内燃机电站噪声控制

1、内燃机电站噪声控制摘 要：本文结合实际工程应用介绍了内燃机电站的结构及噪声产生机理，并对其主要噪声源针对性的降噪处理技术进行了分析。关键词：内燃机；电站；降噪Noise control of power plant with internal combustion engine Abstract：This paper describes the practical application of the structure of the internal combustion engine power and noise generation mechanism, and the main no

2、ise source noise reduction technology of targeted analysis.Key words：Internal combustion engine；Power plant；Noise reduction1 前言随着中华人民共和国环境噪声污染防治法的实施和社会环保意识的不断提高，人们对噪声抑制的要求也越来越高，内燃机电站作为供电系统的一种辅助能源，其应用范围也日益广泛，但随着内燃机电站的普及，其噪声污染的问题也越来越突现出来，为了提高广大民众的生活和工作水平，必须对内燃机电站产生的噪声进行治理。尤其作为辅助能源的内燃机电站通常位于商业或居民集中地区，所

3、以对噪声抑制有着更高的要求。因此，对内燃机电站进行降噪处理具有特别重要的意义。2 内燃机电站噪声分析内燃机电站的噪声包括空气动力性噪声和发动机噪声。空气动力性噪声主要包括进、排气噪声, 内燃机工作时进、排气引起空气的振动而产生的再生噪声。 发动机噪声是电站的主要噪声源，发动机噪声又可分为空气动力性噪声、机械噪声和燃烧噪声，此处空气动力性噪声主要包括发动机进、排气和风扇噪声。一般将发动机活塞对缸套的撞击、正时齿轮、配气机构及喷油系统等运动构件之间机械撞击所产生的振动激发的噪声叫机械噪声；将由气缸内燃烧所形成的压力振动通过缸盖、活塞-连杆-曲轴-机体向外辐射的噪声叫燃烧噪声。电站的降噪分别针对电站

4、各个噪声源进行处理。电站舱体以及进、排风道本身设计为一个完整的吸声、隔声的消声降噪系统，能够有效降低由电站舱体进、排风系统空气动力性噪声、发电机组机械噪声、燃烧噪声的向外传播。除上述之外，发动机排气噪声是电站最主要的噪声源，它的噪声往往比发动机整机噪声高1015dB(A)，因此，如何更好的降低发动机的排气噪声是电站降噪的关键。发动机燃烧废气通过消声器最终排放到大气中去。由于存在多个噪声源时，若将各噪声合成时，两个相等的噪声相加，其合成声压级仅增加3dB，若两个声压级值相差10dB时其合成声压级仅比被加的较大声压级增加0.4dB左右,同理可以推广到多个噪声级相加。因此，发动机排气噪声的降噪成为电

5、站降噪指标的主要成分。3 内燃机电站降噪结构原理低噪声内燃机电站由于工作的特殊性，具有两个互为矛盾主要要求：一是工作时必须保证良好的通风散热，以保证发电机组的正常工作；二是在满足前述条件下对所有通风孔口进行降噪处理，防止噪声泄露。低噪声内燃机电站产品主要包括；低噪声房、汽车电站、拖车电站及方舱电站等，在各类低噪声电站的降噪中均按噪声产生的机理进行针对性的降噪处理，达到规定的或标准的要求。降噪系统主要包括进风消声器、排风消声器和发动机排气消声器，对内燃机电站的空气动力性再生噪声和发动机工作产生的燃烧噪声有针对性的降噪处理。我所经过多年的研究和实践，设计的低噪声房降噪系统包括进风消声器、排风消声器

6、、排烟消声器、隔音屏障、隔音门、基座及减振系统，构成一套完整的降噪系统。低噪声房降噪结构示意图见图1所示。1.进风消声器；2.发电机组；3.排烟消声器；4.排风消声器。图1 发电机组低噪声房降噪结构示意图在可移动的低噪声电站的降噪系统中，舱体可视为一个整体的消声系统，进风道、排风道等均与舱体构成一个整体完成发电机组的降噪。图2是以汽车底盘为载体的低噪声电站降噪系统结构示意图，电站进、排风道采用迷宫式结构和电站舱体一同构成降噪系统，整个舱体与风道构成集吸声、隔声功能于一体的低噪声舱体。舱体构成形式有大板式和骨架蒙皮式两种结构，大板式舱体在低噪声电站的应用上降噪效果较骨架式差，某型50kW双机组低

7、噪声汽车电站和方舱电站经同样结构布置、同型配置的电站试验证明，大板舱噪声值为74dB(A),骨架舱噪声为69dB(A)。两种形式的舱体主要区别在与舱壁的结构形式、材料等，骨架舱的外蒙皮较大板舱厚，内外蒙皮之间填充层为吸声系数较高的材料，使整个舱壁形成集吸声、隔声一体的降噪功能体。在隔声性能上与板材的面密度有很大关系，平均隔声量计算见下式： （）1.汽车底盘；2.降噪舱体；3.排烟消声器；4.排风消声器；5.发电机组；6.进风消声器图2 低噪声汽车电站降噪结构示意图4 主要降噪结构分析内燃机主要降噪结构涉及内燃机排气消声、舱体及通风孔口消声。4.1 内燃机排气消声器发动机排气噪声是电站最主要的噪

