高原静音系列汽车电站设计

罗陈　周丹

【摘 要】高原静音系列汽车电站采用了降噪设计技术、监控技术、高效减震设计技术、车载技术、系列化设计等，具有“噪音低、系列化程度高、全天候的视频监视、适应高海拔工作”的特点，本文介绍了高原静音系列汽车电站的结构设计，重点介绍了进排风标准化、系列化、通用化设计。

【关键词】静音；系列；汽车电站

0 前言

高原静音系列汽车电站由20kW、50kW、75kW、100kW四个功率段汽车电站组成，为用电设备提供400V，50Hz三相工频交流电源，每台电站均为独立的供电单元，能够根据用户需求，为用户提供不同功率段的电源。电站主要由陕汽二类汽车底盘、4米或5米标准大板车厢、（20kW～100kW）柴油发电机组、1套集中控制柜、蓄电池组、排烟消声器、电缆盘、输出电缆、暖风机、备件柜、文件柜及随机备附件等组成。

1 电站总体结构概述

高原静音系列汽车电站均采用汽车电站方式，车厢内分隔为机组室、排风室和进风室，中间用隔声墙隔开。

机组室和排风室内进行降噪处理，排风道采用迷宫式消声结构消声，排风口设在厢体顶部，排风道在前部。进风道采用列管式消声结构消声，在双开门上设置有进风百叶窗。两侧壁分别开设两个单开维修门，门上设置有灭火器。

机组室内布置安装20kW～100kW柴油发电机组，其水箱朝前对应排风口位置，机组辐射热量和柴油机冷却水热量由水箱风扇排入排风道内并排出车外。机组排烟消声器在机组室顶部。柴油机的废气经消声器消声后经车厢顶部排出。

进风室内安装有列管式进风消音体，可对电站的进风进行有效降噪处理。燃油箱布置在进风室内消音体下面。

在机组室和消音室舱体内壁增加吸音、隔音材料，通过以上的消音隔腔和材料处理，保证舱外噪声不大于70dB（A）。

具体内部布置如图1。

2 结构设计特点

2.1 降噪设计和散热平衡设计

电站在体积小、重量轻的约束条件下对电站的降噪处理存在一定难度，设计时，运用列管式和空腔复合阻抗式降噪设计技术。根据对噪声源的分析，噪声主要分为空气动力噪声、机械噪声、燃烧噪声等。针对噪声源的特点，电站进行了针对性的设计。第一，在排风口运用了迷宫形式的空腔风道，对气流噪声进行气压释放空腔复合阻抗式的降噪处理；第二，在进风口运用了列管式的进风风道，对气流进行降噪处理；第三，在车厢四周和顶部采用吸音层结构，对机组的机械噪声进行降噪处理，消除舱体内部的部分混响声；第四，对柴油机的排气噪声采用降噪型消声器对进行降噪，降低排烟辐射噪声；第五，对发电机组采用二次高效减震减小电站振动，从而降低噪声。

a.进排风道降噪及隔离设计

本车厢内部空间长度只有3.9米，进风风道设置在车厢的后侧，通过在车厢的风道内设置列管式消音器，将机组室内壁的噪声通过消音器阵列排布的微穿孔塑料消声管的吸收后，传至车厢外部，达到降噪的预期效果。

电站的排风风道位于车厢的前端，为了达到预期的70dB（A），电站的排风降噪设计也是本项目的关键之一。柴油机的散热器前端设有柔性导风罩，将机组散热器排出的热风导到消声室，防止热风回流至机组室，导致风路短路引起发电机组过热。消声室内的排风道采用板式消声结构，对气流噪声进行气压释放空腔复合阻抗式的降噪处理；

b.通风散热设计

静音电站设计的关键是解决降低噪声和通风散热之间的矛盾，通风散热是否良好直接影响到电站能否正常工作并输出相应功率，参考以下公式进行电站的通风散热设计：

根据上述经验公式，计算发电机组所需的最低鲜风量后进一步反推至进风、排风的风速，为设计方舱的进风门、排风门大小和风道的阻力系数换算提供设计依据。

2.2 列管消声器设计

为了降低电站的进风噪声，在进风通道内采用列管式消音器进行降噪处理，该消音器由阵列排布的微穿孔塑料消声管构成。消声管之间填充消声泡沫，管的端头使用ABS面板作为护面板，并用铝合金扣条压紧面板，钢制外壳进行防护和隔声。该消声器对不同的频率有不同的降噪效果，具体如下：

