浅谈柴油发电机组噪声的控制措施
2019-12-17 13:05 静之源官方
摘要：随着社会的不断发展进步，我国各行各业对电力需求不断上升，对供电设施和供电系统的性能要求也越来越高，而在发电机领域柴油发电机得到长足的发展，但是在其运行过程中不可避免的会产生大量的噪声污染，对周围环境和人们的健康产生了一定的影响。本文针对柴油发电机组的噪声声源进行分析，提出有效的控制措施，对柴油发电机组降噪工作具有参考价值。
控制措施柴油发电机的噪声通常是由以下几点造成的：进、排气导致的空气动力噪声、柴油发电机组燃烧噪声以及机组在运行过程中机械部件震动形成的机械噪声等。柴油发电机组的噪声的构成比较复杂，通常是由多种噪声结合在一起形成的噪声声源，以噪声的传播和辐射方式，柴油机的噪声主要来源一般是空气动力噪声和表面的辐射的传播噪声。
根据柴油发电机噪声的产生原因。柴油机组的表面辐射噪声还可以分为柴油燃烧产生的噪声和机械部件运行产生的噪声。
一、柴油发电机组噪声声源分析
（一）空气动力噪声在柴油机组运行的过程中，由于对空气的扰动导致空气和柴油机组之间产生音源从而形成噪声，这种噪声直接对外产生辐射具体包括；排气系统的噪声、进气系统的噪声，柴油机冷却风扇的转动噪声。
（1）排气系统噪声
柴油发电机组最为直接的噪声源就是排气系统产生的噪声，这种噪声在强度上较大，相比正常的发动机噪声，其噪声值要高出大约10~15dB（A），在发电机组运行的过程中，对高温高压的废气要进行不断的排放，根据发电机组的运行状态，排气系统在进行排气时有两种阶段，分别是发电机组自由排气和发电机组强制排气。当发电机组的废气从排气门排出后会从排气管流转到消声器中。最后经过尾部排气管排到空气中，在整个排气过程中，就会产生大量的排气噪声，这也是柴油发电机组的主要噪声源头。对排气过程中产生的噪声进行分析，发现其噪声源的成分较为复杂，有单位时间排气系统进行排气的次数频动产生的噪声，还有排气管路废气共振的噪声以及排气管口气流喷出是的吹气噪声等。能够对发电机组排气系统噪声产生的影响的主要原因有，发动机气缸内部压力、排气系统的管道直径、发电机组额定排气量以及发电机组的运行转速和工作负荷等，提高发电机组的工作负荷或增加发动机转数会加大气体的流量，从而导致排气噪声的增大。
（2）进气系统噪声
进气系统产生的噪声作为柴油发电机组的主要噪声之一，形成的主要原因是进气口根据发电机组的进气需求不断进行开关闭合从而导致进气系统的压力产生不断的变化引发噪声。在进气系统进行工作时，进气管内形成一定的压力脉冲，导致进气系统产生周期行的噪声。这种噪声的声频范围一般处于200Hz左右，同时在空气气流进入到系统内部时，由于会流经进气管路从而导致踹流脱体的情况的产生。这种情况会导致发动机进气系统形成高频噪声，通常进气管路的气流是不断发生变化的，因此这种噪声也的频段也较为固定，一般集中范围在1000Hz左右。而当进气系统中进气周期和空气柱的噪音频率达到一致性时，就会产生气流共振，导致进气系统的噪音增大。对于不同发电机组采用不同的增压器产生的噪音也不尽相同，采用涡轮增压的发电机组相较于非涡轮增压的发电机组噪音的强度明显是不同的。这是由于涡轮增压的发电机组转速相对较高，导致发动机的进气系统对空气切割产生的气流要相对较强，从而产生频段较高的噪声，这种噪声的频率分布范围一般在500~10000Hz之间。
（二）表面辐射噪声柴油发电机组的表面辐射噪声在严格意义上来说很难进行区分，燃烧噪声一般是气缸内部柴油燃烧产生的压力震动作用于整体气缸的机械部件从而向外部辐射出一定的噪声。而发电机组在运行过程中的各机械部件会不断的发生机械碰撞，从而产生机械噪声。通常情况下在发电机组转速较低时，产生的燃烧噪声相比于机械噪声要高。
二、柴油发电机组噪声控制措施
（一）空气动力噪声控制
