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柴油发电机组降噪解决方案

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柴油发电机组降噪解决方案

柴油发电机组是一种把燃油的化学能转化为电能的机电一体化设备,在现代化程度日益提高的今天,特别是随着计算机网络以及通信事业的蓬勃发展,设备对于电力供应可靠性的要求也日益增强,因为ups电源存在供电时间短的问题。这样就使得柴油发电机组有了广阔的发展空间,但是柴油发电机组在为人们提供便利的同时,也因为机组的噪声直接影响着人们的身体健康、工作和生活。随着人们对环境要求的逐渐提高,如何解决并克服上述问题就成为柴油发电机组应用和发展的关键,在这里我们着重介绍一下柴油发电机组噪声的发生及解决方法。

      根据柴油发电机组的工作原理,其噪声的产生非常复杂,从产生的原因和部位上来分:1、排气噪声;2、机械噪声;3、燃烧噪声;4、冷却风扇和排风噪声;5、进风噪声;6、发电机噪声。

      下边分别就这六部分作一说明:

      1、 排气噪声:

      排气噪声是一种高温、高速的脉动性气流噪声,是发动机噪声中能量最大,成分最多的部分。比进气噪声及机体辐射的机械噪声要高得多,是发动机总噪声中最主要的组成部分。它的基频是发动机的发火频率。排气噪声的主要成分有以下几种:周期性的排烟引起的低频脉动噪声、排烟管道内的气柱共振噪声、汽缸的亥姆霍兹共振噪声、高速气流通过气门间隙及曲折的管道时所产生的噪声、涡流噪声以及排烟系统在管道内压力波激励下所产生的再生噪声等,随气流速度增加,噪声频率显著提高。

      2、 机械噪声:

      机械噪声主要是发动机各运动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,其中最为严重的有以下几种:活塞曲柄连杆机构的噪声、配气机构的噪声、传动齿轮的噪声、不平衡惯性力引起的机械震动及噪声。柴油发电机组强烈的机械震动可通过地基远距离传播到室外各处,然后再通过地面的辐射形成噪声。这种结构噪声传播远、衰减少,一旦形成很难隔绝。

      3、 燃烧噪声:

      燃烧噪声是柴油在燃烧过程中产生的结构震动和噪声。在汽缸内燃烧噪声声压级是很高的,但是,发动机结构中大多数零件的钢性较高,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,因为在低频段很高的汽缸压力级峰值不能顺利地传出,而中高频段的汽缸压力级则相对易于传出。

      4、 冷却风扇和排风噪声:

      机组风扇噪声是由涡流噪声和旋转噪声组成的,旋转噪声由风扇的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产生的,由于气体的粘性引起的旋涡流,辐射一种非稳定的的流动噪声。排风噪声、气流噪声、风扇噪声、机械噪声均是通过排风的通道辐射出去的。

      5、 进风噪声:

      柴油发电机组在正常工作的时候需要有足够的新风供应,一方面保证发动机的正常工作,另一方面要给机组创造良好的散热条件,否则机组无法保证其使用性能。机组的进风系统基本包括进风通道和发动机本身的进气系统,机组的进风通道必须能够使新风顺畅的进入机房,同时机组的机械噪声、气流噪声也可以通过这个进风通道辐射到机房外面。

      6、 发电机噪声:

      发电机噪声包括定子和转子之间的磁场脉动引起的电磁噪声,以及滚动轴承旋转所产生的机械噪声。

      根据以上对柴油发电机组的噪声分析。一般对于发电机组的噪声采用以下两种处理方法:

      油机房进行降噪声处理或者采购时采用防音型机组(其噪声在80db---90db)。

      机房降噪需要对以上的噪声产生原因分别作处理,主要有以下方法:

      1、进排风降噪:机房的进风通道和排风通道分别做隔音墙体,进风通道和排风通道内设置消音片。在通道内有一段距离进行缓冲,这样就能降低声源从机房内向外辐射的强度。

      2、控制机械噪声:机房内顶部和四周墙上铺设吸声系数高的吸、隔声材料,主要用来消除室内混响,降低机房内声能密度及反射强度。为防止噪声通过大门向外辐射,设置放火隔音铁门。

      3、控制排烟噪声:排烟系统在原有一级消音器的基础上安装特制二级消音器,可以保证机组排烟噪声的有效控制。排烟管长度超过10米就要加大管径,以减少发电机组排气背压。以上的处理可以改善发电机组的噪声及背压,通过降噪处理,机房内发电机组的噪声在室外可以达到用户的要求。

