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如何识别柴油发电机组的新旧?发电机双电源切换逻辑

柴油发电机组运转中的噪音都来自哪儿你知道吗?


2016年09月13日 08:59 海兴 admin


    对于柴油发电机组运行噪音问题,不少客户都很头疼,想要处理这一问题,关键在于找准噪音的源头,所以,大家一起跟随海兴动力看看常见的噪音来源以及分类吧。

    柴油发电机组的主要噪声源是柴油机的排气噪声、进气噪声、冷却风扇噪声、燃烧噪声、机械噪声和发电机的电磁噪声以及机组运行时的振动等。
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1) 机械噪声

柴油机的机械噪声是由于气体压力及机件的惯性作用,使相对运动零件之间产生撞击和振动而激发的噪声。机械噪声主要包括活塞的敲击噪声、齿轮机构噪声、配气机构噪声、轴承噪声、高压油泵噪声、不平衡惯性力引起的机体振动和噪声等。

柴油机机械噪声随转速的提高而迅速增加。低速运转时,机械噪声和其他噪声相比并不重要;但高速运转时,机械噪声往往是主要的噪声源。

2) 进气噪声

进气噪声是柴油机的主要空气动力噪声源之一,它是由进气阀的周期性开、闭而产生的进气管内压力起伏变化所形成的。当进气阀开启时,在进气管中产生一个压力脉冲,随着活塞的继续运动,这个压力波很快受到阻尼;当进气阀关闭时,同样产生一个持续一定时间的压力脉冲,也是受到阻尼而迅速消失。在柴油机运转过程中这样两个压力脉冲交替出现,这就形成了周期性的进气噪声。

对于非增压柴油机和汽油机,进气噪声比排气噪声低,接近内燃机运动部件产生的机械噪声水平。

对于有增压器的大型柴油发电机组,增压器会产生强烈的高频噪声。增压器吸气时产生的气流脉动基频噪声及其各次谐波噪声与进气管口空气的强烈涡流噪声叠加,最高可达 130dB 左右。

3) 排气噪声

柴油机工作时,气缸内的高温高压废气随排气阀间断开闭周期性地喷射到排气管内,排气管口排出高温高速的脉动气流,由此产生周期性的排气噪声。排气噪声是柴油机最主要的噪声源,其强度与柴油机的功率、转速等因素有关,并随柴油机的转速及负荷的变化而变化。

柴油机排气噪声的频谱呈明显的中低频性,但高频也达到了一定的程度。中频噪声由基频的高次谐波所致。而高频噪声主要是排气时产生的紊流声、气缸内燃烧爆炸声,以及撞击、机件振动、管壁自振所附加的噪声。

排气噪声频谱常包含以下频率成分:以每秒钟内排气次数为基频的排气噪声、管道内气柱共振噪声、气缸亥姆霍兹共振噪声、废气喷注和冲击噪声、排气系统管道内壁面处的紊流噪声和气阀杆背部的卡门涡流噪声等。

A. 基频排气噪声

基频噪声是由于柴油机每一缸的排气阀启开时,气缸内燃气突然以高速喷出,气流冲击到排气道内气阀附近的气体上,使其产生压力剧变而形成压力波,从而激发出噪声。这种噪声是一种典型的低频噪声,基频噪声频率与每秒钟的排气次数有关系,即和气缸爆发频率是相同。

在排气噪声频谱上,通常在基频 f0 或其第二、三次谐波 2f0、3f0 附近出现峰值,频率再高时,以排气次数为基频的排气噪声声压级不大。对排气噪声信号进行频域分析可知,排气噪声在低频段主要由谐波组成,由一系列离散的谐波组成。

通常情况下,柴油机排气噪声的主要成分是以柴油机点火频率为基频的周期性噪声,但中间有杂波,这是各个气缸的燃烧情况、各个排气阀的磨损不完全相同,所以各缸排气噪声的周期略有不同。

B. 气柱共振噪声

排气系统管道中的空气柱,在周期性排气噪声的激发下,因发生共振而产生空气柱共振噪声。排气管内气柱声成分包括排气管、尾管、消声器内部的各部分引起的共振声。

柴油机排气系统中,从关闭的气门经排气道、排气管到大气,构成一条一端封闭(气门端)、一端敞开(大气端)的气柱,通常在其固有频率及其高次谐波处出现噪声峰值。

C. 喷注噪声、紊流噪声和涡流噪声

基频噪声是排气气流速度起伏引起的。即使气流喷注速度恒定不变,也会激发出噪声,叫喷注噪声,其声功率与气流速度的 8 次方成正比,其频率与气流速度的一次方成正比。

高速气流和缸壁、管壁摩擦会导致紊流,气流通过节气门、气门和喷口等节流元件时也会形成紊流,气流流过气门杆时还会脱流而形成涡旋,这些都会导致噪声,这些噪声组成了排气噪声的中高频部分,其频率分布随内燃机转速升高而移向高频段。

