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靜音箱

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靜音箱

發布日期:2019-05-25 作者: 點擊:

當前我國電力緊張問題越來越突出,同時人們對環保的要求也越來越高。作爲供電網的備用電源,帶靜音箱的柴油發電机组以其噪聲小得到了大量使用。带靜音箱的机组可实现高达30dB的降噪量,但國內産品與國外相比還有較大差距,如下表1所示。针对康明斯 460KW柴油发电机组的靜音箱综合利用各种消聲技术进行了设计,使噪聲由108dB降到了 75dB 以下,取得了良好的降噪效果。


 噪聲分析
爲有效控制噪聲,首先分析機組噪聲的産生及其分布,以便有針對性地采用噪聲控制技術。根據燃機發電機組的工作原理,其噪聲的産生非常複雜。從産生的原因和部位上來分,燃機發電機組的噪聲可以包括以下幾部分
(1)排煙噪聲;
(2)機械噪聲;
(3)燃燒噪聲;
(4)冷卻風扇和排風噪聲;
(5)進風噪聲; 
(6)發電機噪聲。

根據其傳播路徑可歸納爲以下幾種噪
(1)内燃機排烟噪聲.即内燃機排烟通道噪聲,排烟噪聲是一种高温、高速的脉动性气流噪聲,是机组噪聲中能量最大,成分最多的部分,比进气噪聲及机体辐射的机械噪聲要高得多,是机组总噪聲中最主要的组成部分,也是噪聲控制的重点。它的基频是内燃機的点火频率。

(2)进气噪聲。即箱体进气处噪聲,进气噪聲主要有机组机械噪聲、发电机噪聲和气流噪聲等。由于进气是被动进气,且所处位置远离主噪聲源,噪聲级与其他位置相比相对较低,要求的降噪量就小。

(3)排气噪聲。即箱体出风口处噪聲,排气噪聲主要成分为排风噪聲、气流噪聲、风扇噪聲、机械噪聲和内燃機燃烧噪聲等。该处噪聲源较多,噪聲级较高,且由于机组采用强排风降温,增加了噪聲的向外传播,所以此处的噪聲控制相对较困难。

 靜音箱设计
针对机组主噪聲源的分布及噪聲的特性,为有效控制各种噪聲,采用隔聲、吸聲和消聲等控制技术分别对不同部位的噪聲进行处理,具体设计如下:
1隔聲和吸聲计算及设计
隔聲箱体是为有效降低机组噪聲对外界的影响,有效阻断噪聲传播途径而设计的封闭空间。当机组放置于箱体内部时,由于隔聲技术、吸聲等技术有效地阻止噪聲向外传播,将噪音源的噪聲控制在箱体内部,从而降低其对外界的影响。隔聲技术是用隔聲体使部分聲波的传播方向改变(反射、折射),使穿透该物体的聲波能量减弱,从而降低隔聲体另一面的噪聲。物体的隔聲量TL与构件的面密度m(kg×m?)和聲波激发频率f(Hz)有關,单层板隔聲量计算公式为:
TL=181gm+121gf-25

因此,面密度越大,惯性阻力越大,越难激发振动,聲波越難透射,其隔音量也越大。故在設計時盡量選擇面密度大的材料作爲箱體壁板。在實際的工程應用中,常以平均隔聲量计算壁板的隔聲量,计算公式为:
TL=181gm500+8

根据实际隔聲量要求,以式()*计算壁板厚度。

在进行隔聲处理的同时,大量的聲波被反射回箱体内部,与原有聲波形成混响聲,将增加内部的噪聲级和噪聲能量,从而降低壁板的隔聲效果。因此在进行隔聲处理的同时要在壁板内侧贴附吸聲材料,对内部噪聲进行吸聲处理。


在降低噪聲向外辐射的同时降低箱内的噪聲能量,从而有效降低总体噪聲级。吸聲是聲波在传播过程中,遇到各类材料时,一部分聲能向材料内部传播而产生能量转移、转换、或干涉叠加,从而使聲波的能量减弱,其直观表现为聲级的下降,使噪聲值下降。不同材料有不同的吸聲系数,其吸聲效果也不同,吸聲量可用下列公式计算:

根据以上隔聲和吸聲理论及计算公式,箱体外壳采用2.0mm 钢板制成,内附40mm吸聲材料(岩棉),然后用 1.0mm穿孔板固定,这几部分组装在一起作为隔聲壁板,可有效阻隔噪聲23dB 以上。壁板结构如图1所示。
爲方便維修和觀察數據而设置的门和观察窗成为隔聲壁板的薄弱环节,所以对门进行加厚和密封处理,对观察窗采用双层玻璃结构,有效地解决了噪聲從門、窗和空隙中傳出的問題。

2进、排气口噪聲处理
由于箱體采取自然進風、強制排風,在進、排風口産生孔洞,导致漏聲,即形成进气噪聲区和排气噪聲区。为防止噪聲从进、排风风道向外传播,进、排风风口均须安装消聲器。根据排风量和燃气量,设计进风排气消聲通道,保证在进、排风顺畅的前提下(风速一般取5m/s左右为宜),达到所有需要的消聲效果。具体设计时,采用多通道折板式阻性消聲器,如图 2所示,其消聲片的厚度取80-100mm,通道寬取120-150mm,材料用容重80kg/m?。消聲器长度计算公式为:
片式消聲器通道的通流截面积设计为排风口截 面积的1.5倍。

折板式阻消聲器利用聲波在吸聲材料中传播时因受摩擦将聲能轉化爲熱能而散發掉,並且由于拐角的存在使噪聲不能直接通过消聲通道,从而有效提高消聲效果,达到消聲的目的。阻性消聲器其具有良好的中高頻性能。另外在消聲器出口处加装百葉窗避免雨水進入,對其實行有效保護。
 3内燃機排气噪聲的控制
由于排氣管是柴油发电机组的最大噪聲扩散源,因此抑制排气噪聲最簡單且最有效的方法就是在排氣管上安裝消聲器。

所采用的消聲器应盡量減少通道各部件的壓力損失,故要堅持以下原則:
1盡量降低排氣通道中各部件的氣流速度;
2盡量減小排氣通道中直角彎頭的次數,並擴大排氣管截面。

因此設計進行消聲处理时遵循以上原则,在原有消聲器的基础上再加一抗性消聲器形成两级扩张式(抗性)消聲器,膨胀系数 m=9。经实际测量可知,排气噪聲 (排气管出口1m处减少了 30dB(消聲器安装前为 108dB,安装后为75dB以上,达到了预期目的。但是,采用消聲器会使排气管中气流阻力增大,降低柴油发电机组的有效功率,因此要加以注意。

實例分析
在对康明斯460KW机组进行噪聲处理时,由于机组已做防震處理,在此不再對機組的抗震問題進行處理。根據以上分析,箱体壁板采用2.0mm钢板作为外壳,内附40mm 岩棉作为吸聲材料,然後用1.0m穿孔板固定,使鋼板、岩棉和穿孔板形成一体以方便安装;进、排气口消聲器采用折板式阻性消聲器,折板由钢板两侧各贴吸聲材料组合而成,且以穿孔板固定吸聲材料,具体结构如图3 , 所示。

根据进、排气通道要求插入损失的不同,进风口消聲器设计长为350mm,为增加被动进风量缩短箱体长度采取两侧布置的方式安装,见图3 ;

出风口由于噪聲较复杂且噪聲级高消聲器设计长为2000mm;内燃機排气口由于噪聲级较高,为增大插入损失,在原有消聲器基础上安装一新抗性消聲器形成二级消聲器,有效降低排气噪聲;箱体两侧安装双层门既保证了隔聲效果又方便设备维修。

各控制分区分别采取相应的噪聲控制技术,综合控制使箱体外噪聲级降至75dB以下,达到了良好的隔聲效果。靜音箱结构图如图 % 所示。如果带静音箱的機組放在機房內對發電機房采取二次降噪處理,將進一步降低噪聲的影响。

小結
为了降低柴油发电机组运行时的噪聲,综合利用噪聲控制技术设计了机组用靜音箱。针对不同位置噪聲特点分别采用隔聲、吸聲和消聲等控制措施。在受尺寸限制的条件下,使噪聲降至75dB以下,達到了國家環境要求的標准。

實踐證明,本文所設計的靜音箱可以有效地降低柴油发电机组噪聲对外界的影响,这为进一步降低柴油发电机组运行时的噪聲打下了坚实的基础。


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