      机房降噪一般要求机房内有足够的空间,假如用户不能提供一个足够面积的机房,降噪的效果就会大受影响。既能保证控制噪声、又能使发电机组的正常工作。因此必须在机房内设置进风通道、排风通道及工作人员的操作空间。

柴油发电机组机房的低噪声工程设计

   一. 引言

      柴油发电机组运行时,通常会产生95-110db(a)的噪声,如果没有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gb12348-90和gb12349-90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60db(a)、夜间50db(a);三类标准(适用于工业区)昼间65db(a)、夜间55db(a)。通常按昼间60db(a)的标准进行低噪声工程设计。

      科泰公司通过采用高效吸音材料,用先进生产工艺工业化生产的降噪消声装置对进、排风通道和排气系统进行了降噪处理,确保机组在满足通风条件,也即不降低输出功率的前提下,完全满足了国家标准对环境噪声的要求。公司在多年的设计施工实践中形成了独具一格的低噪声工程设计规范。

      二、 设计思路

      柴油发电机组是多发声源的复杂机器,随着机组结构型式和尺寸、运转工况的不同,各个发声源对总噪声的影响是不同的,一般情况下,机组各类噪声大致按如下顺序排列:排气噪声、燃烧噪声或机械噪声、风扇噪声、进气噪声。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降低的多一些,降噪还要和其他技术要求(如对机组输出功率的影响、降噪成本等多种具体因素)综合起来考虑。

      下面按照各类噪声源分别说明降噪的技术措施:

      1. 排气噪声的控制

      排气噪声是发动机噪声中能量最大,成分最多的部分。它的基频是发动机的发火频率,在整个的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:

      a. 周期性的排气所引起的低频脉动噪声; 

      b. 排气管道内的气柱共振噪声;

      c. 气缸的亥姆霍兹共振噪声;

      d. 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。

      e. 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。

      根据消声原理,消声器结构可分为阻性消声器和抗性消声器两大类:

      1) 阻性消声器(即我们平时称呼为工业型消声器)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。

      2) 抗性消声器(即我们平时称呼为住宅型消声器)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。

      机组排气系统的降噪处理:我们一般利用一个波纹减震节、一个工业型消声器和一个住宅型消声器的组合,有效地隔断了排气震动和排气噪声的传播。同时,对排气管道进行隔热隔音包扎,也能改善机组的运行环境和由排气管引起的噪声。

      2. 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震动或相互冲击而产生的,其中最为严重的有以下几种:

      a. 活塞曲柄连杆机构的噪声(主要为高频噪声);

      b. 配气机构的噪声(主要为低、中频段噪声);

      c. 传动齿轮噪声(噪声谱是一种连续而宽广的频谱);

      d. 不平衡惯性力引起的机械震动及噪声。

      e. 燃烧噪声是燃烧过程产生的结构震动和噪声。在气缸内燃烧噪声(尤其是低频部分)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,而中高频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:

      一、是对机组进行隔震处理,机组的隔震一般采用高效减震胶垫,现在这一部分技术已经非常成熟。经过隔震处理,机组表面的震动被有效隔断。

      二、是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。

      3. 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,由于气体具有粘性,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。

      4. 进气噪声控制

      机组工作在封闭的机房里面,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。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:

      a. 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;

      b. 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。

      三、 设计指导原则

      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 。

      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。

      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。

      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。

      四、设计计算:

      1. 排风口面积a排(m2)

      a 排 = k.s 水箱 (m2)

      式中s水箱 为水箱净面积,k为风阻系数,k值见表1

      2.进风口面积粗计算

      a进≈1.2.a排(m2)

      3.进风量计算

      q进 = a进.v风.k-1(m3/s)

      式中q进为进风量

      a进 为粗算的进风口面积(m2)

      v风 为风速(m3/s),一般取3级风的风

      速平均值4.4(m/s) 进行计算

      风速表见表2(最强风速不应超过8m/s)

      4.进、排风降噪箱风道长l风

      l风 = c

      式中c为常数,其值与降噪效果

      有关,c值见表3

      5.排气背压的计算

      1) 排气系统背压p(kpa)

      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 =(p排 + p消)≤〔p〕

      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)

