北方广电总前端机房柴油发电机室降噪研究

周剑　郑庆刚　张翼等

摘要：本文针对广电系统中总前端机房发电机组容量大，噪声大，离居民区比较近的实际情况，研究了发电机组噪声源的产生，提出了發电机组降噪优化设计措施。根据发电机组噪声源及其传递特点，提出了加装消音器、消声、综合隔声、吸声等降噪措施。

关键词：柴油发电机组；发电机室；降噪；吸声；消音器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.117

柴油发电机组是广电系统中省、市总前端机房必不可少的自备电源系统。目前，有线电视前端机房的自备电源系统大部分都在城市建筑物楼房的一楼或地下室，离居民区比较近，随着国家环保法规的日益完善和严格，对于柴油发电机室的噪声污染，提出了更高的环保要求。

1工程概述

北方广电丁香湖总前端机房坐落在沈阳市的西北边，是在凤凰水城园区的会所上改建而成的省级总前端机房，离居民区比较近。总前端机房自备电源系统（柴油发电机组）共设置4台自动快速启动柴油发电机组，每台柴油发电机容量为650kw。由于柴油发电机组使用过程中噪声高达85～110dB左右，远远高于国家标准对环境噪声的要求，《工业企业厂界环境噪声排放标准》见表1。

本项目通过采用吸音玻璃丝棉，对柴油发电机房四周和顶棚进行了消音、吸声降噪处理；采用安装消音器和其他降噪装置对进、排风通道、排气系统及机体自身震动等进行了隔声、阻尼、减震等降噪处理，在确保柴油发电机组输出功率的前提下，满足国家标准对环境噪声的要求。

2噪声源分析

柴油发电机组是多发声源的复杂机器，如图1所示，其噪声源均是由柴油发电机产生的，随着机组尺寸和结构形式、运转工况的不同，各个发生源对总噪声的影响是不同的，按照噪声辐射方式，柴油发电机组噪声可分为空气动力噪声、表面辐射噪声。按照产生的原因，空气动力噪声又可分为进气噪声、排气噪声和冷却风扇噪声；表面辐射噪声又可以分为燃烧噪声和机械噪声。

2.1空气动力噪声

空气动力噪声是由于气流受空气动力扰动产生局部的压力脉动，并以波的形式通过周围的空气向外传播或与物体互相作用而形成噪声。它是发电机组主要噪声源，包括：进气噪声、排气噪声、冷却风扇和排风通道噪声。

（1）进气噪声。柴油发电机组工作在封闭的空间内，进风通道直接与外界相通，由于空气流速很大，气流的噪声和机组运转的噪声直接经进风通道辐射到外面。（2）排气噪声。排气噪声往往比柴油机本体的辐射噪声高10-15，它是发动机噪声中能量最大，成分最多的部分。排气噪声主要是由排气门开启时，气门头部出现一环形缝隙，废气在自身压力和活塞冲击的双层压力下以脉冲形式从缝隙中冲出，经排气口快速进入大气。气流在管道壁（特别是转弯处）和管径截面变化处形成能量很高、频谱很复杂的噪声。（3）冷却风扇和排风通道噪声。风扇噪声是由旋转噪声和涡流噪声组成。旋转噪声是工作轮旋转时，轮上的叶片打击周围的气体介质，引起周围气体的压力脉动而形成的，对于给定的空间某质点来说，每当叶片通过时，打击这一质点气体的压力便迅速起伏一次，旋转叶片连续地逐个掠过，就不断地产生压力脉动，造成气流很大的不均匀性，从而向周围辐射噪声。