（1）排气系统噪声控制在进行柴油发电机组噪声控制时，排气系统的噪声可以在消音器当面进行二级加装，这样在原有一级消声器的控制下，能够有效降低排气系统的噪声。当排气系统的排烟管在长度上超过10米后，就要在其管径方面加大处理，这种方式可以有效的对发电机组的排气压力有所降低，同时机房内部通过降噪处理，可以降低噪声传播到室外的强度，从而达到相关的噪声环保要求。在进行消音器的设计时，要对柴油发电机组运行状态下产生的较高的温度、压力以及高速气流充分的考虑进去，在这种运行状态下，高强度的压力、温度以及气流都会对消声器消声作用产生影响。其中影响因素最大的就是气流的冲击，受到主要影响的就是消声器的整体消声元件，气流的高速冲击会使消声器内部产生振动从而对噪声进行辐射作用。因此，消声器的选择十分重要，若是消声器的结构不科学或是设计加工时的工艺达不到标准，就会致使消声器的消声能力受到影响，长此以往，还会对消声器造成一定的损害，导致消声器的消声器失去消声性能或消声能力大幅度下降，同时气体流速过高也会对消声器产生极大的压力，大大降低消声器的使用寿命。
（2）进气系统噪声控制在进行进气系统的噪声控制时，由于柴油发电机组通常会加装空气过滤器，这样能够使空气在进气系统内产生的噪声有效降低，成为柴油发电机组整体噪声中较弱的噪声声源。但是在发动机整体的噪声得到有效的控制之后，进气系统的噪声就成为了发电机组的主要噪声来源。这就需要选择具备有效降噪能力的进气噪音消声器，可以通过将进气噪声消声器与空气过滤器有效结合的方式，对整个进气系统进行完善的设计。在不影响发电机组工作性能的前提下，使其不但能够满足空气过滤的需求，还可以对进气系统的噪声进行有效的控制。这种方式是进气系统噪声控制中最为有效的方法。
（二）发电机组表面辐射噪声由于发电机组的性能对柴油发动机的表面辐射噪声控制产生了较大的限制。因此，单纯的从技术角度控制表面辐射噪声具有很大的难度。一般情况下，可以通过对发动机组的结构上进行调整可以有效的降低噪声，以起到降低柴油发电机组整体噪声的目的。主要措施有对发电机组的结构强度进行适当的增强，加大发电机组的阻尼，通过这种方式可以使发电机组在运行状态下，有效降低机械噪音和燃烧噪音的音源共振情况，还能减少发电机组整体结构的表明响应程度。同时，对噪声辐射的表面面积在不影响发电机组运行的情况下进行缩减，对辐射噪声也能够进一步的进行控制。
结束语：综上所述，柴油发电机组的噪声控制主要在于对空气动力噪声的控制和发电机组表面辐射噪声的控制，在进行控制的过程中，要结合具体的实际情况和相关技术手段，对消声器以及排、进气系统做好相关措施；同时降低发电机组的机械噪声和燃烧噪声的共振情况，实现对柴油发电机组噪声的有效控制，使其能够达到国家的噪声环保标准。
控制措施柴油发电机的噪声通常是由以下几点造成的：进、排气导致的空气动力噪声、柴油发电机组燃烧噪声以及机组在运行过程中机械部件震动形成的机械噪声等。柴油发电机组的噪声的构成比较复杂，通常是由多种噪声结合在一起形成的噪声声源，以噪声的传播和辐射方式，柴油机的噪声主要来源一般是空气动力噪声和表面的辐射的传播噪声。
根据柴油发电机噪声的产生原因。柴油机组的表面辐射噪声还可以分为柴油燃烧产生的噪声和机械部件运行产生的噪声。
一、柴油发电机组噪声声源分析
（一）空气动力噪声在柴油机组运行的过程中，由于对空气的扰动导致空气和柴油机组之间产生音源从而形成噪声，这种噪声直接对外产生辐射具体包括；排气系统的噪声、进气系统的噪声，柴油机冷却风扇的转动噪声。
（1）排气系统噪声
柴油发电机组最为直接的噪声源就是排气系统产生的噪声，这种噪声在强度上较大，相比正常的发动机噪声，其噪声值要高出大约10~15dB（A），在发电机组运行的过程中，对高温高压的废气要进行不断的排放，根据发电机组的运行状态，排气系统在进行排气时有两种阶段，分别是发电机组自由排气和发电机组强制排气。当发电机组的废气从排气门排出后会从排气管流转到消声器中。最后经过尾部排气管排到空气中，在整个排气过程中，就会产生大量的排气噪声，这也是柴油发电机组的主要噪声源头。对排气过程中产生的噪声进行分析，发现其噪声源的成分较为复杂，有单位时间排气系统进行排气的次数频动产生的噪声，还有排气管路废气共振的噪声以及排气管口气流喷出是的吹气噪声等。能够对发电机组排气系统噪声产生的影响的主要原因有，发动机气缸内部压力、排气系统的管道直径、发电机组额定排气量以及发电机组的运行转速和工作负荷等，提高发电机组的工作负荷或增加发动机转数会加大气体的流量，从而导致排气噪声的增大。
（2）进气系统噪声
