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柴油發(fā)電機機組噪聲控制一
時間：2014/9/22 17:47:32 來源：鷹潭市康輝機電有限公司 瀏覽率：
現(xiàn)代城市中的電信企業(yè)因本身行業(yè)的特點，通信設備的運行必須做到萬無一失。為保證交換機等通信設備的不間斷運行，一般多采用柴油發(fā)電機組做為自己的備用電源，一旦市電發(fā)生供電故障，即刻啟動柴油發(fā)電機組，通過市電/油機轉換屏（ATS）進行切換，由柴油發(fā)電機組對通信設備提供電源，以保障電信業(yè)務的正常運行。
由于電話局大部分處在人口密集的地區(qū)，這些地區(qū)對環(huán)境的要求很高，而柴油發(fā)電機組噪聲往往成為周圍環(huán)境噪聲的主要污染源。當前社會對環(huán)保要求越來越高，如何有效地控制其噪聲污染是一項有難度，同時又具有很大推廣價值的工作，這也是我們通信建設的一項主要工作，應得到更多的重視。為了做好這項工作，首先要對柴油發(fā)電機組噪聲的構成進行了解和分析。
1 聲源分析
柴油機噪聲是一個由多種聲源構成的復雜聲源，按照噪聲輻射方式，柴油機噪聲可以分為空氣動力噪聲和表面輻射噪聲。按照產生的機理，柴油機表面輻射噪聲又可以分為燃燒噪聲和機械噪聲。其中空氣動力噪聲為主要噪聲源。
1．1 空氣動力噪聲
空氣動力噪聲是由于氣體的非穩(wěn)定過程，即由氣體的擾動以及氣體與物體的相互作用而產生的。直接向大氣輻射的空氣動力噪聲包括：進氣噪聲、排氣噪聲、冷卻風扇噪聲。
1．1．1進氣噪聲
進氣噪聲是柴油機的主要空氣動力噪聲之一，它是由進氣門的周期性開啟與閉合而產生的壓力起伏變化而形成的。當進氣門開啟時，在進氣管中產生一個壓力脈沖，而隨著活塞的繼續(xù)運動，它受到阻尼；當進氣門關閉時，同樣產生一個有一定持續(xù)時間的壓力脈沖。于是產生了周期性的進氣噪聲。其噪聲頻率成分主要集中在200 Hz以下的低頻范圍。與此同時，當氣流以高速流經進氣門流通截面時，產生湍流脫體，導致高頻噪聲的產生，由于進氣門通流截面是不斷變化的，因此湍流噪聲具有一定的頻率范圍，主要集中在1 000 Hz以上的高頻范圍。進氣管空氣柱的固有頻率與周期性進氣噪聲的主要頻率相一致時，空氣柱的共振噪聲在進氣噪聲中也會較為突出。
對于采用渦輪增壓的發(fā)動機，由于渦輪增壓器的轉速一般較高，因此其進氣噪聲明顯高于非渦輪增壓的發(fā)動機。渦輪增壓器的噪聲是由于葉片周期性地切割空氣產生的旋轉噪聲和高速氣流形成的湍流噪聲而形成的，是一種連續(xù)性的高頻噪聲，主要分布在500~10 000 Hz的頻率范圍。目前我公司大部分采用渦輪增壓的發(fā)動機。
進氣噪聲與發(fā)動機的進氣方式、進氣門結構、缸徑、凸輪型線等設計因素有關。對于同一臺發(fā)動機來說，受轉速的影響最大，轉速提高一倍可導致進氣噪聲增加10~l5dB（A）。 1．1．2 排氣噪聲