      表1:风阻系数

      附加物              k

      无降噪箱           1

      防鼠网              1.05~1.1

      百叶窗              1.2~1.5

      降噪箱              3

      降噪箱+防鼠网    3.05~3.1

      降噪箱+百叶窗    3.2~3.5

      表3:c值

             db(a) c(mm)
             70 1600
             65 1800
             60 2000 
     表2:风速表
             风级 名称 风速(m/s)

              0     无风  0~0.2

              1     软风 0.3~1.5

              2     轻风 1.6~3.3

              3     微风 3.4~5.4

              4     和风 5.5~7.9

              5     清劲风 8.0~10.7

              6     强风 10.8~13.8

              7     疾风 13.9~17.1

              8     大风 17.2~20.7

              9     烈风 20.8~24.4

              10   狂风 24.5~28.4

              11   暴风 28.5~32.6

              12   飓风 32.7~36.9

      表4:直管当量长度表管径(英寸) 45度弯头(m/每个弯头) 90度弯头(m/每个弯头)

                            3.5                               0.57                                   1.33

                            4                                  0.65                                   1.52

                            5                                  0.81                                   1.90

                            6                                  0.98                                   2.28

                            7                                  1.22                                   2.70

                            8                                  1.39                                   3.04

                           10                                 1.74                                   3.8

                           12                                 2.09                                   4.56

                           14                                 2.44                                   5.32

      2) p 排 =6.32 l×q2 × 1d5 t+273

      式中:l为直管当量总长度(m)见表4

      q为排气流量(m3/s)

      d为排气管直径(m)

      t 为排气温度(

      3)消声器背压p消的计算先计算消声器的管流速v管

      v 管 = q(m3/s) (m/s)

      a 管 ( m2)

      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,则排气背压

      p消= f阻(毫米水柱)×673 (毫米水柱)t+273

      五、计算示例:

      机组kv275e、发动机tad740ge:

      住宅型消声器6〃(排烟口截面积为0.0214m2,排气量41.8m3/min=0.697m3/s ,见volvo销售手册)

      计算消声器的管流速:

      v 消 = q( m3/s) = 0.697 =32.55(m/s)

      a 消 ( m2) 0.0214

      查图1:流速/阻力曲线图,得消声器的阻力值f阻=90(毫米水柱)

      计算消声器的背压:

      p消= f阻(毫米水柱)×673×9.8×10-3 t=540(见volvo销售手册) t+273 = 90×673×9.8×10-3 =1.055(kpa) 540+273

      计算排气管的背压:

      假如在住宅型消声器前面有一工业型消声器,一波纹管避震节,2个90°弯头,总长度3米,管径 φ108 ,其背压为p排1,则当量长度l1=3+2×1.52=6米(见表4)

      p排1= 6.32×l1(米)×q2( m3/s) × 1 ×10-3 d15( 米 ) t+273 = 6.32×6×0.6972 × 1 ×10-3 =1.54(kpa) 0.1085 540+273

      再假如在住宅型消声器后面有排气管30米,弯头5个,管径 φ165 ,则当量长度l2=30+5+2 .28=41.4(米)

      p排2= 6.32×l2(米)×q2( m3/s) × 1 ×10-3 d25( 米 ) t+273 = 6.32×41.4×0.6972 × 1 ×10-3 =1.28(kpa) 0.1655 540+273

      排气管的总背压:p排=p排1+p排2=1.54+1.28=2.82(kpa)

      排气系统的背压:p=p排+p消=2.82+1.055=3.875(kpa)

      系统的许用背压值[p]=10(kpa)

      最后得出:p=3.875≤[p]=10(kpa)

      六、结语

      柴油发电机组机房经过低噪音工程处理以后一般能达到60db(a)的水平,随着降噪工程技术的不断进步和新型高校吸音材料的应用,柴油发电机组工作时噪声扰人的事实将成为历史。

柴油发电机组消音工程、防音环保改造工程设计方案

(一)、柴油发电机组消音工程概况

该项目的柴油发电机组是壹台300KW国产上柴柴油发电机组。

发电机运行时将会产生大量的噪声,距机组1米处噪声值最高可达113分贝。排放一定量的高温废气,含少量燃烧有毒有害废气SO2和未完全燃烧产生的CO,同时含有未燃尽形成的固体炭粒等。如果不采取措施对机房进行治理,发电机组运行时将严重污染周边环境,影响人们居住、办公、商旅等各项活动,违反广东省环境保护法规。对此必须对机房进行隔声降噪治理和废气治理达标排放。达到环保标准要求,最大限度减少发电机组运行时对周边环境的影响

