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1、柴油发电机组的降噪设计 主讲：金 帅,华信邮电咨询设计研究院有限公司 移动设计研究院 二一年三月,柴油发电机组运行时，通常会产生95110 dB(A)的噪声。如果不采取必要的降噪措施， 机组运行的噪声将对周围环境造成严重损害。为了保护和改善环境质量，必须对噪声进行控制。国家标准GB12348-2008对环境噪声的要求是：二类标准(适用于居住、商 业、工业混杂区及商业中心区)昼间60 dB(A)、夜间50 dB(A)；三类标准(适用于工业区)昼 间65 dB(A)、夜间55 dB(A)。低噪声工程设计通常按昼间60 dB(A)的标准进行。,引言,表1：工业企业厂界环境噪声排放限值,单位：dB(A
2、),工业企业厂界环境噪声排放标准GB12348-2008,设计指导原则,1. 在机组降噪方案的设计和施工时，应充分考虑到机组正常运行时所需的最低进、出风量标准以及排放背压不能超出额定许用背压值等因素，否则将会严重影响到机组的功率输出，使机组的温升较高，频繁发生故障甚至会缩短柴油发电机组的使用寿命 。,2. 通常机组排风口的面积应略大于水箱的有效面积，从降低风阻考虑，排风口离前面障碍物的距离应大于等于600-2000，机组进风量应大于机组的排风量和燃气量的总和，其客观效果是机组在运行时机房内不能产生负压。在满足机组排风量要求的前提下，机房的降噪效果主要由进排风通道消声箱的长度和选用的吸音材料决定
3、。,设计指导原则,3.消声器的设计主要考虑消声量、消声频率范围（主要为消声量峰值的频率范围）及阻力损失三大指标，此外消声器还应具有好的结构刚性、防止受激振而辐射再生噪声；尺寸适宜；便于安装等。在某些情况下（如安装在排烟管道上）要求内部结构能耐高温和抗腐蚀。,4.在机房结构的设计上，机房与操作室应用厚度240mm的隔墙隔开；墙壁上开三层防爆玻璃观察窗（玻璃厚度量4-5mm），外面两层玻璃的间隔应大于100mm，面向机房的玻璃上端最好与机房地坪面略为倾斜，使噪声反射效果更好，并能防止结雾；操作室与机房之间的门应用双层夹板制成的隔音门。若做成一个门洞两扇隔音门，则降噪效果更佳。,排气噪音,燃烧噪声
4、机械噪声,冷却风扇 排风噪声,进风噪声,消声器设计：波纹减震节、工业性消声器、住宅型消声器,减震基础设计，机房内使用吸音材料装修,排风通道设计,进风通道设计,柴油发电机组是多发声源的复杂机器，各个发声源对总噪声的影响是不同的，一般情况下，机组各类噪声的分类及降噪处理方法顺序排列如下,设计思路,1.降低排气噪音,排气噪声是发动机空气动力噪声的主要部分。其噪声一般要比发动机整机高10-15db（a），是首先要进行降噪控制的部分。消声器是控制排气噪声的一种基本方法。正确选配消声器（或消声器组合）可使排气噪声减弱20-30db（a）以上。,安装消声器时应注意以下两点：,废气经过室内消声器消音后，仍有较
5、高噪音从排烟管末端排出，必须在每条排烟管末端装设一个消音箱，此消音箱内部结构为高强度吸音岩棉材料。,为防止排烟管及室内消声器排放热量在机房内，对于排烟管及室内消声器采用隔音防火岩棉材料予以包扎，减少机组热量散发到机房内。,阻性消声器,抗性消声器,阻性消声器(工业型消声器）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。由于摩擦和粘滞阻力，声能变为热能而吸收，从而起到消声作用。,抗性消声器(住宅型消声器)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
6、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。,排气系统背压的计算,在进行排气系统计算时，可先作这样的设定:机组标准配置的波纹避震节、工业型消声器等同于同管径的直管，弯头折算成直管当量长度，把以上三项和连接直管的长度相加后用排气管背压的计算公式计算背压，可使整个计算简化，并不失计算精度，消声器背压的计算特指住宅型消声器的计算。,p排 为排气管的背压（kpa） p消 为消声器的背压（kpa） p为系统许用背压值（kpa）,排气背压的计算,式中：L为直管当量总长度（m） 见表2 D为排气管直径（m） Q为排气流量（m3/s） 查询油机对应参数
