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柴油发电机房降噪处理的方案 |
摘要：柴油发电机组正常运行时的设备噪声将达109dB以上，若不采取有效的治理措施，机房外的噪声将达到87--95dB按照法规要求昼间最大噪音65dB，夜间最大噪音为55dB。降噪设计的基本思路是查明各种声源中的最大噪声成分及其频率特性，采取有关技术措施，将各声源的噪声级尽量降低到大致相同的水平，其中容易降低的噪声源可以降低的多一些，降噪还要和其他技术要求（如对柴发机组输出功率的影响、降噪成本等多种具体因素）综合起来考虑。本文将从柴油机污染源分析、噪声计算公式以及降噪措施的实施等方面进行探讨，以期为发电机房噪音治理提供一些有益的参考。
一、噪声源分析
通常，频率在5，000-10，000 Hz范围内的声音是人耳最容易听到的，所以在噪声测量时可通过对这部份敏感的噪声采用加权的方式（一般有A、B、C、D四种），最常用到的是A级加权计算，表示为db（A）。
1、噪声的叠加
不同的噪声源产生的总噪声值可能过图1和图2查得。噪声的计算公式如下：
SPL2=SPL1-20×Log10（D2-D1）.........................（公式1）
式中，SPL1——已知D1点的噪声，dB（A）（可从技术参数表查）；
SPL2——D2点的噪声dB（A）；
D1——D1点离噪声源的距离m；
D2——D2点离噪声源的距离m。
2、主要噪声分类
（1）空气动力性噪声。
空气动力性噪声是风扇叶片与气流摩擦产生的噪声，其来源于发 电机组冷却风扇叶片旋转时撞击周围空气而产生的噪声，有一定的规 律性， 且振动强烈。
（2）燃烧过程和结构振动所产生的噪声。
燃烧噪声是在可燃混合气体燃烧时，因气缸内气体压力急剧上升 冲击发动机各部件，使之振动而产生的噪声。结构振动噪声是通过发 动机外表面以及与发动机外表面刚性连接结构的振动向大气辐射的 噪声 。一般来说，低转速时，燃烧噪声占主导地位，高转速时，机械噪声占主导地位。
（3） 发电机房内产生的混响声。
混响声是由于发电机房机械传动噪声与空气动力噪声经过叠加 后通过空气传播， 由发电机房内墙壁、管道、不规则的建筑结构及设 备反射后产生的混合声响， 频率紊乱 ， 振动强烈。
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图1 柴油发电机相同等级的噪声叠加曲线图 |
图2 柴油发电机不同等级的噪声叠加曲线图 |
二、噪声环境预测
柴油发电机房通常位于高层建筑的地面首层和地下负一层，其周边有一般有居民区存在。由于发电机房地处地下室，且上下水及其他管道成“束”型经过发电机房上空，容易形成共振，将噪声传递到楼房高层，地下室建筑结构复杂，容易形成共振及混响。举例一台300KW康明斯发电机组，进风量为924m³/min，排风量为462 m³/min，机房内噪音值大于105dB以上，而其室外噪声预估为95dB左右，远高于国家声环境功能质量标准限值，严重影响了周边居民和本楼工作人员的身心健康与工作质量，因此必须对发电机房噪声采取治理措施。噪音预测公式如下：
1、预测公式
（1） 对单个声源用点声源衰减公式计算预测点声压级：
LA（r） = LA（ro）- 201 g（r/ro）.........................（公式2）
式中， r、ro——距离噪声源的距离，m；
LA（r）、LA（ro）——距离噪声源 r、ro 处的 A 声级， dB；
（2） 在两个以上的声源同时存在时， 预测点总声压用下式：
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.........................（公式3） |
式中， L——总声压级， dB（A）；
Li——第 i 个噪声源的声压级， dB（A)
n—— 噪声源数。
计算声源在预测点的合成声压级 ， 并考虑各类衰减因素的修正。
2、预测结果
根据上述声源预测公式，以发电机房作为点声源考虑，噪声传播到周边环境的衰减量随距离不同而变化 ， 经计算得出以下结论。
距离发电机房最近的噪声级最多衰减 10dB 。预测发电机房外噪声为 90dB 左右， 高于国家环境噪声标准中《声环境 质量标准》（GB3096-2008） 中所允许噪声声级的要求限值 60dB， 超标 30dB。
综上所述，并结合相同发电机房内噪声监测结果看，发电机房内噪声级超过劳动卫生标准 85dB 的要求 ， 危害严重人体健康， 对作业人员造成永久性不可逆转的局部频段听力功能损伤 —— 低频型耳聋失聪。另根据国家有关部门大量调查资料表明：噪声会使作业人员产生精神病 ，神经官能症，心血管等疾病；人长期在高噪声环境下 ， 内分泌系统受到干扰，影响免疫系统功能而被诱发消化系统癌病变；又由于噪声有掩蔽效应，往往使人不易察觉一些危险信号，会给生产造成潜在的不安全因素 。所以对发电机房内噪声治理是非常必要的。
三、机房设备布置
柴油发电机房的基本布局如图图3、图4所示。
1、安装基础设计
（1）柴油发电机安装基础包含承重基础、防震缝、排污油槽和挡土墙等。
