柴油发电机房的消声设计与研究

[摘要] 柴油发电机房的噪音一般都很大，严重损害人体身心健康，影响人们的正常生活和工作。因此，如何将柴油发电机房的噪音降低至国家标准以内，创造安静的环境非常重要。

[关键词] 噪音，隔声，吸声，消声

中图分类号：O422文献标识码： A

Design and research of noise of the diesel generator room

Yang PengfeiandYu Liang

（The Mechanical and Electrical Engineering Co.,Ltd .ofCCTEB,Wuhan,China)

[Abstract] the diesel generator room noise is generally large, seriously affects people's normal work and life, the destruction of human physical and mental health. So, how will the diesel generator room noise reduction to national standards, to create a quiet environment is very important.

[keyword] noise, sound insulation, sound absorption, noise reduction

0．引言

柴油发电机作为应急备用的发电装置，在高档酒店、办公大楼等重要负荷集中的建筑中是必不可少的。然而柴油发电机房配套中的发电机、送风机、排风机和其它运动机械工作或其它发声声源工作时都带来很大的噪声，其声值高达100分贝以上，严重损害人体身心健康，影响人们的正常生活和工作。如何将柴油发电机房向外扩散的噪音降低至国家规定的限值以内，这是设计师应该重视的问题。本文从柴油发电机房的围护结构（门、墙体等），机房的进排风系统以及发电机组自带的排烟系统进行了详细的计算分析，将噪声牢牢的控制在机房区域内，并对排出机房内的噪音进行逐个分析，逐步消除或衰减，达到全面消除的效果。

1. 柴油发电机房的噪声来源

由于柴油发电机组活动部件较多，其噪声产生的机理也相对复杂，一般来说分为如下几种：①、排气噪声。柴油发电机排气温度高，速度快，且具有脉动性。排气噪音在发电机房各种噪声中占有最大的比例，影响也相对较大，是治理的重难点。比进气噪声及机组产生的其它机械噪声要高很多，因此排气噪音是发电机总噪声中最主要的组成部分。②、机械噪声。由于发动机各运动零部件的噪声是在运转过程中运动惯性力的周期性变化所造成的震动或相互冲击以及受到气体的压力产生的[1]。③、燃烧噪声。柴油在燃烧时中产生结构震动，因此在汽缸内燃烧噪声声压级非常高，但是发动机结构和零件的刚性很高，其自振频率大多处于噪声的中高频区间，由于对声波传播频率响应不匹配，声音在低频段很高的汽缸压力级下不能顺利地传出，而中高频段的汽缸压力级却则相对而言易于传出[1]。④、冷却风扇和排风噪声。机组风扇噪声是由旋转噪声及涡流噪声构成。旋转噪声是由于发电机组中风扇的叶片

不断切割空气流产生周期性扰动而引起的；涡流噪声是由于气体的粘性引起的漩涡流，气流在旋转的叶片截面上分离时产生的，辐射出一种非稳定的的流动噪声。排风噪声、风扇噪声、涡流噪声、机械噪声均是通过排风的通道辐射出去的。⑤、进风噪声。柴油发电机组由于燃烧时需要空气，应保证有足够的新风供应，一方面可以保证发电机组的正常运转，另一方面也给机组创造了足够的散热条件，不至于机组内部过热而无法保证其正常的使用性能。⑥、发电机本体噪声。发电机本体噪声包括转子和定子之间由于发电机内部磁场脉动而引起的电磁噪声，以及由于滚动轴承高速旋转所产生的机械噪声。

根据以上发电机房六个方面的噪声来源，我们可以在消声吸声设计时，做到“对症下药”，将噪音降到国家标准以内。

2. 柴油发电机房的消声设计

以某酒店的柴油发电机房为例，该酒店位于市区。根据国家标准GB3096-2008《声环境质量标准》中规定以商业金融、集市贸易为主要功能，或者居住、商业、工业混杂，需要维护住宅安静的区域；其昼间噪声应低于60dB（A），夜间噪声应低于50dB（A）。然而柴油发电机工作时，在机房外3-4m处的噪声一般高达100dB(A)，严重损害人体身心健康。在发电机正常工作前提下，应对发电机房噪声进行治理。考虑到在相同工况下运行噪声级基本不变，机组噪声为稳态噪声，因此噪声实际控制值为50 dB(A)。该建筑物的柴油发电机房的长为9.5米，宽为7.5米，高为4米，柴油发电机的发电功率为400KW，柴油发电机房的平面及剖面图如下图1、2。

图1 柴油发电机房的平面图

图2 柴油发电机房的剖面图

2.1 隔声设计

柴油发电机房外墙采用1砖墙，双面粉刷作为隔声墙。墙体隔声量计算根据《噪声控制新技术与消声器设计选用及质量检验标准规范实用手册》公式3-2-15中的

=16lgM+8 (1)

