一、柴油发电机噪声分析

　　柴油机噪声是由多种声源组成的复杂声源。根据噪声辐射方式，柴油机噪声可分为空气动力噪声和表面辐射噪声。根据产生机理，柴油机表面辐射噪声可分为燃烧噪声和机械噪声。空气动力噪声是主要的噪声源。

　　(一)、空气动力噪声：

　　气动噪声是由气体的不稳定过程，即气体的扰动和气体与物体的相互作用引起的。直接辐射到大气中的空气动力噪声包括进气噪声、排气噪声和冷却风扇噪声。

　　1.进气噪声：

　　进气噪声是柴油机的主要气动噪声之一。它是由进气阀周期性开关引起的压力波动形成的。当进气门打开时，在进气管中产生压力脉冲，该压力脉冲随着活塞继续移动而被衰减;当进气门关闭时，也产生一定持续时间的压力脉冲。因此，产生周期性的进气噪声。噪声频率成分主要集中在200赫兹以下的低频范围。同时，当气流高速流过进气阀流动部分时，会发生湍流剥离，导致产生高频噪声。由于进气门流动截面不断变化，湍流噪声有一定的频率范围，主要集中在1000赫兹以上的高频范围。当进气管中空气柱的固有频率与周期性进气噪声的主频率一致时，空气柱的共振噪声也将在进气噪声中突出。

　　对于涡轮增压发动机，涡轮增压器的进气噪声明显高于非涡轮增压发动机，因为它们的转速通常较高。涡轮增压器噪音是由叶片周期性切割空气产生的旋转噪音和高速气流产生的湍流噪音引起的。它是一种连续的高频噪声，主要分布在500 ~ 10000赫兹的频率范围内。目前，我们公司大部分采用涡轮增压发动机。

　　进气噪声与设计因素有关，如发动机进气模式、进气门结构、气缸直径、凸轮轮廓等。对于同一台发动机，它受转速影响大，转速加倍会使进气噪声增加10 ~ 15dB(A)。

　　2.排气噪声：

　　排气噪声是发动机噪声的主要来源，其噪声一般比整个发动机高10~15dB(A)。发动机排气是一种高温(800 ~ 1000)和高压(3~4个大气压)气体。排气过程通常分为两个阶段，即自由排气阶段和强制排气阶段。发动机废气沿着排气歧管的消音器进入高速冲出排气门，从排气尾管排放到大气中。在此过程中，会产生宽带排气噪声。

　　排气噪声包括复杂的噪声成分：单位时间排气次数的基频排气噪声、管道内的气柱共振噪声、排气歧管处的气流吹除噪声、排气喷射和冲击噪声、气缸的亥姆霍兹共振噪声、排气系统内的卡门涡街噪声和湍流噪声等。

　　影响发动机排气噪声的主要因素有：气缸压力、排气门直径、发动机排量和排气门开启特性。对于同一台发动机，发动机转速和负荷是影响其排气噪声的最重要因素。

　　3、冷却风扇噪音：

　　风扇噪声包括旋转噪声和湍流噪声。旋转噪音是由风扇叶片周期性切割空气而产生的空气压力脉动产生的，风扇叶片以叶片通过频率为基频，并伴有高次谐波。湍流噪声是由风扇运动引起的周围空气的湍流引起的，该湍流扰动空气并形成气体的压缩和变稀过程。这是宽带噪音。

　　冷却风扇的噪音受转速影响大。将转速提高一倍可以使其声级提高10~15dB(A)。风扇噪音在低速时比发动机噪音低得多，但在高速时它常常成为主要的噪音源。目前，我公司使用的大部分柴油机的转速为1500转/分，是一种高速柴油机。

　　(2)、表面辐射噪声：

　　很难严格区分燃烧噪声和机械噪声。一般来说，气缸内燃烧产生的压力振动通过气缸盖、活塞-连杆-曲轴-机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声。活塞对缸套的冲击以及正时齿轮、配气机构和喷油系统等运动部件之间的机械冲击和振动所产生的噪声称为机械噪声。一般来说，直喷式柴油机的燃烧噪声高于机械噪声，而非直喷式柴油机的机械噪声高于燃烧噪声，但低速时燃烧噪声高于机械噪声。

　　二、解决噪声治理的措施

　　(一)、气动噪声治理：

　　1.进气噪声治理：

　　一般的发动机都装有空气过滤器，所以进气噪音可以大大减弱，成为第二声源。然而，当进一步治理其他声源时，吸入噪声可能成为主要声源。此时，应考虑性能良好的进气消声器。通常情况下，进气消声器应与空气滤清器相结合，进行一体化设计，既能满足进气和过滤的要求，又能有效治理进气噪声。