D. 亥姆霍兹共振噪声

内燃机排气门打开时,气缸与排气道、排气管组成一个亥姆霍兹共振腔,它有一个共振频率。废气流动激发的噪声中与共振频率一致的频率成分在这个共振腔中得到充分的放大。

亥姆霍兹共振噪声的最大特点是,其频率与内燃机转速无关,但其共振频率随气缸工作容积而变。亥姆霍兹共振噪声在单缸机中表现得最为突出,在两缸机和三缸机中也能发现,但在四缸以上的多缸机中,由于各缸之间相互干扰,排气支管及总管较长,故此噪声并不突出。

4) 风扇噪声

风扇噪声由旋转噪声和涡流噪声组成。旋转噪声又叫叶片噪声,是由于旋转的叶片周期性地打击空气质点,引起空气的压力脉动产生噪声,其基频 f1=nZ/60(n 为风扇转速;Z 为叶片数)。风扇转动时使周围气体产生涡流,此涡流由于粘滞力的作用又分裂成一系列分立的小涡流。涡流和涡流分裂使空气发生扰动,形成压缩与稀疏过程而产生涡流噪声,一般是宽频带噪声。当内燃机的进排气管安装消声器后,冷却风扇便成为重要的噪声源。风扇噪声一般可达 100dB(A)左右。

5) 燃烧噪声

混合器燃烧产生的缸内气体里引起的结构振动通过外部和内部传递途径传到内燃机表面,并由内燃机表面辐射形成空气声,称为燃烧噪声。

在柴油机的燃烧过程中,柴油以油雾状喷入燃烧室后,在高温高压作用下,在很短时间内与空气混合后便自行发火燃烧,气缸内气压急速上升到 6~9MPa,温度也升到 2000~2500K,在燃烧作功的同时,产生燃烧噪声。与汽油机相比,柴油机压缩比高,一般为 16~22,汽油机一般为 6~9,所以柴油机的燃烧噪声远高于汽油机。

6) 电磁噪声

电磁噪声是由电磁场交替变化而引起某些机械部件或空间容积振动而产生的。电磁噪声的主要特性与交变电磁场特性、被迫振动部件和空间的大小形状等因素有关。电动机、发电机、变压器和霓虹灯镇流器等发出的噪声是典型的电磁噪声。

7) 振动

柴油机是一种往复式机械,运行时的振动是不可避免的。发电机组运行时产生的振动,除了直接向空间辐射噪声外,还在与机组相连的基础表面传播,在传播过程中,又会激起基础、墙体、天花板、门窗、管道等振动,在这些物体表面再次辐射噪声,产生固体声。因此对柴油机组进行振动控制是十分必要的。

噪声源分析

机房的噪声源来自柴油发电机组,参照上文中对发电机组的主要噪声源进行的分析,该机组的主要噪声源有:风扇噪声、进、排气噪声、燃烧噪声、机械噪声和电磁噪声和机组振动传声等。

机房噪声向外传播的主要途径有排烟道出口,进、排风口,门和墙体的声透射。
按照经验分析,当大功率发电机组满载荷启动时,室内噪声可高达 100dB(A)以上,厂界和敏感点噪声虽经衰减,但声压级依然较高(因机组尚未就位,上为经验数据),对周边声环境产生极大的影响。根据理论分析和相关经验,高速柴油机(>800rpm)的噪声频率在 800~5000Hz 范围内呈现较高的声级,同时由于冷却风扇的影响在 125~500Hz 内亦有较高的声级。由于机组位于负一层,噪声通过墙体向外透射对于敏感点的影响较小,而风扇噪声、排气噪声和机械噪声通过风口向外传播为主要途径。

    以上就是柴油发电机组噪音的主要来源和表现形式,只有弄清楚了噪音的来源,才能有针对性的展开措施,降低或者避免噪音带来的环境污染,不仅为员工创造良好的工作环境,也确保生产不影响到周边住户或居民。
 

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