其中M为板的面密度（kg/m2）。则墙体隔声量为：=16lg530+8=52dB(A)。柴油发电机房外门采用隔声门。隔声门选用《噪声控制新技术与消声器设计选用及质量检验标准规范实用手册》中表3-6-2中门缝全封闭的多重复合门，门体为多层复合式结构，由五合板木板玻璃丝构成，门体厚度为71mm，宽为1000mm，高为2000mm，消音门与四周金属门框采用软性密封胶管密封，消音门平均隔声量=36.8dB(A)。则计算柴油发电机房噪音平均隔声量：

(2)

其中：墙体或隔声门面积（m2），：柴油发电机房中隔声门或墙体的平均隔声量。带入数据知，根据以上公式，柴油发电机房噪音平均隔声量。

2.2 吸声设计

由于地面的吸声系数非常小，而柴油发电机的噪声是立体的往四周辐射，它会把声波漫反射到机房吊顶的天花。柴油发电机房顶部需安装吸声天花。天花采用镀锌轻质龙骨吊装，用穿孔率>20%，尺寸为600×600mm 的全微孔铝扣板作护面，护面板内铺设玻璃纤维布包裹容重为20kg/m3、厚为100mm的超细玻璃棉。为了保证柴油发电机机房内的噪声不改变频率（由500Hz-4000Hz变为以小于125Hz为主的声波）往外界辐射，影响周围人的正常活动，因此必须在墙体上安装吸声材料，我们采用镀锌轻质龙骨作为背部支架，吸声材料为容重20kg/m3、100mm厚的超细玻璃棉，外壁采用穿孔率>20%， 600×600m全微孔铝扣板作为护面。经以上吸声处理后的计算吸声量约为：A=10dB(A)。

2.3 柴油发电机房综合降噪量

柴油发电机房经过隔声、吸声、消声器、减振等一系列的噪声控制措施后，其综合降噪效果即实际降噪量约为：IL=TL+ Lp=47+10=57 dB(A) > 55 dB(A) 满足设计目标。

2.4.进排风消声设计

采用镀锌铁皮、吸音较好的岩棉制作进风消音风槽。该消音风槽具有质量轻，外面美观整齐的特点。室外空气被吸入消音风槽后再送入柴油发电机房内,因此消音风槽可以非常有效阻隔噪音传出发电机房外。采用锌铁皮及吸音岩棉制作排风消音风槽，排出的热风先经过排风消音风槽后,再排出柴油发电机房,噪声降低后，热风再从消音风槽的导流槽往外排出。

2.5. 通风量设计

柴油机在工作时会产生大量的热，如果不及时排出机房，引进外部的新鲜空气，就会使室内温度不断的升高，特别是由于隔声房又相对的封闭，具有保温效果，导致机房温度上升更快，降低了发电机的使用寿命，所以必须从室外送入大量新鲜空气。柴油发电机房的进风量应为机组燃烧空气量与排风量之和。一般根据生产厂家提供的技术资料计算所得，该机组所需空气量约为36000m3/h以上,依现场的情况可采用4台9500m3/h离心风机对其进行强制进风模式，即满足机组需风要求。机房内排风、排烟、送风风管的风速一般取8m/s左右，机房进排风的百叶风速一般取4m/s左右。

2.6.发电机尾气

可以在发电机尾气安装阻抗结合式二级消声器。尾气经二次消声器的消声后，再经尾气处理器处理后引至楼顶排放，烟气色度小于林格曼黑度一级。在发电机尾气管安装波纹膨胀节，以防止振动从管道传递出，外包隔热保温层，防止热辐射。

3.结语

柴油发电机房经过低噪音工程处理以后可以达到50dB（A）的水平。经过实地的检测噪音值达到了预期效果,得到了业主的认可。

柴发电机组运转过程中噪声较大，因此，如何有效地控制柴发电机组机房内噪声对外辐射是一个必须解决的问题。选择的方案应能做到不仅要有效地降低环境噪声，而且要组织好机房内的空气流动，满足发电机组运行所需要的新鲜空气，以保障柴油发电机的正常工作。尽量选用低噪音的柴油发电机，柴油发电机房也应尽量减少门的数量，加大墙体的厚度及面密度，避免机组噪声的外泄；尽量加大机房进风口距柴油发电机基础的距离，延长消音距离，尽量设置进风小室；在柴油发电机排风口外增加扩张室并尽量延长机房扩张室的排风距离，若如果能采用上述方案可以使柴油发电机房布局更加规范理，后期的消噪音控制更加简便，便于后期管理工作，在投资较少的情况下，达到环保要求。随着新型高效吸音材料的应用和降噪工程技术的不断进步，柴油发电机组工作时噪声扰人的事实将得到解决。

参考文献

[1].韩福彬,董飞. 浅析发电机噪声治理措施.科学与财富 2012

[2].李小飞.噪声控制新技术与消声器设计选用及质量检验标准规范实用手册.北京: 北方工业出版社,2006.

[3].郝火凡,张翠玲.空调系统噪声研究及控制. 兰州交通大学学报2005.(1)

[4].郝火凡,张翠玲.空调系统噪声研究及控制. 兰州交通大学学报2005.(1)