受贵司委托,敝处对该发电机房防音环保改造工程项目进行方案设计,主要对机房发电机组噪声和发电机组尾气排放进行环保治理,达到环保标准。

(二)、柴油发电机组消音工程设计依据

《城市区域环境噪声标准》(GB3096-93)

《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90)

《广东省大气污染物排放标准》(DB16297 1996)

贵司发电机房现场的有关测量数据、资料。

(三)、柴油发电机组设计项目

发电机组排烟治理系统;

发电机房噪声治理工程;

发电机房独立通风系统:

发电机房独立进风系统和发电机房独立排风系统;

(四)、柴油发电机消音工程设计内容

1、柴油发电机组排烟治理系统设计

1) 消音工程排烟管设计

发电机机组排烟量按q=15m3/min,烟气流速6.92m/s,则烟管¢210mm,将经处理的烟气由烟管引至墙外排放。

2) 发电机组消音工程烟气处理系统

柴油发电机组消音工程尾气选用降温除烟色及消音一体化的水喷淋箱设施,烟色达到林格曼系数0~1级,符合排放标准。

3) 消音工程排烟系统流程说明

发电机组排烟→一级消声器至→二级消声及水喷淋箱→烟管墙外排放

2、柴油发电机尾气环保治理工艺流程图

发电机组的排烟管引至水喷淋箱中,烟气经喷淋净化处理后,通过烟管引至墙外,墙外可达标排放。

为降低噪声,机组烟气管道出口处安装一级消声装置,然后增加级二消声装置。

排烟管材料采用镀锌钢管制作;进入喷淋箱前后段排烟管外包裹隔热防火棉作为隔热保温措施,穿墙过墙洞需安装套管。

3、柴油发电消音工程机房噪声治理设计

按《城市区域环境噪声标准》《适用区域划分》等标准的规定,设定大楼所在区域为2类区,其外边界执行《城市区域环境噪标准》(GB3096-93)2类区标准,即昼间为68dB(A)(离机房墙体1米处测量)。

(1)、柴油发电机组噪声源分析:

柴油发电机组的噪声主要由三部分组成:

汽缸点火爆炸声,它通过自身传到周围空间;

排烟噪声,是汽缸点火爆炸声的出口,加装原厂工业消声器后,排烟管出口噪声仍达到113dB(A);

散热风扇噪声。

这三种噪声相互影响,通过机房建筑和烟气排放口向外辐射,造成噪声污染。根据声学原理,采用目前技术比较成熟的机房全封闭、强迫通风、负压进风二种方式,合理设计机房的进风道、排风道和柴油机排烟管,并对各种风道采取消声、吸声等治理措施,减少室内混响、降低噪声外泄。

(2)、柴油发电机消音方法措施:

将消音工程机房建成全封闭式隔声机房,机房的墙体均砌240mm砖墙,且双面批荡。砖墙(240mm)的平均隔声量为50.9dB(A)。

消音工程机房内作吸声处理,墙壁及天花均铺设50mm厚、容重32kg/m3的吸音材料, 外包玻璃丝布,并用穿孔铝板作护面板(穿孔率>25%),可直接吸收噪音5--10dB(A)。

柴油发电机组消音工程机房大门(靠近外界)均选用国标J649(二)隔声门,规格为1500X2000X100,其隔声量为35dB(A)。

发电机组本身配有橡胶垫块用作减振措施,一般来说已满足设计要求,不需另作处理。

4、柴油发电机组消音机房独立通风系统的设计

柴油发电机组采用循环风冷式,宜采用独立进风系统和排风系统。

柴油发电机组消音机房内散热排风:利用柴油发电机组的散热器排放机体热量,设计排风消声室,内置消音吸音片。用帆布软连接、镀锌板连接发电机组散热排风机头,将热风引至排风消声室消音,然后经外排风口排风。

柴油发电机组消音工程机房进风消音室设置:采用自然进风,通过机房尾部外取风,进风消音室内设置进风消声片,进风口安装进风铝合百叶窗,在发电机组运行排风散热、机房形成负压的情况下,将外界空气经过进风消音室引至发电机房,供机房补充新鲜空气,保证发电机组正常运行。

通过以上方法措施处理,保证柴油发电机组正常、稳定运行,发电机组机房噪音得到良好治理,保证消音工程机房边界噪音达标、发电机组尾气排放达标。

消音工程

 

   为保障机组的正常工作,防止柴油机的排烟管排出的热量和废气,以及极高的噪音影响机房操作人员、机房周旁人

 

的生活环境。专业设计、安装消音工程、消音效果达到国家消防、环保有关规定的指标(工程安装安全保障、消音指

 

数为60-70分.对于任何一个机房,为保障机组的正常工作,机房必须满足以下2个条件.