排氣噪聲是發(fā)動機噪聲中最主要的聲源，其噪聲一般要比發(fā)動機整機噪聲高出10~15dB（A）。發(fā)動機排氣屬高溫（800~l000℃）、高壓（3~4個大氣壓）氣體。排氣過程一般分為兩個階段，即自由排氣階段和強制排氣階段。發(fā)動機廢氣從排氣門高速沖出，沿著排氣歧管進入消聲器，最后從尾管排入大氣，在這一過程中產生了寬頻帶的排氣噪聲。
排氣噪聲包含了復雜的噪聲成分：以單位時間內排氣次數(shù)為基頻的排氣噪聲、管道內氣柱共振噪聲、排氣歧管處的氣流吹氣噪聲、廢氣噴注和沖擊噪聲、汽缸的亥姆霍茲共振噪聲、卡門渦流噪聲及排氣系統(tǒng)內部的湍流噪聲等。
影響發(fā)動機排氣噪聲的主要因素有：汽缸壓力、排氣門直徑、發(fā)動機排量及排氣門開啟特性等。對同一臺發(fā)動機來說，發(fā)動機轉速和負荷是影響其排氣噪聲的最主要因素。
1．1．3 冷卻風扇噪聲
風扇噪聲由旋轉噪聲和湍流噪聲構成。旋轉噪聲是由于風扇的葉片周期性地切割空氣，引起空氣的壓力脈動產生的，以葉片通過頻率為基頻，并伴有高次諧波。湍流噪聲是由于風扇運動導致的周圍空氣發(fā)生湍流脫體，使空氣發(fā)生擾動，形成氣體的壓縮與稀疏過程而形成的，是一個寬頻帶噪聲。
冷卻風扇噪聲受轉速的影響最大，轉速提高一倍可導致其聲級增加10~15dB（A）。在低速時風扇噪聲要比發(fā)動機噪聲低很多，而在高速時，往往會成為主要的噪聲源。目前我公司使用的柴油發(fā)動機轉速多為1 500轉/分鐘，屬于高轉速油機。
1．2 表面輻射噪聲
燃燒噪聲和機械噪聲很難嚴格區(qū)分，通常將由于氣缸內燃燒所形成的壓力振動通過缸蓋、活塞-連桿-曲軸-機體向外輻射的噪聲稱之為燃燒噪聲。將活塞對缸套的撞擊，正時齒輪、配氣機構、噴油系統(tǒng)等運動件之間的機械撞擊振動而產生的噪聲叫作機械噪聲。一般直噴式柴油機燃燒噪聲要高于機械噪聲，而非直噴式柴油機的機械噪聲則高于燃燒噪聲，但是低速運轉時燃燒噪聲都高于機械噪聲。 2 噪聲控制措施
由于電話局大部分處在人口密集的地區(qū)，這些地區(qū)對環(huán)境的要求很高，而柴油發(fā)電機組噪聲往往成為周圍環(huán)境噪聲的主要污染源。當前社會對環(huán)保要求越來越高，如何有效地控制其噪聲污染是一項有難度，同時又具有很大推廣價值的工作，這也是我們通信建設的一項主要工作，應得到更多的重視。為了做好這項工作，首先要對柴油發(fā)電機組噪聲的構成進行了解和分析。
1 聲源分析
柴油機噪聲是一個由多種聲源構成的復雜聲源，按照噪聲輻射方式，柴油機噪聲可以分為空氣動力噪聲和表面輻射噪聲。按照產生的機理，柴油機表面輻射噪聲又可以分為燃燒噪聲和機械噪聲。其中空氣動力噪聲為主要噪聲源。
1．1 空氣動力噪聲
空氣動力噪聲是由于氣體的非穩(wěn)定過程，即由氣體的擾動以及氣體與物體的相互作用而產生的。直接向大氣輻射的空氣動力噪聲包括：進氣噪聲、排氣噪聲、冷卻風扇噪聲。
1．1．1進氣噪聲
