）。
5. 测量系统
（1）测量系统的信号流程为：
（2）测量频率范围：
① 测量值是在一定频率范围内振动信号的有效值。测量频率范围下限应包括机械的一阶振动频率（对应基频）。
② 对转速为600 r/min以上的机械，频率范围取10～1000 Hz。
③ 对转速为300～600 r/min的机械，频率范围取3～1000 Hz。
（3）仪器性能要求：振动测量仪器应能显示并记录振动测量标量和时间的关系图，并能直接显示复合振动测量标量的有效值，频率响应范围应在2～3000 Hz内选取，仪器精度应不低于5%。
6. 测量点位置和测量方向的确定
（1）测点位置选择原则：
① 测点位置应选在振动能量向弹性基础或系统其他部位进行传递的地方（最能反映机组整体振动水平的部位）。柴油发电机组的前后端顶部、底部至少4个点。若机组尺寸较大需增加测点时，应在顶部和底部成组增加。对于弹性支承（减振器安装）的机组，底部测点选在弹性支承上方或安装支承部位。
② 测点应选在柴油发电机组本体刚性较大、能代表机组整体振动的部位，产生局部振动的部位（如薄板罩壳、管道）不得布点。测点号用1、2、3…表示。
（2）测量方向：在三个互相垂直的方向上选取——
① 方向一：与柴油发电机组旋转轴方向重合（轴向）。
② 方向二：水平方向，且垂直于柴油发电机组转轴（水平径向）。
③ 方向三：与上述两方向组成的平面垂直（垂直径向）。
（3）按GB/T 7184—2008对中小型柴油机测量点的选取（如图1所示）：
① 测量平面：机械支承轴、曲轴平面、机架顶部边缘。
② 方向测点：联轴节端部（靠近发电机侧）、机械中部、机械自由端（远离发电机侧）。
图1 振动试验测试点分布
注意：振动测定试验在柴油发电机组上述部位，沿机组的横向、纵向及竖直向下三个方向选定测点进行测量。测量值的单位见该被试机组的技术条件（当使用振幅值时，应注意区分是单振幅还是双振幅——单振幅为峰值，双振幅为峰-峰值，两者相差一倍）。取各测量数值中的最大值作为试验结果。
二、噪声测定试验
柴油发电机组的排气噪声呈明显的低频特性，是发电机组运行时的主要声源。它由排出气体的压力脉动产生——当柴油机运行时，柴油在气缸内燃烧产生高压，排气阀开启后高温高压气体急速排出，发生剧烈的压力脉动。这种压力脉动以声波形式传播，产生周期性的排气振动噪声，其声压级大小主要取决于机组的功率、排气量、气缸数、气缸内平均有效压力及排气口截面面积。
1. 噪声限值规定
（1）出厂标准：对于功率不大于250 kW的柴油发电机组，噪声声压级平均值应不大于102 dB(A)；对功率大于250 kW的柴油发电机组和使用增压柴油机的机组，其噪声声压级由厂家产品规范规定。
（2）户外型低噪声柴油发电机组的噪声声压级平均值应不超过下表规定：
|
机组型式 |
噪声声压级平均值 dB(A) |
测点 |
|---|---|---|
|
罩式发电机组 |
80，75 |
距控制屏正面中心0.5 m，距地板1.50 m |
|
汽车电站（隔室操作） |
80，75 |
距控制屏正面中心0.5 m，距地板1.50 m |
|
汽车电站（非隔室操作） |
83，78，73，68，65，60 |
距电站外廓1.00 m |
|
挂车电站（隔室操作） |
80，75 |
距控制屏正面中心0.5 m，距地板1.50 m |
|
挂车电站（非隔室操作） |
83，78，73，68，65，60 |
距电站外廓1.00 m |
|
方舱电站（隔室操作） |
80，75 |
距控制屏正面中心0.5 m，距地板1.50 m |
|
方舱电站（非隔室操作） |
83，78，73，68，65，60 |
距电站外廓1.00 m |
|
罩式机组和方舱电站 |
— |
距地面1.00 m |
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汽车电站和挂车电站 |
— |
距地面1.65 m |
注：非隔室操作的多个限值对应不同机组功率等级或不同运行工况，具体取值按产品技术条件确定。
（3）室内柴油发电机组通过隔音降噪措施，应达到《城市区域环境噪声标准》（GB 3096-93）及《工业企业厂界噪声标准》（GB 12348-90）的相关限值要求（表1）。
表1 环境噪声标准限值对照表
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标准名称
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城市区域环境噪声标准
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工业企业场界噪声标准
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标准代号
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GB3096-93
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GB12348-90
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监测方法
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按 GB/T14623 执行
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按 GB1234 执行
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引用标准