1.进风系统:


    每台柴油发电机组工作时需要大量新鲜的空气,主要用于柴油机燃油燃烧、电球冷却,所以机房必须有足够的进风

 

2.排风系统:


    柴油发电机工作时,产生大量的热量,此热量要抽出机房,风冷机组可利用柴油机本身所带动的风扇将室内热风鼓

 

出室外,水冷机组则必须安装抽风风机及配套的消音风槽,将室内的热风抽出室外,以保证机房温度不超过50度,

 

为发电机组提供一个正常的工作环境。机房的消音工程必须参考柴油发电机组的空气耗量、废气排量、热量散发等、

 

参数而设计一个合理的进风及排风面积。


一、  康明斯柴油发电机组空气耗量、进风面积及排风面积:

 

机型

功率

燃烧

空气量

电球冷却风量

柴油机

风扇冷却风量

空气

总耗量

废气

排量

废气

温度

废气

背压

柴油机散发到机房热量

机房进风面积

机房排风面积

KW

m3/min

m3/min

m3/min

m3/min

m3/min

KPa

MJ/min

m2

M2

DGEA

100

8.4

23.2

125

156.6

26.2

627

10.2

1.4

0.7

0.5

DGFA

135

9.6

23.2

157

189.8

30.0

627

10.2

1.6

0.9

0.6

DGFB

140

10.6

23.2

157

190.8

34.1

654

10.2

1.6

0.9

0.6

DFAB

200

17.3

50.1

377

444.4

47.0

510

10.2

2.5

1.3

1.1

DFAC

220

18.8

50.1

377

445.9

51.7

518

10.2

3.1

1.3

1.1

DFBF

250

22.5

41.8

453

517.3

68.8

607

10.2

3.5

1.3

1.1

DFCB

275

25.1

41.8

351

417.9

67.1

499

10.2

4.0

1.3

1.1

DFCC

310

26.1

60.9

351

438.0

73.5

541

10.2

4.1

1.3

1.1

DFEB

330

28.5

51.5

518

598.0

79.5

532

10.2

4.8

2.2

1.8

DFEC

400

32.0

51.5

518

601.5

89.3

532

10.2

5.0

2.2

1.8

DFFB

450

34.0

51.5

518

603.5

108.0

643

10.2

5.8

2.2

1.8

DFGC

550

45.3

48.7

1189

1283.0

122.9

507

10.2

7.6

3.4

2.8

DFJA

620

52.4

48.7

1003

1104.1

148.8

546

10.2

7.7

3.4

2.8

DFJB

700

56.2

48.7

1003

1107.9

163.5

546

10.2

7.7

3.4

2.8

JFJC

800

64.0

48.7

1192

1304.7

179.7

521

10.2

9.7

3.7

3.1

DFJD

880

72.8

79.3

1362

1514.1

198.4

513

10.2

9.7

3.7

3.1

DFLC

1120

98.6

79.3

1558

1735.9

271.7

507

10.2

12.0

3.7

3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、消音材料:

 

1.消音门

 

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。

 

2.进风消音风槽

 

采用锌铁皮及吸音岩棉制作而成,具有结构轻便,美观大方的特点。空气经进风消音风槽进入机房内,消音风槽能有

 

效阻隔噪音传出机房外。

 

3.排风消音风槽

 

采用锌铁皮及吸音岩棉制作而成。

 

柴油机风扇对水箱进行强制冷却,热风经排风消音风槽排出机房,噪声也从消音风槽的导流槽往外传播。

 

4. 机房外柴油机排风系统消音

 

根据机房的具体结构,此消音系统有两种结构:一种是机房设置消音墙,一种是机房没有设置消音墙。根据机房的不同

 

结构及机型而决定采用哪种消音风槽。

 

5. 柴油机废气系统消音

 

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。

 

备注:

 

1.  选择风槽的规格应依据机组的进风面积及排风面积而定。

 

