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发电机组噪声控制问题分析

56人已浏览 时间 : 2019-01-22 13:16:08

导语:发电机组噪声控制问题分析

发电机组噪声控制问题分析

为缓解电网供电不足的矛盾,很多单位添置了发电机组,一定程度上缓解了因缺电而导致企业经营未能持续进行的影响,但是发电机组的配置、安装往往会与整体规划相冲突。由于发电机组系备用性质,开机较少且有随机性,企业对发电机组安置位置及安装方法较不重视。因此,备用发电机组使用过程所产生的通风散热、隔振、降噪的问题比较严重。在此,主要从降噪的角度对发电机组的安置进行分析。

1、发电机组噪声特性

发电机组的主要噪声源是内燃机的排气噪声、进气噪声、冷却风扇噪声、燃烧噪声、机械噪声和电磁噪声等。发电机组的各种噪声源及其混响,导致发电机组的噪声频带宽125—2000 Hz,声级高。故应采用综合治理措施加以治理。同时应该考虑到所有的噪声治理措施都不得影响发电机组的正常运行。

2、发电机组的围护结构设计

发电机组安置应有专用发电机房,发电机房的墙体、屋顶、门窗即为其围护结构。为降低机组运行时对环境和人的影响,在发电机房的围护结构设计中应当采取必要的吸声、隔声措施。

2、1发电机组的围护结构:

墙体可有多种形式,如果不是特殊条件要求一般以砖混结构的形式较为普遍,墙体使用实心粘土砖是最常见的隔声材料,它具有良好的隔绝空气声的性能。据测试240mm实心砖墙,砖厚240mm双面各抹灰20mm总厚280mm面密度530kg/m3,隔音量达54dB。围护结构墙体砌筑时,要求灰缝填实填满,不要留有孔洞、缝隙,如果可能内墙面的粉刷表面不宜致密光滑,粉刷材料中可掺入一定量具有吸音效果的多孔性材料,以利于达到吸声效果。由隔声质量定律得知,若想提高墙体的隔声量唯一的方法是增加密度或厚度,但是如需要大幅度提高隔声量,仅靠增加厚度是不行的,因为增加一倍的砖墙厚度,如由240mm增加到480mm仅增加6dB左右的隔声量。

但是,如果双层材料中间夹有一定厚度的空气层,其隔声量会比没有空气层的单层材料隔声量提高许多,这是声波必须依次穿透隔声板→空气层→隔声板,在物理性质截然不同的材料间多次反射,而使声强逐级衰减的缘故。在实践中双层墙的隔声性能优于同质量的单层墙。显然这是由于空气层的作用提高了隔声效果。如果隔声效果相同,夹层结构就比单层结构的质量轻,这就突破了质量定律的限制。

综上所述,为了提高围护结构的隔声量,可以设置中空双层砖墙。但是,双层中空墙在砌筑时,双层墙之间如有其他相连器物或使用共同基础会产生声桥作用,影响隔声效果。由于双层墙之间间隔不可能很大,导致中空内墙较难粉刷,不易做到填实饱满。在诸如此类工艺条件的限制下,双层中空砖墙较难达到原设计的预期,而且占空间较大。

要达到同样的效果,还可以采用一层砖墙一层轻墙的结构,一重一轻的墙比双层中空砖墙密度小,由于两层墙的厚度、重量不同,两层墙的吻合低谷得到了补偿,隔声量却有显著的提高。一般情况下,可考虑在砖墙内墙与一层隔音阻尼层板做成的轻墙之间保留一空腔,空腔内填充有弹性的多孔材料,一方面能起减振作用,另方面对吻合效应和两墙之间的驻波能起阻尼作用,隔音量可增加lOdB以上,满足一般隔声要求。

如果一个围护结构由透射系数不同的两种以上构件组成,如果要把整体隔声量提高,首先应把隔声性能最差构件的隔声量提高,如果只把隔声量较好的构件再进一步提高,也不会较大地提高围护结构隔声效果。如安装有门和窗的墙体,尽管墙体具有良好的隔声性能,但是由于安装有隔声量比它低的门和窗,从而使这种组合结构的隔声量效果大大降低。所以,全面权衡墙体、门窗的隔声设置对于提高发电机组的围护结构的隔声量来说至关重要。

2、2发电机组围护结构的门:

隔声门的设置对于发电机房的围护结构来说是一个必不可少的构件,门的启闭性使它形成一个特殊要求的构件。它的隔声性能不同于一般匀质材料,它不仅依赖于门扇的隔声性能而且与门扇和门框、门框和墙体之间缝隙的大小密切相关。发电机组的专用隔声门因隔声量要求较大,常做成重型的多层材料的的复合门,对于这种的门设计应做到:

2. 2.1应注意面板的厚度以防止出现吻合效应,根据隔声原理当两面板厚度不同时,可使其吻合频率错开,从而提高构件的隔声性能。

2.2.2用不同性质的材料来叠合,空腔内填充有弹性的多孔材料,一方面能起减振作用,另方面对吻合效应和两板之间的驻波能起阻尼作用。在实践中使吸声材料应稍有压缩,压缩多了或小了对隔声均不利。

2.2.3门的设置尽量不要设置在主要隔音方向,门尽量选择单扇以减少门扇与门扇间的缝隙,门扇中尽量少加其它功能如不设置观察窗等。

2.2.4为提高隔声门的精密性,铰链门轴、门锁等要选购优质品、以保证足够的强度和支撑刚度以及门密封装置的可操作性。

2.2.5隔声门的门框、门楣和门槛制作、安装时要求牢固,门框、门楣和门槛与墙洞间要浇灌满混凝土或填充物,不允许空鼓和缝隙。

门缝的处理十分重要,门缝密封程度和方法是影响隔声门使用效果的重要因素,其原则是要使双扇门的扇与扇之间及单扇门与框和围护结构洞口之间有紧密接触,不形成缝隙。但是,过于紧密而导致不方便启闭,则往往会因操作人员不关门而失去隔声门的作用。门缝的隔声材料性能不仅与其构造尺寸有关,而且与施工工艺有关。缝隙用可压缩材料填充,填充材料常用橡胶、毛毯、海绵、泡沫塑料、发泡胶,再加以压紧装置。因为隔声门的密缝装置构造复杂,所以,可以根据具体条件及施工工艺,参照SAM-J649型全国通用隔声门系列(J649型隔声门是中国城乡建设环境保护部批准,中国建筑技术发展中心审定,用于工业厂房隔声的隔声门),选用适当的隔声门门缝、门框及隔声措施。

2.3、发电机组围护结构的窗:

窗与门一样也是发电机房围护结构的一种构件,它的主要作用是采光、透风、隔热、隔声。而发电机组的围护结构的观察窗及采光窗,为保证其具有最高的隔声效果,只要达到采光、隔声功能即可。可做成窗扇不可开关的固定式,减少玻璃与窗扇、窗扇与窗框之间的缝隙传透。固定窗的隔声性能主要取决于玻璃的厚度,根据隔声质量定律,隔声量随玻璃厚度的增加而提高,但是,玻璃的厚度增加是有限的,因根据双层结构优于单层结构的原理,可以考虑将窗设计成双层、多层玻璃窗。选用应注意如下几个要点:

2.3.1玻璃之间的间距应尽量地大,以墙面的厚度所能容纳的间距为限,增加空气厚度相应增加空气层的弹性,有利于提高窗的隔声效果。

2.3.2要防止玻璃的吻合频率相等,即采用不同厚度的玻璃。

2.3.3隔声窗的玻璃应采用不平行安装,以避免玻璃之间产生谐波共振,影响隔声性能。

2.3.4玻璃与墙体之间要注意缝隙的严密度,玻璃之间靠墙洞的四周应安装吸声材料。

2.3.5不将观察窗设计在门扇上面,因为隔声门的厚度不能做得很大,由此也制约了观察窗的隔声性能的提高。

2.3.6观察窗应设计在能最佳观察到发电机的工作状况的位置,采光窗则设计在光线投射方向的墙面。

如能按工艺要求严格施工,观察窗、采光窗的隔声量不会少于45dB,可满足功能要求。

3、发电机组进、出气口降噪:

3.1、发电机组进气口:

发电机组进气噪声主要是进气管口气体的涡流声,进气管内压力脉动气流的基频噪声与各项谐波声,以及高速气流经气阀通道时产生的涡流噪声。后两种噪声与发电机组阀落座噪声互相叠加形成宽频带、高强度的噪声。进气口的设计要求考虑到发电机组的特性:由于发电机组的出气口是正压,故进气口会形成负压效应,但在发电机组工作时,空气流经进气消声装置的内腔时,会产生压力损失,它对发电机组的性能影响较大。如果进气不顺或进气口过小导致进气量过小或进气风速太高使发电机组降温不足,机房温度升高;不利于发电机组的运转,影响发电效率;进气风速太高会产生新的噪音。