8、声源，该处噪声处理是降噪的关键，通过设置专门的消声器进行该处的降噪。消声器多设计为三腔结构，沿气流前进方向消声器前两腔为扩张腔，第三腔为共振腔。扩张腔针对噪声的低频段进行消声，共振腔针对噪声的中频段进行消声。消声计算按下式进行：a. 扩张腔消声计算 通过上式可以计算出扩张腔上限失效频率为,下限失效频率,扩张比，消声量，消声量可达2030dB（A）。b. 共振腔消声计算 通过上式可以计算出共振腔共振频率，消声量可达3040dB（A）。经计算并结合实际应用，证明这种复合式结构消声器可使内燃机排气噪声降低30dB左右。4.2 舱体降噪低噪声电站舱体采用金属板与吸音板的复合结构，在分析对比的基础上结合

9、舱体结构设计，常用金属板材为3mm铝板和1.5mm钢板，吸音材料选用50mm岩棉板。根据大量的隔声试验研究获得无规则入射条件下计算单层板隔声量的经验公式：1003150Hz的平均隔声量（dB）经验公式为： （） （）舱体所用3mm铝板及1.5mm钢板，根据上述经验公式计算，其隔声量如表1所示。表1 3mm铝板、1.5mm钢板隔声量频率/Hz125250500100020004000TL1隔声量（dB）3mm铝板15192328323625.51.5mm钢板21222732394330其中：TL1平均隔声量舱体吸音材料采用50mm岩棉板，其吸声系数如表2所示。表2 50mm厚岩棉板吸声系数频率/

10、Hz1252505001000200040001吸声系数0.110.330.730.900.890.960.65其中：1平均吸声系数舱体复合消声结构消声量可达到30dB以上4.3 通风孔口消声为防止电站通风孔口的噪声泄漏，在孔口处设置消声风道进行处理，风道由集吸声、隔声于一体的复合墙体结构采用迷宫形式构成，既达到满足电站通风散热的要求，又能够使声音在经过风道向外传播的过程中降至要求的范围内。5 产品技术指标内燃机电站在没有加装噪声控制设备前噪声一般为95105dB(A)，部分功率较大的电站噪声可达110dB(A)，如此高的噪声对内燃机电站操作人员身心健康会造成极大的损害，同时对周围环境造成严重

11、污染，也直接影响到周围环境下生活的居民的身心健康。内燃机电站在加装噪声控制设备后可大大的降低电站产生的噪声，改善电站操作人员的工作环境。经过降噪处理的内燃机电站噪声根据现场环境要求可控制在6580dB(A)，安置在城市居民区的内燃机电站备用机房加装噪声控制设备后其噪声可控制在5060dB(A)，满足GB12348-90所规定的二类区昼间标准60.0dB(A)的要求。6 国内外应用现状、示范工程应用案例分析目前，在国外如美国和日本在电站降噪技术这方面处于领先地位，美军现装备的30kW电站噪声指标为67 dB /7.5米处，日本SEG公司生产的25kW电站，其指标为56 dB /7米处，由此可见，

12、该电站的噪声指标明显优于美军装备的30kW电站，并达到了世界最好水平。我国在上世纪70年代末开始内燃机电站降噪技术的研究，1982年兰州电源车辆研究所开发出国内第一台低噪声内燃机电站并通过行业专家鉴定，并获甘肃省优秀环保成果奖。经40余年的研究、探索，内燃机电站降噪技术已赶上国外水平，且在电站某些使用领域超过国外先进水平。至今，在低噪声电站设计、制造、测试等方面已形成了完善的科学方法，并形成了汽车式低噪声电站、方舱式低噪声电站、机房式低噪声电站（低噪声房电站）等产品系列。虽然我国电站的降噪水平同国外发达国家相当，但国外发达国家内燃机电站普遍采用降噪技术，普及程度比我国高许多。随着社会的发展和进

13、步，保护环境、改善操作人员的工作环境、保护居民的生活环境已成为人类的共识。在现建设发展过程中，建设和保护环境是同步进行，建设类似内燃机电站工程项目普遍加装噪声控制设备，以满足环境保护的要求。对于前些年建设的内燃机电站工程项目，环保不达标则可通过加装噪声控制设备来满足国家对环保的要求。以为某通信公司备用的1600kW发电机房加装的降噪设备为例，发电机组安置在场地中央，原发电机房的进、出风口可以再次利用，不需为达到降噪目的而破坏原建筑结构。为此我们将机房进风消声装置安装在发电机一端机房进风口处；机组水箱风扇排风消声装置安装在正对机组水箱端，排风消声装置与水箱端连接用工业帆布过渡，可有效将发电机组水箱风扇排出的热风全部导入排风消声装置；拆除原发电机组排烟消声器（原排烟消声器消声量不够），重新设计了两个排烟消声器以串联的方式与柴油机排烟管连接以达到所需降噪指标的目的；在机房内墙面铺设多孔板与吸声材料的复合吸声板达到消声的目的。该发电机房经上述改造后，发电机组工作所需空气从进风消声装置引入，流经发电机、柴油机、经水箱风扇强制从排风消声装置排出，空气流动路线同时起着冷却发电机和柴油机的作用（结构参考图1）。该备用发电机房加装噪声控制设备前发电机组噪声值为107dB(A)。加装噪声控制设备后经兰州市环境监测站对居民房敏感点监测结果仅