康明斯柴油发电机组机房的低噪声工程设计

康明斯柴油发电机组机房的低噪声工程设计

   康明斯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，各个发声源对总噪声的影响是不同的，一般情况下，机组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，采取有关技术措施，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。

  下面按照各类噪声源分别说明降噪的技术措施：

　1.排气噪声的控制

　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。

　噪声成分主要有以下几种：

　a.周期性的排气所引起的低频脉动噪声；

　b.排气管道内的气柱共振噪声；

　c.气缸的亥姆霍兹共振噪声；

　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噪声。

　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（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。

   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。

　　2.机械噪声和燃烧噪声的控制

　　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：

　　a.活塞曲柄连杆机构的噪声（主要为高频噪声）；

　　b.配气机构的噪声（主要为低、中频段噪声）；

　　c.传动齿轮噪声（噪声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噪声。

　　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。