|
新闻主题 |
低噪音柴油发电机组的噪声控制原则 |
摘要：柴油发电机组运行时，通常会产生95～110dB（A）的噪声，发电机组运行的噪声，对周围环境造成严重损害，因此必须对噪声进行控制。低噪声发电机组主要由标准发电机组、防音罩壳、进排风降噪装置和排气降噪装置等组成。利用防音罩壳设置隔音和吸音层，进排风通道进行了降噪处理、排气采用工业型和住宅型消声器的组合结构，分别降低其高频和低频段的噪声。
|
图1 静音箱发电机组平面结构图 |
一、柴油机噪声源分析
柴油机噪音大有两大源头，一个是缸内的燃烧特性决定，另一个则是由于供油系统产生。现在许多先进的柴油发动机已经在逐步着手解决这些问题，通过采用电控共轨柴油直喷技术，取消了供油分泵，因此相当程度减小了柴油机的振动和噪音。另外，由于先进的柴油发动机的供油更精确，缸内或爆震敲缸的振动也能大幅度降低。
同转速同负荷的瞬态工况燃烧噪声要高于稳态工况的燃烧噪声，二者的差别是因为燃烧室壁面温度的不同．由气力动力载荷和压力高频振荡的差异形成了瞬态工况和稳态工况燃烧噪声水平的不同， 燃烧噪声作为燃烧激励的外部响应，必然受到燃烧过程的四个阶段一滞燃期、急燃期、缓燃期和后燃期的影响。滞燃期内，燃油与缸内压力空气混台气形成的可燃混合气正处于物理和化学准备阶段，缸内工质只受到活塞上行的压缩作用，因此缸内压力和温度变化都很小，对燃烧噪声的直接影响甚微。
但是，由于滞燃期对燃烧过程的进展有很大影响，所以它对燃烧噪声有间接的重大影响。急燃期内，气缸内压力急剧升高，燃烧粗暴，燃烧气体形成的冲击波猛烈冲击燃烧室壁，燃烧噪声增大。缓燃期内，燃烧是在气缸容积不断增加的情况下进行的。在这个阶段，气缸内气体有一定的压力增长率，所以仍能激发一定强度的燃烧噪声，但压力增长缓慢，对噪声的影响已不显著。后燃期内，因活塞下行，绝大部分燃料已经燃烧完毕，燃烧冲击很弱，因而燃烧噪声也很小。
二、噪音控制的途径和基本方法
从燃烧噪声形成的机理来看，应从以下两个方面降低柴油机的燃烧噪声：
1、降低气缸压力频谱曲线
从产生的根源上，降低气缸压力频谱曲线，特别是降低中高频的频率成分。为此可以提高进气温度和压力、组织适当的进气涡流、选用涡流室等分开式燃烧室、选用适当的喷油策略等等。这样可以缩短滞燃期及减少滞燃期内形成的可燃混合气。
2、增加对燃烧噪声的衰减
从燃烧噪声的传播途径，增加内燃机结构对燃烧噪声的衰减，特别是对中高频频率成分的衰减。为此可以采取提高内燃机机体刚性及采用隔振和隔声措施；减小活塞曲柄连杆各部分的间隙；减小缸径、增加缸数或采用较大的行程缸径比：改变薄壁零件(油底壳等)的材料和附加阻尼等方法。
二、柴油机噪声控制措施
1．排气噪声的控制
（1）排气噪声产生的主要原因
排气噪声是发动机噪声的主要部分。其噪声一般要比发动机高10～15dB（A）。排气噪声是发动机噪声中能量最大，成分最多的部分。它的基频是发动机的发火频率，在整个的排气噪声频谱中应呈现出基频及其高次谐波的延伸。排气噪声成分主要有以下几种：
① 周期性的排气噪声，排气所引起的低频脉动噪声频率一般为63～125Hz，噪声值高达105~125dB(A)。
② 排气管道内的气柱共振噪声。
③ 气缸的共振噪声。
④ 高速气流通过排气门环隙及曲折管道时产生的喷注噪声。
⑤ 涡流噪声以及排气系统在管内压力波激励下所产生的再生噪声形成了连续性高频噪声谱，频率均在1000Hz以上，随着气流速度的增加，频率显著提高。
（2）排气噪声的控制方法
消声器是控制排气噪声的基本方法。正确选配消声器（或消声器组合）可使排气噪声减弱30～40dB（A）以上。根据消声原理，消声器结构可分为阻性消声器和抗性消声器两大类：
① 阻性消声器
阻性消声器也称为工业型消声器，结构如图2所示，是利用多孔吸声材料，以一定方式布置在管道内，当气流通过阻性消声器时，声波便引起吸声材料孔隙中的空气和细小纤维的震动。由于摩擦和黏滞阻力，声能变为热能而吸收，从而起到消声作用。
② 抗性消声器
抗性消声器称为住宅型消声器，结构如图3所示，是利用不同形状的管道和共振腔进行适当的组合，借助于管道截面和形状的变化而引起的声阻抗不匹配所产生的反射和干涉作用，达到衰减噪声的目的。其消声效果，与管道形状、尺寸和结构有关。一般选择性较强，适用于窄带噪声和低、中频噪声的消减。