进气口应考虑有足够的进气面积。安装消声装置应以降低中低频噪声为主的消声元件。在进气口采用金属穿孔板饰面,内填超细玻璃纤维吸音棉外包玻璃纤维布的进气口百页式消声器,在进风膨胀室内壁均采用吸音结构,吸声材料为超细玻璃纤维吸音棉外包玻璃纤维布加穿孔板饰面、密度为30—45kg/m^3。、厚度为50mm,墙面与吸音结构保留空腔80mm。在进气的通道设置片式阻性消声结构(金属穿孔板饰面内填超细玻璃纤维吸声棉),整个进气膨胀室组成一个多级阻抗复合式消声装置,即可获较大的消声量。对于进气百页消声器的面积计算,要参考发电机组的出气量指标,要求进气口风速不高于4m/s。同时,进气口与出气口要尽量分开,因为只有新鲜的空气才能供给柴油机冷却和燃烧之用,设计时注意机房内部出气口应与机房严密地隔离,不能让热风和废气在机房内形成短路,将出气口热风和排气管的废气吸入进气口影响机组运行。

3.2、发电机组出气口:

发电机组的热风主要通过风扇散热器来散热,机房内用砖墙间隔出出气膨胀室,将热风经软接引进出气膨胀室,散热器风罩若穿出墙洞的其面积应力水箱散热芯子迎风正面积加大25%,每边至少加长12%。如果有可能在墙洞四周均设置金属穿孔板饰面内填超细玻璃纤维吸声棉的片式阻性消声结构。在膨胀室的内壁均采用吸音结构,吸声材料为超细玻璃纤维吸音棉外包玻璃纤维布加穿孔板饰面、密度为30~45kg/m^3、厚度为50mm,墙面与吸音结构保留空腔80mm。将出风膨胀室设计成阻抗复合式消声装置,即可获得较大的消声量。发电机组房出气口设置应注意如下几点:

3.2.1正对着风罩的内壁不能开启出气口。

3.2.2出气口可采用折板式,该折板式出气消声器能使声波的入射角加大增加与吸声材料接触的机会,提高中高频的消声量。

3.2.3要参照发电机组的出气量指标,确定出气口面积,要求出气口风速不高于6m/s。

3.3、发电机组排气烟道:

发电机组在运行时柴油燃烧后,排出的气体温度一般为(500~550)℃,排气管都装接在废气涡轮增压器上。增压器内部有十分精密的轴承和风叶,而涡轮的设计并未考虑承受整个排气系统的振动和质量,因此,在安装排气系统时应要妥善处理好排气系统急剧的温度变化,高温振动和强烈的排气噪声问题。柴油机排气噪音以中低频为主,原来机组排气管均配备一个消音器,声级仍高达100dB。在排气烟管的设计,要注意以下几点:

3.3.1要将位于机房内裸露的排气管、消声器应以耐热材料包裹,如同蒸气管道一样,以减少机房内的辐射热,同时也有改善机房内噪声混响的目的。

3.3.2在原消声器后增设一个消声器。

3.3.3如机房为独立建筑,排气管外接不能直接穿越屋顶混凝土楼板,因为排气管的高温特性会导致排气管四周的混凝土烤焦,会产生漏水问题。在穿越墙洞处要用耐热纤维材料填充,再用金属夹板固定,再连接消声器后排放。

3.3.4排气管外接一般应引向室外式排气烟囱。排气管穿出墙洞后尾管应要成斜口,斜口要朝往地面,可防止雨水倒灌,并加大排气管截面。若将发电机组排出的废气引入砖砌烟道排放对降噪可获得良好效果。

3.3.5有些特殊的状况下,排气管无法排往专用烟道及室外,可将排气管引入出气膨胀室,在排气管口进行火烟净化及气体冷却处理后,通过出气口排放。

4、孔洞与缝隙对围护结构隔声的影响

在围护结构中如对墙上及地沟屋顶上的开孔,留孔穿管不加以严密堵塞,就会使整体围护结构的隔声能力大为降低,如果墙上的孔洞较入射声波的波长为大,则声能就会全部透射出去。透过的声音多少视孔形和墙厚而定,缝的长度和宽度愈大,透过的声音愈大。

一般状况下对于围护结构墙面上的孔洞较容易注意,但是对于墙面上的排气管出口处,地下电缆沟、控制线缆、输油管等沟梁只考虑检修的方便,且表面已辅有钢板或木板容易忽视,对以上孔洞沟渠没有进行隔声处理,会造成隔声量的重大削弱。

对于电缆孔洞可以在电缆外加套管,套管内填玻璃棉式泡沫塑料,然后在套管与结构之间填以水泥砂浆或沥青,盖以橡胶皮垫片。对于经常进行检修的电缆,输油管沟可在沟底以玻纤袋装半袋砂子垫在管缆下部,上部再以同样的玻纤袋装砂子(不满)压在上面,利用砂子的流动性堵塞沟渠出口处的空隙,填满后上面再盖上木板或钢板,即可则可达到隔声效果。如要检修将砂袋提起即可。

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