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GB/T14623 城市环境噪声测量方法
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Gb12349 工业企业噪声测量方法
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临测时间
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夜 间
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日 间
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0 类标准
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50dB
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40dB
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--
|
--
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1 类标准
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55dB
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45dB
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55dB
|
45dB
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2 类标准
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60dB
|
50dB
|
60dB
|
50dB
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|
3 类标准
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65dB
|
55dB
|
65dB
|
55dB
|
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4 类标准
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70dB
|
55dB
|
70dB
|
55dB
|
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注：各类标准的适用区域
0#标准 适用于疗养区、高级别墅区、高级旅管区等特别需要安静的区域。 1#标准: 适用于以居住的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。 2#标准: 适用于居住、商业、工业混杂区。 3#标准: 适用于工业区。 4#标准: 适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域，穿越城区的内河航道两侧标准。 |
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2. 测量面、测量距离和测量点
（1）试验场地要求：
① 柴油发电机噪声试验时，机组安放地点可为专用的噪声试验室，或符合GB/T 1859—2000《往复式内燃机辐射的空气噪声测量工程法及简易法》中规定的普通试验室或室外场地。
② 室外场地应平坦、空旷，在以测试中心为圆心的25 m半径圆范围内无大的反射物（如围墙、房屋或较大的设备等），环境噪声应比发电机组噪声低10 dB(A)以上。
（2）测点布置：
① 试验时，用声级计在机组两侧和发电机后端1 m远处分别选定噪声最大的3个点进行测量，每点应重复测量三次，每两次测量值之差不应大于2 dB(A)，否则应重测。
② 取三次的平均值作为一个测点的测量结果，取各测点测量值的平均值作为被测发电机组噪声的最终结果。
③ 当需要更高精度的噪声功率级测量时，应采用参考矩形测量面的多点测量法——在距参考矩形表面（包围机组的假想六面体）一定距离（通常为1 m）的测量面上布置测点，测点数量可根据精度要求选择9点、12点、15点或19点方案（如图2～图5所示）。
图2 用参考矩形图测量发电机组噪声的测量面及测点布置（9个测点）
图3 用参考矩形图测量发电机组噪声的测量面及测点布置（12个测点）
图4 用参考矩形图测量发电机组噪声的测量面及测点布置（15个测点）
图5 用参考矩形图测量发电机组噪声的测量面及测点布置（19个测点）
注意：在布置进气口和排气口附近的测点时，不应使其正对气流（防止气流直接冲击传声器产生附加噪声），测点应避开气流方向。
三、振动与噪声试验的工程应用与常见问题处理
振动与噪声测定试验不仅是环保合规的验证手段，也是诊断机组安装质量、发现潜在故障的重要方法。试验结果异常时，应结合工程经验分析原因并采取相应的处理措施。
1. 试验前的准备与条件确认
（1）确认被测机组已完成安装调试，各系统（燃油、润滑、冷却、排气）工作正常。