该消声器主要为中高频的消声，消声量为30～40dB（A）。

列管消音器与其他相同消声量性能的消音器相比，具有重量轻、消声长度短、体积小、占用空间小、造价低、外形美观、模具制造、不锈蚀等特点，特别适合应用于重要的成套设备中。如果使用片式消音器，在同样的消声量情况下，消声长度需达到4m至8m长，消音器的体积会变得很庞大，有時甚至超过了主机的体积，占用大量的设备使用空间。折板式消音器其流阻过大的特点严重影响机组的正常使用。另外片式或折板式消音器，在加工过程中孔板焊接到骨架上时，孔板内侧无法防腐，这一情况是业内公认的通病，完全防腐始终无法实现，而列管式消音器能够很好解决这一问题。

2.3 模块化、系列化进、排风降噪设计

进、排风降噪消声体因产品的不同，使设计种类繁多、结构复杂，且往往一些迷宫式消声风道多与箱体或方舱做成一体，加工繁琐、工艺性差、方舱的制作难度大。本项目所用列管式进风消声体为模块化单元，加工简单，并可自由组装，可满足不同产品的需求，不仅提高了工艺性、还降低了箱体和方舱的制作成本。该降噪方案可形成系列化的降噪结构，满足20kW～100kW功率段的电站降噪要求。

2.4 高原适应性及环境适应性设计

通过选用高原型发动机、大容量发电机、高原型水箱，使电站能够满足在海拔高度不小于4500m时输出额定功率。电站排风室采用上排风结构，能够避免风向对电站排风的影响，使电站在任何方向均可稳定工作。电站进风口处设计有百叶窗和防砂网，能够防止雨水和砂尘进入，排风室处下方开有漏水孔，可疏导雨水和砂尘排出，保证电站在风砂和雨天恶劣环境下稳定工作。进风室和排风室均可方便进入，用高压水枪进行清洗，且列管式进风消声体可快速拆卸，进行清理，维护方便。

2.5 车厢内部设备全天候监视设计

在电站机组室布置有高清视频探头，视频探头安装在云台上，可360°旋转，对发电机组等相关设备进行视频监控。

视频图像监控系统是基于IP网络的视频监控系统，电站监控点摄像机的视频信号及控制信号通过数字视频服务编码器编码压缩成MPEG-4标准信号，直接与网络连接，实现真正意义的数字化视频采集。并设计有视频图像监控单步应急操作程序，实现发电机组在非正常情况下通过视频图像界面进行单步远控操作，解决电站应急供电需求。

根据需要，可将视频采集系统扩展为电站与中心站的交流平台，实现电站与中心站（或其他扩展站）的视频交流，为电站的维修保障等管理工作提供了一个交互性强、可视化程度高的技术支持平台。

2.6 控制系统设计

电站控制系统由集中控制柜，温湿度监控模块以及视频监控装置等控制装置组成。

电站系统控制主要完成电站系统运行状态指示、故障诊断保护、自动/手动运行流程操作、电站环境监测、数字化网络信息交换等功能。电站控制系统采用自动控制技术，具有自动控制、手动控制两套独立的回路，提高了电站系统的任务可靠性。

集中控制柜可实现发电机组的自动运行，监视发电机组运行状态，故障检测及保护等功能。同时提供通讯接口，与远程计算机完成数据传输、数据交换，实现电站系统的远程信息化管理。

3 结论

高原静音系列汽车电站具有“噪音低、系列化程度高、全天候的视频监视、适应高海拔工作”的特点，技术性能优异，进、排风单元、控制单元均采用标准化和模块化设计，大大降低了生产成本，同时该项目充分考虑了全天候、全地域复杂环境下的工作，能适应于各种特殊要求的环境条件，具备起点高、技术功能齐全、人机环境合理等特点，具有广阔的市场前景，产品具有长期的市场寿命。

【参考文献】

[1]王文奇，江珍泉，噪声控制技术[M].北京：化学工业出版社，1987，10.