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还要考虑动力输出、相关管路的连接、冷却空气

发布时间:2019-07-08 03:39

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  展开全部柴油机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,柴油机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,采取相关的技术措施,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。

  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。

  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(也称为工业型消声器)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(也称为住宅型消声器)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。柴油机排气系统的降噪处理: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。

  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:

  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大,其自振频率多处于中高频率区域,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。

  (1)对柴油机进行隔震处理,柴油机的隔震一般采用高效减震胶垫,现在这一技术已经非常成熟。经过隔震处理,机组表面的震动被有效隔断。

  (2)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的。旋转噪声由旋转风扇叶片切割空气流时产生周期性扰动而引起的。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,以免排风风阻增大而致排风噪声增大和机组高水温停机。

  柴油机工作在封闭的机房里面,但柴油机进气系统一定与外界直接相通。从广义上讲,进气系统包括了柴油机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。

  由于柴油机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、进风通道净面积符合设计规范,以保证发动机的进气系统和冷却系统有足够的新鲜空气吸入;b、进风通道需要进行吸声处理,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。

  在柴油机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。

  通常柴油机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600~2000mm,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)及阻力损失等三大指标,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。

  在固定使用柴油机隔音房的设计上,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。

  工程机械用柴油机的隔音设计或降噪改造要相对复杂一些,既要考虑隔音效果,还要考虑动力输出、相关管路的连接、冷却空气的进入和排出及设备原有结构限制等诸多因素的影响,是一项系统工程。具体设计方案必须现场确定。

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