7、T 为排气温度（） 查询油机对应参数,(kpa),表2：直管当量长度表,消声器背压的计算,先计算消声器的管流速,(m/s),式中A管为消声器排烟口的截面积，用计 算出的管流速值从图1（流速/阻力曲图)查出消声器的阻力值F阻，则消声器背压,(毫米水柱),图1. 流速/阻力曲线图,地下管式排气,如果机组的排气涡管可以任意调节排气向。采用下排气方式降噪效果比上排气方式好，地下埋设管采用水泥下水管或将排气管引入砖砌烟囱内，其机组排气噪音可基本消除。排气管对机房的辐射热会明显降低，若将燃烧废气就进引入下水管排放效果最佳。采用下排气时，其地沟要处理好排水问题。,2.降低机械噪音,机械噪声主要是发动机各运动
8、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震动或相互冲击而产生的 ，控制机械噪声和燃烧噪声的有效办法:,是对机组进行隔震处理,在噪声的传播通道上进行降噪处理，减少声源对外的辐射,油机基础的设计,1、油机基础的长度与宽度 油机基础的长宽按实际应用油机底座的长宽来确定 油机基础长度L： 至少比油机底座长度长0.3米。 油机基础宽度W： 至少比油机底座宽度宽0.3米。,其中： K：与发电机有关的常数，取1.3至1.5，对于容易出现振动的机型，选此值的上限。当油机采用减振器时，K取下限值。 M：发电机的运行重量（公斤）； L：油机基础长度（米）； W：油机基础宽度（米）； D：混凝土密
9、度，2403(kg/m3) 注：对一些小容量油机，当H0.15米时，可不做基础。,2、基础的深度 油机基础深度H（米）：,3、油机基础工艺图,机房内顶部和四周墙上铺设吸声系数高的吸、隔声板，主要用来消除室内混响，降低机房内声能密度，降低声源向外辐射的强度。,油机机房室内降噪设计,天棚吊顶,墙饰面工程,双层隔音门,铝合金方板天棚，轻钢龙骨吊顶平面，吸音棉板。,结构采用金属框架，内部附设高强度隔音岩棉材料，外部为金属铁板，消音门与四周金属门框采用软性密封胶管密封。,铝合金方板墙面,贴面吸音棉板,轻钢龙骨墙面。,S1：导风罩洞孔面积（m2）； P1：油机排风量（m3/s）； V：进排风洞孔有效截面空
10、气流速，取5m/s。,导风罩孔洞面积,（m2）,3.进排风孔洞面积计算,排风孔洞面积,S2：排风洞孔面积（m2）； P1：油机排风量（m3/秒）； V：进排风洞孔有效截面空气流速，取5米/秒； K：面积系数，只安装进排风百叶窗时取1.25，考虑降噪时K取1.5。,（m2）,进风孔洞面积,S3：进风洞孔面积（米2）； P1：油机排风量（米3/秒）； P2：油机排烟量（米3/秒）； P3：油机燃气量（米3/秒）； V：进排风洞孔有效截面空气流速，一般取5米/秒； K：面积系数，只安装进排风百叶窗时取1.25，考虑降噪时K取1.5。,4.降低进排风噪音,4.1降低进风噪音,机组工作在封闭的机房里面，
11、从广义上讲，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。,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 + 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+降噪箱的组合,4.2降低排风噪音,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
12、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。,进风及排风噪音控制的方法,噪声消减器 此种消减器一般由厂家设计，并经实验而有一组可靠的数据，如阻力、消减噪声分贝等等，因此客户可根据自己的需要而决定消减器的大小，下图是消减器的内部切面图。,减声百叶 减声百叶也是由厂家设计并经实验而有一定的可靠特
13、性数据。一般减声百叶有300mm和600mm厚度的选择。减声百叶一般风阻比较大，因此一般需要较大面积的百叶以保持发电机房所需的风流量。,消音箱 另一种方法是靠消音箱。如右图所示达到消音效果。其工作原理是靠声音反射，于反射过程中将噪音吸收。,THANK YOU !,The End,三、油机进排风洞孔的设计,强制进风： 当进风洞孔面积受油机房限制无法达到要求的进风量时,可安装风机强制进风。 其中一台风机电源由油机直供，其余风机作为一级负荷由低配回路供电。,三、油机进排风洞孔的设计,进排风百叶： 百叶窗采用铝合金百叶窗，要求防风防水防火，耐油、抗酸碱腐蚀。 可选用较高精度的3mm厚铝合金制作，百叶宽度6公分，安装间距7公分左右，坡度为37度。 百叶用40X4角钢档支撑，支撑间隔不大于1000mm，要求颜色与外墙匹配，窗外框尺寸根据土建开口定制。,四、油机降噪的设计,3、降噪设计说明： 天棚吊顶：铝合金方板天棚，轻钢龙骨吊顶平面，吸音棉板。 墙饰面工程：铝合金方板墙面,贴面吸音棉板,轻钢龙骨墙面。 进排风消声音：进排风消音棉板，防火玻璃布，轻钢龙骨，钢丝网，镀锌矩形风管。,
