根据柴油发电机的工作原理,其噪声是由多种声源构成的复杂声源。从原因、工作环境和工作部件可分为机械研磨噪声、废气噪声、高压燃烧噪声、冷却风机和排气噪声、进气噪声、发电机噪声。而国际标准组织(iso)提出,为保护人耳听力,在每天工作8小时情况下允许的连续噪声为90分贝;工作时间为4小时,允许值可提高3分贝;任何情况下都不允许超过115分贝。因此,柴油发电机组的噪声需要进行严格的控制。
一、柴油机的噪音源
1、机械噪声
机械噪声主要是由于发动机各运动部件的气压和运动惯性力的变化而产生的振动、霜冻或相互影响。可分为活塞曲柄连杆机构噪声、传动齿轮研磨噪声、惯性力不平衡引起的机械振动和噪声。
(1)柴油机是压燃式的,没有点火装置,活塞在压缩过程中挤压空气,使得空气温度急速上升,然后引燃喷射出来的柴油,并且为了有足够多的空气被压缩产生高温,柴油机的压缩比都非常大,剧烈的做功带来的结果就是强大动力,因此柴油机的震动也会变大,噪音也会变大。
(2)柴油发动机是在末端喷油,这个时候气缸压力巨大,想要把柴油喷进去并且保证雾化均匀,就必须大幅度提高喷油压力,因此这个时候只能使用机械油泵来达到这个工作原理,但是油泵工作的时候,就会发出巨大的噪音。
2、废气噪声
排气噪声是一种高温、高速的气流噪声。它是一个能量更大、发动机噪声组件更大的部分,也是总发动机噪声的主要组成部分。它的基本频率是发动机的点火频率。排气噪声的主要组成部分如下:燃烧室内柴油高压燃烧噪声、周期性排气烟雾引起的低频脉动噪声、排气管内气柱共振噪声、气缸海姆霍兹共振噪声,随着气流速度的增加,通过排气系统产生的高速气流、涡旋噪声和再生噪声等。
3、发电机噪声
发电机噪声包括定子与转子之间磁场脉动引起的电磁噪声,以及滚动轴承旋转引起的机械噪声。
二、降噪措施
1、降噪设计的基本原则
① 应将柴油发电机组各主要噪声源单独发声时的噪声级,降低到大致相同的程度,其中容易降低的,应降低得多一些。
② 必须首先降低进、排气噪声,应采用有效的进排气消声器,使进排气噪声降低到低于燃烧噪声及机械噪声的水平。
③ 从声源和传播途径上采取措施时,应特别注意降低500hz的频率成分(因为此频段正处于人体最敏感的区域),并从实际可能和具体效果上作综合分析和试验,以确定最方便和最经济的降噪方案。
2、气体动力噪声和表面噪声的降噪措施(从噪声声源着手)
(1)气体动力噪声的降噪措施
① 降低进、排气噪声的主要措施:
a.合理选择进气管和排气管,减少压力脉动及涡流强度,并避免发生共振;
b.采用性能良好的进、排气消声器。有些柴油发电机组用2~3个不同类型的消声器串联,可大幅度降低排气噪声30db(a)以上。
② 降低风扇噪声的主要措施:
采用叶片不均匀分布的风扇、用塑料风扇代替钢板风扇等措施均可有效地降低风扇噪声。
(2)燃烧噪声的降噪措施
柴油发电机组的燃烧噪声明显高于汽油机。影响柴油发电机组燃烧噪声的主要因素是燃烧室形式及燃烧过程(特别是滞燃期和速燃期)的组织。为减小其燃烧噪声,应使平均压力增长率保持在尽可能低的水平。通常分隔式燃烧室的燃烧噪声较直喷式燃烧室低,而直喷式燃烧室中,开式燃烧室的噪声最高,球形燃烧室的噪声较低。
燃烧噪声通过曲柄连杆机构传递。减小汽缸直径和增大活塞行程,即在汽缸工作容积一定的情况下,采用较大的行程缸径比值,可以有效地减小燃烧噪声的传播。
柴油发电机组在运转因素中,喷油提前角的影响较为显著,适当减小喷油提前角可降低燃烧噪声。采用增压后,压力升高比降低,工作更平稳,在同功率条件下,也可降低燃烧噪声。