（2）确认机组已按制造商要求完成磨合运行（新机组或大修后需磨合，通常为满载50小时或按制造商规定），避免磨合期内的异常振动和噪声影响测试结果。
（3）检查机组公共底座与基础的连接螺栓是否紧固，减振器是否处于正常压缩状态（无偏斜、无压缩到底）。
（4）检查排气系统是否安装正确——排气管路无过弯、无压扁，消声器安装方向正确，排烟管柔性连接波纹管无扭曲。
（5）确认测试场地符合要求——室外场地空旷无反射物（25 m半径内），室内场地吸声处理满足标准要求。
（6）在空载、半载、满载三种工况之间切换时，应待机组运行稳定（各项参数稳定运行3～5分钟）后再进行测量记录。
2. 常见异常振动原因分析
（1）机组整体振动过大：
① 可能原因：公共底座与基础连接松动、减振器失效（橡胶老化或弹簧断裂）、地基刚度不足。
② 处理措施：检查并紧固地脚螺栓；检查减振器状态，必要时更换；加固基础或增加隔振沟。
（2）特定频率下振动突增（共振）：
① 可能原因：机组运行频率与基础或管路固有频率重合。
② 处理措施：调整机组转速（避开共振频率）或改变管路支撑位置（改变管路固有频率）。
（3）轴向振动过大：
① 可能原因：柴油机与发电机联轴器不对中（同轴度超差）。
② 处理措施：重新校正对中（使用百分表测量径向和端面跳动，调整至制造商规定偏差范围内，一般径向偏差≤0.05 mm）。
（4）某测点振动明显大于其他同位置测点：
① 可能原因：该处安装螺栓松动、部件变形或轴承间隙异常。
② 处理措施：检查该处紧固件，测量轴承间隙，必要时解体检查。
3. 常见异常噪声原因分析
（1）排气噪声异常增大：
① 可能原因：消声器内部隔板破损、排气管路泄漏或排烟管走向不合理（弯头过多或过急）。
② 处理措施：检查消声器完整性，更换损坏的消声器；检查排气管路密封性，修补泄漏点；优化排烟管走向，减少弯头数量（建议不超过3个90°弯头）。
（2）机械敲击声：
① 可能原因：气门间隙过大、活塞敲缸（冷态或负荷突变时）、轴承磨损。
② 处理措施：调整气门间隙至规定值；检查活塞与缸套间隙，若超差则更换；检查轴瓦磨损情况，必要时更换。
（3）燃烧噪声过大：
① 可能原因：喷油提前角过大或过小、供油量不均匀、燃油品质差。
② 处理措施：检查并调整供油提前角至规定值；校验喷油泵各缸供油均匀性；使用符合标准的清洁柴油。
（4）风扇/机械噪声过大：
① 可能原因：风扇叶片变形或与护风圈干涉、皮带张紧力不当。
② 处理措施：校正或更换风扇叶片，调整护风圈间隙（一般为10～25 mm）；调整皮带张紧力至规定挠度（10～15 mm）。
4. 降噪减振工程措施
（1）振动控制：
① 选用合适的隔振器（弹簧隔振器或橡胶隔振器），隔振效率应不低于85%。
② 公共底座与基础之间设置隔振沟或隔振垫，切断振动沿基础的固体传声路径。
③ 排烟管与机组连接处采用不锈钢波纹管柔性连接，补偿热位移和吸收振动。
（2）噪声控制：
① 排气消声器：选用阻抗复合式消声器，插入损失不低于25 dB(A)，同时确保排气背压不超过机组允许值（通常≤6.7 kPa）。
② 机房隔声：对机房墙体、门窗进行隔声处理（墙体内侧贴吸声材料、安装隔声门和隔声窗），机房外围1.5 m处噪声应≤80 dB(A)。
③ 进气消声：在机房进风口设置阻性消声器或消声百叶，防止空气动力噪声外传。
（3）主动降噪措施：
① 优化燃烧过程：调整喷油正时和喷油压力，降低燃烧噪声。
② 定期维护：按周期更换空气滤清器、燃油滤清器和机油滤清器，保持发动机良好工作状态，避免因磨损加剧产生额外噪声和振动。
5. 试验报告的内容与数据记录
完整的振动与噪声试验报告应包含以下内容：
（1）被测机组基本信息：型号、功率、额定转速、出厂编号、安装日期。
（2）试验条件：环境温度、相对湿度、大气压力、测试场地描述。
（3）试验工况：空载/半载/满载的详细参数（输出电压、电流、功率、频率、功率因数）。
（4）振动测试结果：各测点三个方向的振动位移（mm）、速度（mm/s）和加速度（mm/s²），最大值及对应测点编号。
（5）噪声测试结果：各测点的声压级dB(A)，平均值及最大值。
（6）结论：判定是否满足标准要求（102 dB(A)限值或区域标准对应限值）。
（7）处理建议：若超标，提出针对性的降噪减振措施建议。
总结
柴油发电机组振动和噪声测定试验是评估其环保性能和运行品质的重要手段。振动测定应在空载、半载、满载三种工况下进行，采用加速度传感器在三方向（轴向、水平径向、垂直径向）布点测量，数据包括振动位移（mm）、振动速度（mm/s）和振动加速度（mm/s²），频率范围根据机组转速确定（600 r/min以上为10～1000 Hz，300～600 r/min为3～1000 Hz），测点应选在机组本体刚性大、能代表整体振动的部位。噪声测定同样需在三种负载工况下进行，功率≤250 kW机组噪声限值为102 dB(A)，室内机组应满足GB 3096-93和GB 12348-90对应区域限值；测点布置可采用9/12/15/19点矩形测量面方案，室外场地需空旷（25 m半径内无反射物）且环境噪声低于机组噪声10 dB(A)以上。两项试验中，除记录振动和噪声值外，还应记录机组的输出电压、电流、功率、频率、功率因数及环境大气压、相对湿度、温度等参数。当试验结果异常时，应根据振动频谱和噪声特征分析原因——整体振动过大检查基础与减振器，特定频率共振调整管路支撑，排气噪声异常检查消声器与排气管路，机械敲击声检查气门间隙与轴承，并采取相应的隔振、消声和隔声措施。规范的测试方法和系统的工程分析，是判定柴油发电机组是否符合环保法规、制定降噪减振方案的技术基础。
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