柴油发电机组机房降噪工程设计

摘要：柴油发电机组机房降噪设计的基本思路是：首先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多降一些。另外，降噪还要和其他技术要求综合起来考虑，如对机组输出功率的影响、降噪成本等多种具体因素。下面按照各类噪声源分别说明所采用的具体降噪措施。

（一）排气噪声的控制

排气噪声是发动机空气动力噪声的主要部分，也是发动机噪声中能量最大、成分最多的部分。其基频是发动机的发火频率，在整个排气噪声频谱中应呈现出基频及其高次谐波的延伸。

噪声成分主要有以下几种。

i．周期性的排气所引起的低频脉动噪声。

ii.排气管道内的气柱共振噪声。

ii.气缸的赫姆霍兹共振噪声。

iv.高速气流通过排气门环隙及曲折的管道时所产生的喷注噪声。

V.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，随气流速度增加，频率显著提高。

排气噪声一般要比发动机整机噪声高10～15dB（A），是首先要进行降噪控制的部分，采用消声器是控制排气噪声的一种基本方法。正确选配消声器（阻性、抗性或复合式消声器，见本章第二节），可使排气噪声减弱20～30dB（A）以上。

（二）机械噪声和燃烧噪声的控制

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或相互冲击而产生的，其中最为严重的机械噪声有以下几种。

1．活塞曲柄连杆机构的噪声（主要为高频噪声）。

li.配气机构的噪声（主要为低、中频段噪声）。

iii.传动齿轮噪声（噪声谱是一种连续而宽广的频谱）。

iv.不平衡惯性力引起的机械振动及噪声。

V.燃烧噪声是燃烧过程产生的结构振动和噪声。气缸内燃烧噪声（尤其是低频部分）的声压级是很高的，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，而中高段的气缸压力级则相对易于传出。

控制机械噪声和燃烧噪声的有效办法有如下两种。

①对机组进行隔振处理 机组的隔振一般采用高效减振胶垫，现在这一部分技术已经非常成熟。经过隔振处理，机组表面的振动波被有效隔断。

②在噪声的传播通道上进行降噪处理 在噪声的传播通道上进行降噪处理，减少声源对外的辐射，个别对噪声指标控制特别严的机房还要在内墙和天花板粘贴高效吸音材料，使噪声源在传出机房前已被有效衰减以提高机房的降噪效果。

（三）冷却风扇和排风通道噪声的控制

风扇噪声是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引起。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一个好的排风吸音通道。这个吸音通道可由导风槽和排风降噪箱组成，也可由导风槽和一组或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机组散热的需要，以免排风口风阻增大而致排风噪声增大和机组高水温停机。

（四）进气噪声控制

机组工作在封闭机房内，严格地讲，进气系统包括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，其主要能量分布在500～10000Hz范围。

由于柴油发电机组一般都配置有设计合理的空气滤清器，其本身就具有一定的消声作用。考虑到进气噪声相对较低，故对发动机的进气系统一般不做另外处理。对机组的进气通道，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：

进风净面积符合设计规范，以保证发动机的进气系统和机组的冷却系统有足够的新鲜空气吸入；

进风通道需经吸声处理，一般采用进风百叶窗十导风槽＋消声挡板的组合，如果有充足的空间，也可采用进风百叶窗十降噪箱的组合。

采用上述各项降噪措施后，整个柴油发电机组降噪设施的具体安装见图1。