2.  机房的排风面积可满足机组输出功率为备用功率的110%的工作状况。

三、消音系统:

机组的消音系统必须根据机组的冷却方式及现有机房的实际状况而进行设计,根据机组的冷却方式及机房的实际状况可分为以下几类:

 风冷机组机房:

  FL1型机房:进风系统设有消墙

           排风系统设有消音墙

  FL2型机房:进风系统设有消墙

           排风系统设有消音墙

  FL3型机房:进风系统设有消墙

           排风系统设有消音墙

  FL4型机房:进风系统设有消墙

           排风系统设有消音墙


 水冷机组机房:

  SL1型机房:进风系统设有消墙

           抽风系统设有消音墙

  SL2型机房:进风系统设有消墙

           抽风系统设有消音墙

  SL3型机房:进风系统设有消墙

           抽风系统设有消音墙

  SL4型机房:进风系统设有消墙

           抽风系统设有消音墙

四、消音治理简图:

一台发电机组当其运行转速在1500rpm时,在距离机组一米处将会产生105分贝的噪音,为避免噪音传出机房,消音工程应包括以下几个环节: 

一、机房出入门的消音:每个机房至少有一个以上出入门,从消音角度看,机房大门不应设置过多,一般情况下设置一个大门,一个小门,面积尽可能不超过3平方米,结构方面以金属为框架,内部附设 

高强度隔音材料,外部为金属铁板,消音门与墙壁及门框上下紧密配合。 

二、柴油机进风系统的消音:柴油机工作时,须有足够的进气才能维持机组的正常运行,一般进气系统应设置在机组风扇排风口的正对面,依据我们的经验,进风采用强制进风方式,进风经过消音风槽被鼓风机抽入机房内。 

三、柴油机排风系统消音:柴油机采用水箱风扇系统进行冷却时,必须将水箱散热器的热量排出机房外,为避免噪音传出机房外,必须对排风系统设置排风消音风槽。 

四、机房外柴油机排风系统消音:柴油机排风经排气消音风槽进行消音后排出机房外仍有较高的噪音,排风必须经过机房外设置的消音风槽进行消音,从而将噪音降到最低限度,该消音风槽外部为砖墙结构,内部为吸音板。 

五、柴油机废气消声系统:柴油机工作所排放的废气产生一定的噪音,我们在机组的废气排放系统增设一个消音箱,同时对于排气消声管道均采用防火岩棉材料予以包扎,既可以减少机组热量散发到机房内 ,又可以降低机组的工作震动,从而达到衰减噪音的目的。

柴油发电机噪声处理工程技术规范

1 适用范围
本标准规定了柴油发电机噪声处理工程的设计、施工、验收以及运行管理的技术要求,可作为环境影响评价、可行性研究、设计施工、环境保护验收及建成后运行与管理的技术依据。

2 规范性引用文件
1)环境保护有关法律法规
2)《声环境质量标准》(GB33096-2008)
3)《工业企业厂界环境噪音排放标准》(GB12348-2008)

3 总体设计
1)发电机噪声应达到国家标准《城市区域环境噪声标准》(GB 3097-93)中各区域类别相应的噪声排放标准。
2)应根据企业柴油发电机的位置、机房空间结构、发电机功率和数量等实际情况确定柴油发电机噪声处理工程的处理规模和处理工艺,做到保护环境、经济合理、技术可靠。
3) 处理工程技术方案的选择应符合环境影响评价报告书批复文件的要求,柴油发电机噪声处理后应稳定达到有关国家和地方排放标准的规定。

4 工艺技术要求
柴油发电机噪声主要包括发动机的排气噪声、进气噪声、燃烧噪声、连杆及活塞、齿轮等运动件在工作时的往复高速运动和撞击而产生的机械噪声、冷却水排风扇气流噪声。柴油发电机组的综合噪声很高,根据功率大小,一般高达100-125dB(A)
柴油发电机噪声治理方法包括进风、排风、燃气排气通道的消声处理、机房内的吸声处理、机房的隔声处理等。



1 柴油机;2 自配排烟消声器;3 冷却风扇;4 柔性接头;5 排风消声器;6 排风百叶窗;7 隔声门;8 进风百叶窗II9 进风消音器;10 进风百叶窗I11 吸音天花;12 吸音壁;13 烟尘净化器;14 循环水箱;15 喷淋水泵; 16 油箱。