（2）柴油发电机一般都很重，需要考虑地板的基础承重设计。承重主要是柴油发电机本身（含底座）的重量和柴油发电机的运行重量之和。运行重量大概是柴油发电机机组本身重量的0.5倍，因此柴油发电机基础的承重设计应该按照1.5倍机组重量设计。柴油发电机基础主要由钢筋网和砂石混凝土构成，而柴油发电机基础基础下面用粗砂和卵石垫厚200mm底，并夯实。现在很多柴油发电机安装基础都忽略了防震缝的设计，由挡土墙与基础构成防震墙。防震缝一般取60mm，防止与房屋产生共振现象。
（3）柴油发电机基础应采取防油浸的设施，可设置排油污沟槽，具体如图1所示。
2、设备安装及机房设计
（1）发电机组安装时，散热器距通风口1.0～1.2m，风口底部距地面0.4m，机组的其余三面距机房墙壁为2.0m。多台机组安装时，其间距为2.0～2.5m，机房天花板距发动机至少为1.5m，或者要求机房地板离天花板不少于4.5m，以便于对机组的检查、保养和维修。
（2）柴油发电机运行时会散出热量，环境温度升高会影响柴油发电机的输出功率，降低柴油发电机的效率。因此，必须采取措施来保正发动机及发电机冷却。正确的空气流动路线应为图2所示：空气从机尾部经过发动机，经过散热器，导风罩排出室外。如果没有导风罩将热气排除户外，风扇将把热空气抽散在四周，热空气将回散热器，降低了冷却效果。
（3）空气的入口和出口都要满足机组排风量要求，进风口至少是散热器芯面积的1.5一1.8倍，宜设在正对发电机端或发电机端两侧；排风口净流通面积大于散热器芯面积的1.25一1.5倍，宜靠近且正对柴柴油发电机散热器，不宜设在主导风向一侧，若有困难时应增设挡风墙。要求进出风口不能设置在同一个方向，避免出风和进风混合。
（4）排烟宜采用架空敷设方式，排烟管应单独引出室外。排烟管弯头尽量少，并能自由伸缩。水平敷设的排烟管道宜设0.3%一0.5%的坡度，坡向室外，并在管道最低点装排污阀。为防止烫伤和减少辐射热，排烟管宜进行保温处理。
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图3 50-400KW发电机房隔音降噪立面图 |
图4 50-400KW发电机房隔音降噪平面图 |
三、污染源控制方案
发电机房主要噪声源为发电机组正常运行期间产生的噪声，所以 必须对发电机房主要噪声源采取控制措施，使发电机组产生的噪声达到环境标准，保证周边区域内环境质量，为周围工作人员提供安静的工作环境 。由于发电机房噪声声源比较复杂，仅采取单一的降噪措施 难以满足要求，必须采取综合治理控制工程。
1、隔音材料的选择
隔音材料的选择是发电机房隔音降噪处理的基础。在选择隔音材料时，需要考虑材料的吸声性能、耐火性能、耐久性以及施工方便等因素。常用的隔音材料包括吸音棉、玻璃纤维棉、岩棉板等。吸音棉适用于高频噪音的吸声，玻璃纤维棉和岩棉板则适用于低频噪音的隔离。在选择隔音材料时，需要根据发电机房噪音频谱特点进行综合考虑，力求达到最佳的隔音效果。
以300KW康明斯柴油发电机组标准机房为例，材料清单如表1内容。
表 1 污染治理方案主要设备及材料统计
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序号 |
设备 |
单位 |
数量 |
备注 |
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1 |
进风消声器 |
组 |
1 |
型号：SHJ，流量为 56000m3/h， |
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2 |
排风消声器 |
组 |
1 |
型号：SHJ，流量为 56000m3/h， |
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3 |
隔声门 |
樘 |
3 |
型号：LM |
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4 |
墙体吸声材料 |
㎡ |
约 65 |
JZT 型阻燃吸声海绵 |
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5 |
地面铺设 |
㎡ |
约 30 |
普通地板砖 |
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6 |
阻尼减震垫 |
套 |
1 |
PB 型板式 |
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7 |
吸声材料吊顶 |
㎡ |
约 30 |
JZT 型阻燃吸声海绵 |
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8 |
封闭及隔断 |
㎡ |
约 4 |
砖混结构 |
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9 |
照明电器 |
套 |
1 |
包括应急照明灯 4 组， 日常照明 3 组 |
2、隔音结构的设计