進氣噪聲是柴油機的主要空氣動力噪聲之一，它是由進氣門的周期性開啟與閉合而產生的壓力起伏變化而形成的。當進氣門開啟時，在進氣管中產生一個壓力脈沖，而隨著活塞的繼續(xù)運動，它受到阻尼；當進氣門關閉時，同樣產生一個有一定持續(xù)時間的壓力脈沖。于是產生了周期性的進氣噪聲。其噪聲頻率成分主要集中在200 Hz以下的低頻范圍。與此同時，當氣流以高速流經進氣門流通截面時，產生湍流脫體，導致高頻噪聲的產生，由于進氣門通流截面是不斷變化的，因此湍流噪聲具有一定的頻率范圍，主要集中在1 000 Hz以上的高頻范圍。進氣管空氣柱的固有頻率與周期性進氣噪聲的主要頻率相一致時，空氣柱的共振噪聲在進氣噪聲中也會較為突出。
對于采用渦輪增壓的發(fā)動機，由于渦輪增壓器的轉速一般較高，因此其進氣噪聲明顯高于非渦輪增壓的發(fā)動機。渦輪增壓器的噪聲是由于葉片周期性地切割空氣產生的旋轉噪聲和高速氣流形成的湍流噪聲而形成的，是一種連續(xù)性的高頻噪聲，主要分布在500~10 000 Hz的頻率范圍。目前我公司大部分采用渦輪增壓的發(fā)動機。
進氣噪聲與發(fā)動機的進氣方式、進氣門結構、缸徑、凸輪型線等設計因素有關。對于同一臺發(fā)動機來說，受轉速的影響最大，轉速提高一倍可導致進氣噪聲增加10~l5dB（A）。 1．1．2 排氣噪聲
排氣噪聲是發(fā)動機噪聲中最主要的聲源，其噪聲一般要比發(fā)動機整機噪聲高出10~15dB（A）。發(fā)動機排氣屬高溫（800~l000℃）、高壓（3~4個大氣壓）氣體。排氣過程一般分為兩個階段，即自由排氣階段和強制排氣階段。發(fā)動機廢氣從排氣門高速沖出，沿著排氣歧管進入消聲器，最后從尾管排入大氣，在這一過程中產生了寬頻帶的排氣噪聲。
排氣噪聲包含了復雜的噪聲成分：以單位時間內排氣次數(shù)為基頻的排氣噪聲、管道內氣柱共振噪聲、排氣歧管處的氣流吹氣噪聲、廢氣噴注和沖擊噪聲、汽缸的亥姆霍茲共振噪聲、卡門渦流噪聲及排氣系統(tǒng)內部的湍流噪聲等。
影響發(fā)動機排氣噪聲的主要因素有：汽缸壓力、排氣門直徑、發(fā)動機排量及排氣門開啟特性等。對同一臺發(fā)動機來說，發(fā)動機轉速和負荷是影響其排氣噪聲的最主要因素。
1．1．3 冷卻風扇噪聲
風扇噪聲由旋轉噪聲和湍流噪聲構成。旋轉噪聲是由于風扇的葉片周期性地切割空氣，引起空氣的壓力脈動產生的，以葉片通過頻率為基頻，并伴有高次諧波。湍流噪聲是由于風扇運動導致的周圍空氣發(fā)生湍流脫體，使空氣發(fā)生擾動，形成氣體的壓縮與稀疏過程而形成的，是一個寬頻帶噪聲。
冷卻風扇噪聲受轉速的影響最大，轉速提高一倍可導致其聲級增加10~15dB（A）。在低速時風扇噪聲要比發(fā)動機噪聲低很多，而在高速時，往往會成為主要的噪聲源。目前我公司使用的柴油發(fā)動機轉速多為1 500轉/分鐘，屬于高轉速油機。
1．2 表面輻射噪聲
燃燒噪聲和機械噪聲很難嚴格區(qū)分，通常將由于氣缸內燃燒所形成的壓力振動通過缸蓋、活塞-連桿-曲軸-機體向外輻射的噪聲稱之為燃燒噪聲。將活塞對缸套的撞擊，正時齒輪、配氣機構、噴油系統(tǒng)等運動件之間的機械撞擊振動而產生的噪聲叫作機械噪聲。一般直噴式柴油機燃燒噪聲要高于機械噪聲，而非直噴式柴油機的機械噪聲則高于燃燒噪聲，但是低速運轉時燃燒噪聲都高于機械噪聲。 2 噪聲控制措施