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应急柴油发电机组噪声治理

发布日期 2016-09-14 17:22:19  作者:  浏览次数:

引 言  

当前国内外高层建筑越来越多,而突发性停电会给其带来运行、通信、消防等多方面的诸多隐患, 因此大部分高层建筑都配备了应急柴油发电机组等 自备电源,柴油发电机组属于高噪声动力设备 ,其噪声对环境污染十分突出 ,所以采用高效、可靠、实用技术措施降低自备发电机组的噪声已成为当务之急。

本文阐述了大功率自备应急柴油发电机组降噪设计的基本方法,并且具体应用于某单位 2200 KVA (德国产) 柴油发电机组的噪声治理工程中取得了理 想效果。


1  应急柴油发电机组降噪设计基本方法

1. 1 分析发电机组噪声源特性   

柴油发电机组的噪声源包括:柴油机和发电机运转时的机械噪声 ,气缸工作时的进气和排气噪声, 发动机的冷却风机噪声等。其中排气噪声和冷却噪 声是主要的动力性噪声源。排气噪声的声压级取决发动机的功率、排气量、气缸内的平均有效压力、排气出口面积及转速等因素 ,并随着上述诸因素的增加而增加。

排气噪声的频率按下式计算

f = (2 nz/ 60 ·i) k


(1)式中: n 为发动机主轴转速 (r/ min) : i 为冲程 数; z 为气缸数; k 为谐波次数 , k = 1、2、3 ……。通 常主要考虑前三次谐波。

    排气噪声级可按下式进行估算

 L p = 12lg P + 30lg n - 9


(2)式中: P 为柴油机额定功率; n 为主轴转速。

冷却风机噪声的产生主要是旋转噪声和涡流噪声。

旋转噪声的频率由下式计算f = ( n ·z/ 60) ·k


(3)式中: N 为叶轮转速{r/ min} ; z 为叶片数 ; k 为谐波次数。

条件具备时也可通过现场测量发电机组的噪声级,并分析其频率特性 ,为噪声治理措施的选择提供 参考依据。


1. 2  降噪设计要点   

(1) 隔声设计

大型柴油发电机组一般都安装在砖混结构的发电机房内,可以充分利用其对发电机的隔声作用。在机房结构中门是隔声的薄弱环节 ,这是因为不只门缝会漏气 ,而且门结构的隔声也比墙体结构差。 设计中可按照“等透射”的原则确定门的隔声量 ,即 τ墙 . S墙 =τ门. S门 ,

亦即T1门 = T1墙 - 10 lg{ S墙/ S门} (4) 这里 :τ墙 、τ门 分别为墙和门的透射损失; S墙 、S门 分别为墙和门的有效隔声面积; T1墙 、T1门 分别为墙 和门的隔声量。

门采用双层钢板附贴阻尼材料,内腔充填吸声 材料的夹层隔声门。当隔声性能要求高时 ,也可采 用双层隔声门。

(2) 排烟消声器设计

    柴油机排烟噪声高达110dB(A) 以上 ,并且主要 是低频噪声。在排烟管上安装二级阻抗复合消声 器 ,每级消声器的长度按排气噪声的前三次谐频确 定 ,每级扩张室的消声量按下式估算:

    ΔL max = 10lg[1 + 1/ 4 ( m - 1/ m) ] (5) 治理前后的噪声数据表频程中心 频率 Hz 31. 5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k 厂界噪声 dB(A) 治理前(dB) 87 104 103 88 80 75 74 69 58 90 治理后(dB) 70 76 71 70 60 55 52 48 42 54 ( 下转第 44 页)   式中 : m 为扩张比 , m = s/ si ; s 为消声器扩张 室截面积; si 为第 i 节扩张室入口插管的截面积。

排烟消声器设计应注意尽量减小阻力损失,以免影响发动机功率输出。


(3) 进排风消声设计

根据排风量和燃气量,设计进风排气消声通道,保证在进、排风顺畅的前提下(风速一般取 5m/ s 左 右为宜) ,达到所有需要的消声效果。具体设计时, 采用多通道片式阻性消声器 ,其消声片的厚度取 80 - 100mm , 通道宽取 120 - 150mm , 材料用容重 40kg/ m 的超细玻璃棉毡 ,消声通道长度按下式计算

l =ΔL ·a/ z ·φ( a0 ) (6)

式中: l 为消声器长度 (m) ;ΔL 为所需要消声 量{dB} ;φ( a0 ) 为消声系数 ; a 为气流通道的宽度。

片式消声器通道的通流截面积设计为排风口截面积的1. 5 倍。


(4) 通风散热消声设计

发动机和发电机及其室内烟管工作散发大量热量,造成封闭的机房内部温度升高 ,如不处理则会影 响设备的正常运转甚至烧坏设备 ,所以降低室内温 度是必须解决的关键问题之一。实际操作时我们将 2000 KVA 应急柴油发电机组置于机房西侧 ,设备后 侧采用集中强迫进风 ,负压自然进风冷却 ,即进风口 与发电机组安装位置相对应 ,排热口布置在发电机 组散热冷却水箱前端 ,利用发电机冷却风扇向外排 热风 ,使机房内部形成负压 ,外部新鲜空气将通过进 风口吸入机房 ,以降低室温。机房内部的通风换气量按下式估算 V = { Q1 + Q2} / c ·r ·Δt 式中: Q1 为柴油机的发热量 (kcal/ h) ; Q2 为发电机 散热 量 { kcal/ h }、c 为 空 气 比 热 ( 取 0. 24kcal/ kg. ℃) ; r 为空气密度 (取 1. 2kg/ m) ;Δt 为机房内 外工作差 ℃。

其中: Q1 由下式计算 : Q1 = B N Q r·η

这里: B 为柴油机平均耗油量 ( kg/ h) , N 为柴 油机 有 效 功 率 { kW } ; Q r 为 燃 料 的 热 值 , 取 10400kcal/ kg ,η为柴油机散至机房内的热量百分比 数。

发电机散热量Q2 由下式估算 Q2 = 860 Nf (1 - η′)

式中: Nf 为发动机功率 η, ′为发动机效率 ,取 0. 75。

机房进风口和排热均设片式消声装置。



2  降噪措施及效果

发电机房内安装2200 KVA 柴油发电机组 (型 号 DJ N - GST - 020716026 ,德国产) ,治理前距发电 机房最近的厂界外 1 米处的噪声为 98dB (A) ,要求 治理后的噪声小于 60dB(A) 。通过分析发电机组噪 声的具体情况 ,采取的降噪措施为 :对机房进行封 闭 ,强迫通风散热 ,在柴油机排烟管上安装阻抗复合 消声器 ,机房进排风道均安装片式阻性消声装置 ,隔 声门为两层钢板贴阻尼层 ,内腔充填超细玻璃棉毡 吸声材料 ,门缝用毛毡密封。降噪措施如图所示 ,经 噪声治理后 ,其外排噪声完全达到环保要求。


该工程现已完成。经有关单位按有关规范监测,其隔声效果平均为 6~7dB (A) ;屏障外居 民对其隔声效果的主观反映较好。在高速公路上的 一处观看桥位段隔声屏障的实际效果见图1。





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