通常利用一个波纹减振节、一个工业型消声器和一个住宅型消声器的组合组成复合型排烟系统，有效地隔断了排气振动和排气噪声的传播。
|
图2 柴油机阻性消声器结构图 |
图3 柴油机抗性消声器结构图 |
2．机械噪声和燃烧噪声的控制
（1）产生机械噪声和燃烧噪声的原因
① 机械噪声
机械噪声主要是发动机各运动零部件在运转过程中受气体压力和运动惯性力的周期变化所引起的振动和相互冲击而产生的。主要包括活塞曲柄连杆机构的噪声（主要为高频噪声）；配气机构的噪声（主要为低、中频段噪声）；传动齿轮噪声（噪声谱是一种连续而宽广的频谱）；不平衡惯性力引起的机械振动及噪声。
② 燃烧噪声
燃烧噪声是燃烧过程中产生的结构振动和噪声。在气缸内燃烧噪声（尤其是低频部分）声压级很高，但是发动机结构中大多数零件的刚性较高，其自振频率多处于中高频区域，由于对声波传播频率响应不匹配，因而在低频段很高的气缸压力级峰值不能顺利地传出，而中高频段的气缸压力级则相对容易传出。
（2）机械噪声和燃烧噪声的控制办法
① 隔振处理
发电机组的隔振一般采用高效减振胶垫，经过隔振处理，发电机组表面的振动被有效隔断。
② 降噪处理
在噪声的传播通道上进行降噪处理，减少声源对外的辐射。对噪声指标控制严格的用户，还需要在集装箱内粘贴高效吸音材料，使噪声得到有效的衰减，以提高发电机组的降噪效果。
|
图4 静音箱发电机组底盘结构图 |
图5 静音箱发电机组正面结构图 |
3．冷却风扇和排风通道噪声的控制
风扇噪声由旋转噪声和涡流噪声组成。旋转噪声由旋转风扇叶片切割空气流产生周期性扰动而产生。涡流噪声是气流在旋转的叶片截面上分离时，由于气体具有黏性，便滑脱或分裂成一系列的漩涡流，从而辐射出一种非稳定的流动噪声。排风通道直接与外界相通，空气流速很大，气流噪声、风扇噪声和机械噪声经此通道辐射出去。
控制风扇和排风通道噪声的手段，主要是设计好的排风吸音通道，吸音通道可由导风槽和排风降噪箱组成，也可由导风槽和一至几组的吸音挡板组成。
排风降噪箱的工作原理，类似于阻性消声器。可通过更换吸音材料（改变材料的吸音系数），改变吸音材料的厚度、排风通道的长度、宽度等参数来提高吸音效果。
在设计排风吸音通道时，要特别注意排风口的有效面积必须满足发电机组散热的需要，以免排风口风阻增大导致排风噪声增大和发电机组高水温停机。
4．进气噪声的控制
发电机组工作在封闭的机房里面，从广义上讲，进气系统包括发电机组的进风通道和发动机的进气系统。进风通道和排风通道一样直接与外界相通，空气的流速很大，气流的噪声和发电机组运转的噪声都经进风通道辐射到外面。发动机进气系统的噪声是由进气门周期性开、闭而产生的压力波动所形成，其噪声频率一般处于500Hz以下的低频范围。
对于涡轮增压发动机，由于增压器的转速很高，因此其进气噪声明显高于非增压发动机。涡轮增压器的压气机噪声是由叶片周期性冲击空气而产生的旋转噪声和高速气流形成的涡流噪声所组成，且是一种连续性高频噪声，其主要能量一般分布在500Hz～10kHz范围。
由于柴油发电机组配置的空气滤清器，本身就具有一定的消声作用。考虑到进气噪声相对较低，因此，对发动机的进气系统一般不做处理。对发电机组的进气通道，则要从风道的设计，隔音材料的选用等方面进行综合控制。其基本思路是：
（1）进风净面积符合设计规范，以保证发动机的进气系统和发电机组的冷却系统有足够的新鲜空气吸入。
（2）进风通道需经吸声处理，一般采用进风百叶窗、导风槽、消声挡板的组合，如果有充足的空间，也可采用进风百叶窗和降噪箱的组合。
----------------
以上信息来源于互联网行业新闻，特此声明！
若有违反相关法律或者侵犯版权，请通知我们！
温馨提示：未经我方许可，请勿随意转载信息！
如果希望了解更多有关柴油发电机组技术数据与产品资料，请电话联系销售宣传部门或访问我们官网：https://www.11fdj.com
- 上一篇：废气涡轮增压器的结构与工作原理
- 下一篇：柴油发动机涡轮增压器系统的方式和概念