涡流噪声又称为紊流噪声。它主要是气流流经叶片界面产生分裂时，形成附面层及漩涡分裂脱离，而引起叶片上压力的脉动，辐射出一种非稳定的流动噪声。

2.2燃烧噪声以及机械噪声

燃烧噪声由于燃料在气缸内燃烧时，气缸内压力急剧上升而产生的动载荷和冲击波的高频振动引起，经活塞、连杆、曲轴、机体以及气缸盖辐射传播出去。

机械噪声主要是发动机各运动零部件在运转过程中由于运动惯性力和气体压力的周期变化引起的相互冲击或震动而产生的，并通过机体向外辐射的噪声，主要包括齿轮机构噪声、活塞的撞击噪声、配气机构噪声、轴承噪声、高压油泵噪声、机体振动噪声等。

3发电机室降噪处理设计

3.1机组隔震

（1）基础处理。机组底部为机房地面，地面混凝土厚度为≥200mm。本项目在地面已满足机组静荷重要求的前提下，又在每台发电机组下面砌了200mm高的隔震地基。（2）安装橡胶减振垫。机组运行产生的振动对建筑物的影响，采用安装橡胶减振垫措施解决。发电机组放在橡胶减振垫及隔震地基上，橡胶减振垫20mm厚，每个机组放8个，隔振效率达到95%以上。

3.2机房的吸声

发电机组工作噪声会在机房内弥漫，混响，为了使噪声得以衰减，在机房的四周墙面及顶棚，安装吸声棉板，微孔铝合金面板，来降低机房内的噪声。

在机房的四周及顶棚内部为600 mm×600 mm轻钢龙骨架，表层采用规格600×600mm，厚度为0.8mm防火多孔金属铝扣板，表层与机房顶层和墙壁四周之间夹杂50mm厚的防火吸音玻璃丝棉，通过消除混响声的措离施来降低噪声源的强度。

3.3进气消声

对进风通道采用吸声处理，通过进风百叶与吸声隔音屏的组合，防止噪声从通风道中泄露。在机组的进风通道口部分设高效吸声隔音屏，确保降噪效果墙外的进风百叶窗加装防鼠网。

3.4排气噪声

本项目的排气降噪措施是采用波纹减震节和工业型消声器的组合，大大降低了排气震动和排气噪声的传播，用帆布缝制的软连接装置连接机组散热水箱和导风罩，排风口安装铝合金百叶窗和消声器（消声器内装100 mm厚消声片，消声片采用两侧镀锌穿孔板夹超细玻璃棉结构）。消音器采用钢支架对地支撑，其外层作隔热处理。进、排风口拆除墙体后对洞口上沿部分作槽钢加固，百叶窗与墙体间作防水、密封处理。

3.5冷却风扇和排风通道消声

控制冷却风扇和排风通道噪声的方法，主要是设计一个由导风槽和排风降噪箱组成的排风吸音通道。通过改变吸音材料的厚度、更换吸音材料（改变材料的吸音系数），排风通道的长度、宽度等参数来提高吸音效果。在排风井内加设消音插片以阻尼噪音向地上传播，并在排风井四周墙壁制作吸音处理，在设计排风吸音通道时，为了防止排风口风阻增大而导致排风噪声增大和机组高水温停机，排风口的有效面积必须满足机组散热的需要。

4检测点位

分别从4个点位对柴油发电机室的噪声进行检测，检测点位如图2所示。

5检测效果

按照以上位置对该项目备用柴油发电机室进行了噪声源的检测，检测结果均达到了国家相关标准，检测结果详见表2。

由上表可知：经过隔声、消音、吸声、减震等降噪处理后，道路昼间最大值为56.8dB（A），夜间最大值为46.5 dB（A），园区（凤凰水城）东、西、南昼间最大值为52.9 dB（A），夜间最大值为43.5 dB（A）《符合工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）国家标准要求。

6结论

柴油发电机组降噪的最根本方法是从声源入手，但从经济效益考虑，在保证输出功率的前提下，降低声源噪音的方法费用很高，对于目前来说不是最优的选择。然而从降低对周围环境的噪声污染角度出发，本文介绍的隔声、吸声、消声、隔震等降噪技术，取得了非常好的降噪效果。