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发电机组德赢入口治理

发布日期:2015-06-08    【字号:  

      发电机组通常指柴油发电机组,机组运行时,通常会产生95-110db(a)的德赢入口,如果没有采取必要的降噪措施,机组运行的德赢入口,将对周围环境造成严重损害。为了保护和改善环境质量,必须对德赢入口进行控制。国家标准gb12348-90和gb12349-90对环境德赢入口的要求是: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)的标准进行德赢入口治理设计。


 德赢入口治理思路

      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,各个发声源对总德赢入口的影响是不同的,一般情况下,机组各类德赢入口大致按如下顺 序排列:排气德赢入口、燃烧德赢入口或机械德赢入口、风扇德赢入口、进气德赢入口。降噪设计的基本思路是:首先查明各种声源中的最大德赢入口成分及其频率特性,采取有关技术措施,将各声源的德赢入口级尽量降低到大致相同的水平,其中容易降低的德赢入口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。
      下面按照各类德赢入口源分别说明降噪的技术措施:
      1. 排气德赢入口的控制
      排气德赢入口是发动机德赢入口中能量最大,成分最多的部分。它的基频是发动机的发火频率,在整个的排气德赢入口频谱中应呈现出基频及其高次谐波的延伸。
      德赢入口成分主要有以下几种:
      a. 周期性的排气所引起的低频脉动德赢入口;
      b. 排气管道内的气柱共振德赢入口;
      c. 气缸的亥姆霍兹共振德赢入口;
      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德赢入口。
      e. 涡流德赢入口以及排气系统在管内压力波激励下所产生的再生德赢入口形成了连续性高频德赢入口谱,频率均在1000hz以上,随气流速度增加,频率显著提高。
      排气德赢入口是发动机空气动力德赢入口的主要部分。其德赢入口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。消声器是控制排气德赢入口的一种基本方法。正确选配消声器(或消声器组合)可使排气德赢入口减弱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,达到衰减德赢入口的目的。其消声效果,与管道形状、尺寸和结构有关。一般选择性较强,适用于窄带德赢入口和低、中频德赢入口的消减。
      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德赢入口的传播。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德赢入口。
      2. 机械德赢入口和燃烧德赢入口的控制
      机械德赢入口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德赢入口(主要为高频德赢入口);
      b. 配气机构的德赢入口(主要为低、中频段德赢入口);
      c. 传动齿轮德赢入口(德赢入口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德赢入口。
      e. 燃烧德赢入口是燃烧过程产生的结构震动和德赢入口。在气缸内燃烧德赢入口(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。


      控制机械德赢入口和燃烧德赢入口的有效办法:
      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、是在德赢入口的传播通道上进行降噪处理,减少声源对外的辐射,个别对德赢入口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,使德赢入口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德赢入口的控制
      风扇德赢入口是由旋转德赢入口和涡流德赢入口组成。旋转德赢入口由旋转风扇叶片切割空气流产生周期性扰动而引起。涡流德赢入口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德赢入口。排风通道直接与外界相通,空气流速很大,气流德赢入口、风扇德赢入口和机械德赢入口经此通道辐射出去。
      控制风扇和排风通道德赢入口的手段,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德赢入口增大和机组高水温停机。
      4. 进气德赢入口控制
      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 德赢入口和机组运转的德赢入口都经进风通道辐射到外面。发动机进气系统的德赢入口是由进气门周期性开、闭而产生的压力波动所形成,其德赢入口频率一般处于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,因此其进气德赢入口明显高于非增压发动机。涡轮增压器的压气机德赢入口是由叶片周期性冲击空气而产生的旋转德赢入口和高速气流形成的涡流德赢入口所组成,且是一种连续性高频德赢入口,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。考虑到进气德赢入口相对较低,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。

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