进气系统产生的噪声作为柴油发电机组的主要噪声之一，形成的主要原因是进气口根据发电机组的进气需求不断进行开关闭合从而导致进气系统的压力产生不断的变化引发噪声。在进气系统进行工作时，进气管内形成一定的压力脉冲，导致进气系统产生周期行的噪声。这种噪声的声频范围一般处于200Hz左右，同时在空气气流进入到系统内部时，由于会流经进气管路从而导致踹流脱体的情况的产生。这种情况会导致发动机进气系统形成高频噪声，通常进气管路的气流是不断发生变化的，因此这种噪声也的频段也较为固定，一般集中范围在1000Hz左右。而当进气系统中进气周期和空气柱的噪音频率达到一致性时，就会产生气流共振，导致进气系统的噪音增大。对于不同发电机组采用不同的增压器产生的噪音也不尽相同，采用涡轮增压的发电机组相较于非涡轮增压的发电机组噪音的强度明显是不同的。这是由于涡轮增压的发电机组转速相对较高，导致发动机的进气系统对空气切割产生的气流要相对较强，从而产生频段较高的噪声，这种噪声的频率分布范围一般在500~10000Hz之间。
（二）表面辐射噪声柴油发电机组的表面辐射噪声在严格意义上来说很难进行区分，燃烧噪声一般是气缸内部柴油燃烧产生的压力震动作用于整体气缸的机械部件从而向外部辐射出一定的噪声。而发电机组在运行过程中的各机械部件会不断的发生机械碰撞，从而产生机械噪声。通常情况下在发电机组转速较低时，产生的燃烧噪声相比于机械噪声要高。
二、柴油发电机组噪声控制措施
（一）空气动力噪声控制
（1）排气系统噪声控制在进行柴油发电机组噪声控制时，排气系统的噪声可以在消音器当面进行二级加装，这样在原有一级消声器的控制下，能够有效降低排气系统的噪声。当排气系统的排烟管在长度上超过10米后，就要在其管径方面加大处理，这种方式可以有效的对发电机组的排气压力有所降低，同时机房内部通过降噪处理，可以降低噪声传播到室外的强度，从而达到相关的噪声环保要求。在进行消音器的设计时，要对柴油发电机组运行状态下产生的较高的温度、压力以及高速气流充分的考虑进去，在这种运行状态下，高强度的压力、温度以及气流都会对消声器消声作用产生影响。其中影响因素最大的就是气流的冲击，受到主要影响的就是消声器的整体消声元件，气流的高速冲击会使消声器内部产生振动从而对噪声进行辐射作用。因此，消声器的选择十分重要，若是消声器的结构不科学或是设计加工时的工艺达不到标准，就会致使消声器的消声能力受到影响，长此以往，还会对消声器造成一定的损害，导致消声器的消声器失去消声性能或消声能力大幅度下降，同时气体流速过高也会对消声器产生极大的压力，大大降低消声器的使用寿命。
（2）进气系统噪声控制在进行进气系统的噪声控制时，由于柴油发电机组通常会加装空气过滤器，这样能够使空气在进气系统内产生的噪声有效降低，成为柴油发电机组整体噪声中较弱的噪声声源。但是在发动机整体的噪声得到有效的控制之后，进气系统的噪声就成为了发电机组的主要噪声来源。这就需要选择具备有效降噪能力的进气噪音消声器，可以通过将进气噪声消声器与空气过滤器有效结合的方式，对整个进气系统进行完善的设计。在不影响发电机组工作性能的前提下，使其不但能够满足空气过滤的需求，还可以对进气系统的噪声进行有效的控制。这种方式是进气系统噪声控制中最为有效的方法。
（二）发电机组表面辐射噪声由于发电机组的性能对柴油发动机的表面辐射噪声控制产生了较大的限制。因此，单纯的从技术角度控制表面辐射噪声具有很大的难度。一般情况下，可以通过对发动机组的结构上进行调整可以有效的降低噪声，以起到降低柴油发电机组整体噪声的目的。主要措施有对发电机组的结构强度进行适当的增强，加大发电机组的阻尼，通过这种方式可以使发电机组在运行状态下，有效降低机械噪音和燃烧噪音的音源共振情况，还能减少发电机组整体结构的表明响应程度。同时，对噪声辐射的表面面积在不影响发电机组运行的情况下进行缩减，对辐射噪声也能够进一步的进行控制。
结束语：综上所述，柴油发电机组的噪声控制主要在于对空气动力噪声的控制和发电机组表面辐射噪声的控制，在进行控制的过程中，要结合具体的实际情况和相关技术手段，对消声器以及排、进气系统做好相关措施；同时降低发电机组的机械噪声和燃烧噪声的共振情况，实现对柴油发电机组噪声的有效控制，使其能够达到国家的噪声环保标准。