　　2、排气噪声治理：

　　治理排气噪声有效的方法是安装排气消声器。实际情况往往是降噪效果不是很理想。分析主要是由于消声器的结构设计不合理和加工工艺存在问题。后一个问题可以通过提高技术水平来改善。前一个问题涉及消声器的设计思想。一般来说，消声器设计主要基于经验。一些设计和计算程序是在一些理想的假设下进行的。然而，在这些假设中，气流的存在被忽略了，而高压、高温和高速脉动气流的存在是有影响的。这种状态下的气流会影响声场分布、声速、声音传播规律等。在消声器内部，尤其是气流速度会产生更大的影响。气流影响消声器性能的主要原因是来自发动机排气的高速脉动气流的再生噪声，其次是该气流对消声器声学元件如管道、壳体、膜片等的影响，从而激发振动辐射噪声。当消声器的结构参数选择不当，或结构不合理，或加工工艺存在问题时，会导致消声器消声性能的降低。同时，过高的气流速度也会增加消声器的压力损失，这也会导致消声器消声性能的降低。

　　(2)、发动机表面辐射噪声治理：

　　发动机表面辐射噪声(燃烧噪声和机械噪声)的治理受到发动机性能的各种限制，这在技术上是困难的，并且噪声降低有限。实践表明，结构措施可以在一定程度上降低发动机表面辐射噪声，从而降低整体噪声。治理的基本措施是增加结构刚度和阻尼，以降低结构在相同激振力下的表面响应。同时，减小辐射噪声的表面积也是治理辐射噪声的有效措施。

　　(3)、综合噪声治理思想的实际应用：

　　通常一台500千瓦的进口机组，机房内的噪声可达105~108分贝(A)。未经处理，机房外环境噪声为70~80 dB(A)以上，而相同功率参数的家用机组噪声较高。目前，我国在评估环境噪声是否达标时采用《城市区域环境噪声标准》或《工业企业厂界噪声标准》，标准中不同区域对应不同的噪声限值。一般来说，大部分城市地区属于一类，白天的限值为55分贝(A)，晚上为45分贝(A)。在郊区，主要是二级区域，相应的限值白天为60 dB(A)，晚上为50 dB(A)。从对比数据可以看出，要求的降噪范围非常大，相应的治理技术也非常困难。

　　在实际工作中，由于我公司选择了整机，所以机组采取治理措施是非常困难和不现实的。考虑到运行过程中机油发动机的噪声会污染周围环境，如何有效治理机油发动机噪声在机舱内的外辐射是一个非常现实且必须解决的问题。所选方案不仅要有效降低环境噪声，还要组织机房内的气流，满足发电机组流量的运行需要，以保证发电机组的正常运行。简单地以油机房流量内的空气为代价来减少噪音的泄漏，会导致油发动机表面冷却不均匀，降低油发动机的发电能力，影响正常使用。经过与环保部门多年的合作，对油机房进行了降噪处理，积累了一些管理经验。主要是根据具体的机舱工程确定相应的治理方案，治理方案应考虑机舱所在区域的环境标准、机舱的围护结构形式、油机的类型、功率、冷却风量等因素。集成治理的核心是同等隔音的概念，即封闭的外壳结构将单元与外部隔开，以减少声源的声辐射。所谓等效隔声概念是指整个围护结构各部分(如土建结构部分和门、窗等部分)的隔声量应该相等。预留通道(如冷却风扇出口、发动机排气口、机舱通风口等。)用于机舱与外界之间的通信必须设计为消声通道，并且插入损耗应相当于外壳结构的隔音。只有这样才能保证机舱外的环境噪声达到标准。

　　我们仍然以一台500千瓦的进口机组为例。油机房的内墙面设计为贴有吸音板。同时，天花板上悬挂着吸音板。在这种吸声处理之后，外壳结构的隔音性增加，并且可以降低油机房中的混响声。一般来说，效果可以是3~5dB(A)。对于发动机噪声中的高频噪声，由于其波长，可以通过阻断来达到目的。由于发动机噪声中的低频成分比较丰富，简单的阻断不能达到令人满意的效果，因此消声通道应采用阻抗复合结构，低频噪声的传递应由抗噪声结构的消声特性来治理。在保证机组正常运行的情况下，机房噪声在有效治理下，能够满足相应的环保标准要求，白天达到55分贝(A)，晚上达到45分贝(A)。这已经在我们以前的工作中得到证实。

　　现由于电话局油机房没有统一的标准，在土建施工阶段因土建设计单位对通信电源设备的性能了解得不透彻，造成油机房布局和进、排风口安排不合理，在后期对油机房进行消噪音处理时难度加大和投资量增多。例如我们以前治理过的某个油机房其进风口外为防火通道，不能占用，进风**器只能安装在油机房内，而油机房内部空间设计又过小，就造成进风**器距发电机组过近，维护人员操作起来很不方便。为减少上述问题的出现和节约消噪音处理时的投资，通过总结以往的工作经验，建议今后油机房建设采用以下方案：尽量减少油机房门和窗户的数量，避免油机噪声的泄漏;尽量加大油机房进风口距油机基础的距离，延长**距离，建设进风小室;在油机排风口外增加扩张室并尽量延长油机房扩张室的排风距离。

　　若能采用以上方案可以使油机房布局更规范、更合理，后期消噪音治理更加简便，使施工模式化，便于管理工作，在投资更少的情况下，达到环保要求。