1 柴油发电机(风冷式)噪声治理平面示意图



1 柴油机;2 自配排烟消声器;3 冷却风扇;4 柔性接头;5 排风消声器;6 排风百叶窗;7 隔声门;8 进风百叶窗II9 进风消音器;10 进风百叶窗I11 吸音天花;12 吸音壁;13 烟尘净化器;14 循环水箱;15 喷淋水泵。
2 柴油发电机(风冷式)噪声治理工艺立面图

4.1机房隔声治理
机房隔声治理主要措施有将门窗设为隔声门窗,若机房外墙为24以上砖墙,且砌体间灰浆饱满,墙体两面水泥砂浆抹面,其隔声量可达到要求,否则要加强墙体隔声能力,一般是在机房内墙体上铺贴高容重岩棉并以冲孔板作饰面,作为隔声体和吸声体,增加墙体隔声功能和降低机房内混响声。机房隔声治理最关键的要求是密封严实,特别注意电缆沟、管道沟的密封。
隔声间与声闸:在发电机房内四壁铺贴吸声墙体,屋顶安装吸声吊顶,使其成为隔声效果良好的隔声间及降低机房内混响声。另外,将发电机房门改装成隔声门,隔声门要有足够的隔声量,一般采用多层隔声结构,门缝做成斜企口(见图3),用工业毛毡密封。有条件的在发电机房入口处安装双层隔声门,并在门斗内铺贴吸声墙体,使其成为声闸,进一步提高门的隔声量(见图4)

4.2 机房进、排风消声处理
防止机房内噪声通过进排风口向外辐射,进排风应设通风道,在通风道内安装阻性折板式消声器。一般安装二级折板式消声器,消声器风速5-6m/s。风速越小,要求消声器的过风面积大,消声器占地大,造价高,风速过大会产生再生噪声,且消声器阻损大,影响发电机负荷。对安装在地下室的柴油机组,由于实际噪声治理工程中,柴油机通常安装在地下室,场地狭窄,工程设计时应注意进排风通道的阻损。此外,进风消声器过风面积除机组冷却风量外,还要包括机组燃烧空气量。
4.3排烟噪声治理
柴油发电机排烟噪声是发电机组最突出的噪声,机组出厂时配有排烟消声器,其消量一般为只有15-20dB(A),需要增加二级排烟消声器才能使噪声排放达到要求。柴油机排烟具有高温、高压、高速的特点,排烟噪声也非常复杂,排烟一般采用阻性消声器,为了防止消声器壳体受烟气冲击产生振动激发噪声,消声器外壳做成阻性壳体。由于对发电机烟气排放环保已有治理要求,如果是采用碱法喷淋净化工艺,可利用喷淋塔的内部结构同时达到消声的目的,取消安装二级排烟消音器,这样可减少发电机烟气排放系统的阻力,降低对发电机输出功率的影响。
阻性消声器:以结构简单、阻力较小的片式消声器为主。传统的片式消声器是由多个狭矩形管式消声器并联而成,单个通道的消声量即为该消声器的消声量(见图3)。单个通风孔道的宽度取100-200mm为宜,而单个孔道的面积取0.3-0.4 m2为宜。消声器宜采用近似传统的蜂窝式消声器的形式,见图3。将原有片式消声器的通风孔道分为两格,在保证通风面积的同时,减小单个通风孔道的尺寸,提高消声器的消声量。

 


燃气排气消声器:柴油发电机组发电时燃烧柴油所排放的烟气噪声呈明显的低频宽带特性,宜采用抗性消声器和阻抗复合式消声器(见图5)


7 内插管双室扩张室消声器示意图



4.4 机房内吸声处理
在机房室内进行吸声处理,四壁铺贴吸声墙体、屋顶安装吸声吊顶或悬挂空间吸声体。吸声材料一般采用玻璃棉或岩棉,面板采用穿孔金属板,吸声体材料须满足阻燃防火要求。表1给出了离心玻璃棉各频率吸声系数。

1 离心玻璃棉各频率吸声系数



墙体吸声处理:机房内侧墙体可采用85mm厚离心玻璃棉板吸声,如图8所示。中频噪声主要通过4mm厚空气层吸收。机房内份额较少的低频噪声通过砖墙吸收。此外,在内侧墙放置矿棉板,下部放置一圈木制层板,低频噪声对空气产生的振动,通过层板的“颤动”被部分吸收。