隔音结构的设计是确保发电机房隔音效果的关键。在设计隔音结构时，需要考虑发电机房的实际情况和噪音源的位置。一般来说，隔音结构应包括隔音墙、隔音门、隔音窗等部分。隔音墙的设计应考虑墙体的隔音性能，可以采用双层隔音墙或者具有吸声层的隔音墙结构。隔音门的设计应考虑门扇的隔音性能和门框的密封性能。隔音窗的设计应考虑窗框的隔音性能和玻璃的隔音性能。通过合理的隔音结构设计，可以有效地减少发电机房噪音的传播和扩散。
3、具体施工措施
（1）减震
发电机组排气噪声由发电机生产厂家通过安装排气管消声器解决，结构震动噪声通过在发电机组地脚与地面之间安装阻尼减震垫，如图5所示。
（2）吸声墙面
发电机组产生的燃烧及机械传动噪声与空气动力性噪声通过空 气以及发电机房内墙壁、管道、不规则建筑布局反射回来产生混响声， 该混响声直接传出室外，对周围工作人员的身心具有很大的伤害，必 须通过隔声处理措施控制声音向外辐射。故将发电机房改造为封闭式空间，即将发电机房自后部向前 8.4 米处隔断，高 3.1 米处使用吸声材料将所有管道与发电机房隔开（如图6所示），将发电机房内所有无用空间与发电机房隔断，发电机房内两处套间门安装隔声门，所有墙体安装吸声材料。通过上述措施可防止噪声通过锅炉间向外传播噪声，有效降低噪声约 20dB 左右。
（3）通风系统
将发电机房改为密闭空间时，室内空气将不流通，导致柴柴油发电机没 有充足的氧气正常工作及散热，严重影响设备运行 。由此可见，发电机房内的通风是非常重要的。通过现场勘察和发电机组进风量要求计算，在 8.4 米隔断处下部安装 SHJ 型进风消声器，进风通过柴柴油发电机冷 却风扇强制吸入，上部安装 SHJ 型排风消声器，利用热空气上升原理 及发电机房室内外压差排除，保柴柴油发电机有充足空气冷却散热，有充足 的氧气良好燃烧，不影响设备运行。在不影响其安全运行的情况下可 有效降低噪声约 20dB 以上。
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图5 柴油发电机振动隔离器 |
图6 柴油发电机组机房吸声墙面 |
4、环保标准
（1）噪声环境质量标准
工厂企业属环境噪声 II 类区，应执行《噪声环境质量标准》（GB3096-2008） II 的类区标准，见表2。
表 2 声环境质量标准 单位： dB
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类别 |
昼间 |
夜间 |
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II |
60 |
50 |
（2）工业企业厂环境噪声排放标准
正常工况下发电机房厂区界外 1m 处达到《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008） 的Ⅳ类标准，见表3。
表 3 工业企业厂界环境噪声排放标准 单位：dB
|
类别 |
昼间 |
夜间 |
|
Ⅳ |
65 |
55 |
（3）工业企业设计卫生标准
正常工况下发电机房达到《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002） 的工作地点噪声声级的卫生限值，见表4。
表 4 工业企业设计卫生标准 单位： dB
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日接触噪声的时间 （h) |
卫生限值 （dB) |
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8
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85
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通过以上噪声控制措施，可使发电机房内正常工作时产生的噪声 声压级明显降低，再通过自然衰减，可将发电机房周边生活及办公区 噪声控制在 60 dB 以下，达到《声环境质量标准》（GB3096-2008） 的 2 类区标准规定的噪声限制 。 由于发电机房内为密闭空间，致使发电 机房内噪声明显过大无法衰减，但对于发电机房内噪声控制达到《工 业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002） 中规定的限制 85 dB 以下。
总结：
总之，柴发机房降噪设计方案既能有效地降低发电机所产生的环境噪声，又能满足室内的低频反复折射所产生的噪声及室内空气流通。综合控制的核心是等隔离声概念，即用一封闭的围护结构将机组与外界隔离开来，减少声源对外的声辐射。室内墙面设计为贴吸音棉，同时用吸音扣板吊顶，经过这样的吸声处理后既增加了围护结构的隔声量，又可降低室内的混响。对于发电机噪声中的高频噪声，因其波长短，采用抵挡的方式即可达到目的。由于柴油发电机所产生的噪声单纯靠阻挡不能达到满意效果，因此需对室内墙面做消声结构处理。经过以上这些处理，使噪声在保证柴油发电机正常工作的同时满足相应的环保标准要求。
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