8 吸声墙体示意图(为符合防火要求,此图木筋应该为角铁)
吸声天棚:以机房噪声峰值250Hz作为设计频率,用小孔板来消除该频率处噪声;将80mm厚吸声层与小孔板组成复合吸声结构,见图7,其尺寸为1m×1m×0.2m;按屋顶有效面积的40%布置吸声体,用∠20角钢在房梁上搭成网架,按图8位置将复合吸声体吊挂在网架上,离屋顶约700mm,要求美观、平整。

柴油发电机组噪声控制措施 

一、柴油发电机组噪声源分析

柴油发动机组噪声是由多种声源构成的复杂声源。按照噪声辐射方式, 它可分为空气动力噪声、表面辐射噪声和电磁噪声。按照产生的原因, 柴油机表面辐射噪声又可分为燃烧噪声和机械噪声。其中空气动力噪声为主要噪声源。

1、空气动力噪声是由于气体的非稳定过程,即由气体的扰动以及气体与物体的相互作用而产生的。直接向大气辐射的空气动力噪声, 包括进气噪声、排气噪声和冷却风扇噪声。

2、燃烧噪声和机械噪声很难严格区分, 通常将由于汽缸内燃烧形成的压力波动通过缸盖、活塞、连轩、曲轴、机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声。将活塞对缸套的撞击和运动件的机械撞击振动而产生的噪声称机械噪声。一般直喷式柴油机燃烧噪声要高于机械噪声, 而非直喷式柴油机的机械噪声则高于燃烧噪声。但是低速运转时燃烧噪声都高于机械噪声。

3、电磁噪声是由发电机转子在电磁场中高速旋转产生的。

二、噪声的控制措施

柴油发电机组的噪声尤以排气噪声为主, 噪声呈明显的低频性。在噪声源无法降低的情况下, 可根据需要对该柴油发电机组采取隔声吸声消声的综合治理。

1. 机房通风及消声

实际工作中我们在考虑方案时既要有效降噪,又要满足发电机组运行需要的空气流量。

( 1) 机房进风消声系统

为满足机组运行时所需的冷却风和燃烧空气量, 机房采用机械进风方式通风。

在机房外用砖砌两个进风道, 进风道墙体下分别安装一台低噪声轴流风机向机房内送风。

进风道内安装一台大风量组合片式消声器,吸收气流噪声和机械噪声。

进风道外墙体上开一进风口, 进风口处安装特制铝合金百叶窗及防护丝网, 防止异物进入风道内。

( 2) 机房排风消声系统

在机房外用砖砌两个排风道。

在每个排风道内安装一台大风量组合片式消声器, 吸收排气流噪声和机械噪声。

排风口设置在机组正前方, 机组散热器前端设置减振柔性接头及导风扩容消声风管, 连接到排热风消声道。

排风道出口处安装特制铝合金百叶窗及防护丝网, 防止异物进入风道内。

( 3) 机组排气消声器

发电机组随机配置的排气消声器的消声声量很小, 以泰州市兆航机电有限公司生产的柴油发电机组为例,一般为1520dB ( A) , 不能满足环保达标要求。在机组的排气管上重新安上针对高、中、低不同频率噪声设计的高效微穿孔板排气消声器。其特点为消声量大、阻力小、材质及结构耐高温。排气管与机组烟气出口处采用金属波纹管连接, 以减少因钢性连接而产生的振动噪声。

2、机房内吸声

发电机房由于是砖砌混凝土结构, 声反射强烈。为了达到吸声效果, 机房内墙面及顶面合理设置高效吸音材料, 吸音层结构为铝合金穿孔扣板+离心吸音棉+轻钢龙骨+支吊架。机房内原平均吸声系数α1≈0.10, 加装吸声材料后机房内平均吸声系数α2≈0.750.85 左右, 吸声量可达912dB(A) , 混响时间可降至23s。机房内的响度也随之大大下降, 极大地改善了工作条件, 同时可提高机房的隔声性能。

3隔声系统。

为保证机房良好的隔声性能, 在机房与机房外相通处, 安装防火隔声门, 门缝密封材料为橡胶密封条。其它会引起漏声的孔洞用砖墙封堵。

三、治理效果

通过治理机房界外噪声达到国家《城市环境噪声标准》( GB- 3096- 82) 中二类区标准, 经现场测试白天≤55dB (A) , 晚上≤45dB (A) 达到了消除噪声污染的目的。