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柴油發電機組降噪解決方案

詳細描述

柴油發電機組降噪解決方案

柴油發電機組是一種把燃油的化學能轉化為電能的機電一體化設備,在現代化程度日益提高的今天,特別是隨著計算機網絡以及通信事業的蓬勃發展,設備對于電力供應可靠性的要求也日益增強,因為ups電源存在供電時間短的問題。這樣就使得柴油發電機組有了廣闊的發展空間,但是柴油發電機組在為人們提供便利的同時,也因為機組的噪聲直接影響著人們的身體健康、工作和生活。隨著人們對環境要求的逐漸提高,如何解決并克服上述問題就成為柴油發電機組應用和發展的關鍵,在這里我們著重介紹一下柴油發電機組噪聲的發生及解決方法。

      根據柴油發電機組的工作原理,其噪聲的產生非常復雜,從產生的原因和部位上來分:1、排氣噪聲;2、機械噪聲;3、燃燒噪聲;4、冷卻風扇和排風噪聲;5、進風噪聲;6、發電機噪聲。

      下邊分別就這六部分作一說明:

      1、 排氣噪聲:

      排氣噪聲是一種高溫、高速的脈動性氣流噪聲,是發動機噪聲中能量最大,成分最多的部分。比進氣噪聲及機體輻射的機械噪聲要高得多,是發動機總噪聲中最主要的組成部分。它的基頻是發動機的發火頻率。排氣噪聲的主要成分有以下幾種:周期性的排煙引起的低頻脈動噪聲、排煙管道內的氣柱共振噪聲、汽缸的亥姆霍茲共振噪聲、高速氣流通過氣門間隙及曲折的管道時所產生的噪聲、渦流噪聲以及排煙系統在管道內壓力波激勵下所產生的再生噪聲等,隨氣流速度增加,噪聲頻率顯著提高。

      2、 機械噪聲:

      機械噪聲主要是發動機各運動部件在運轉過程中受氣體壓力和運動慣性力的周期變化所引起的震動或相互沖擊而產生的,其中最為嚴重的有以下幾種:活塞曲柄連桿機構的噪聲、配氣機構的噪聲、傳動齒輪的噪聲、不平衡慣性力引起的機械震動及噪聲。柴油發電機組強烈的機械震動可通過地基遠距離傳播到室外各處,然后再通過地面的輻射形成噪聲。這種結構噪聲傳播遠、衰減少,一旦形成很難隔絕。

      3、 燃燒噪聲:

      燃燒噪聲是柴油在燃燒過程中產生的結構震動和噪聲。在汽缸內燃燒噪聲聲壓級是很高的,但是,發動機結構中大多數零件的鋼性較高,其自振頻率多處于中高頻區域,由于對聲波傳播頻率響應不匹配,因為在低頻段很高的汽缸壓力級峰值不能順利地傳出,而中高頻段的汽缸壓力級則相對易于傳出。

      4、 冷卻風扇和排風噪聲:

      機組風扇噪聲是由渦流噪聲和旋轉噪聲組成的,旋轉噪聲由風扇的葉片切割空氣流產生周期性擾動而引起;渦流噪聲是氣流在旋轉的葉片截面上分離時產生的,由于氣體的粘性引起的旋渦流,輻射一種非穩定的的流動噪聲。排風噪聲、氣流噪聲、風扇噪聲、機械噪聲均是通過排風的通道輻射出去的。

      5、 進風噪聲:

      柴油發電機組在正常工作的時候需要有足夠的新風供應,一方面保證發動機的正常工作,另一方面要給機組創造良好的散熱條件,否則機組無法保證其使用性能。機組的進風系統基本包括進風通道和發動機本身的進氣系統,機組的進風通道必須能夠使新風順暢的進入機房,同時機組的機械噪聲、氣流噪聲也可以通過這個進風通道輻射到機房外面。

      6、 發電機噪聲:

      發電機噪聲包括定子和轉子之間的磁場脈動引起的電磁噪聲,以及滾動軸承旋轉所產生的機械噪聲。

      根據以上對柴油發電機組的噪聲分析。一般對于發電機組的噪聲采用以下兩種處理方法:

      油機房進行降噪聲處理或者采購時采用防音型機組(其噪聲在80db---90db)。

      機房降噪需要對以上的噪聲產生原因分別作處理,主要有以下方法:

      1、進排風降噪:機房的進風通道和排風通道分別做隔音墻體,進風通道和排風通道內設置消音片。在通道內有一段距離進行緩沖,這樣就能降低聲源從機房內向外輻射的強度。

      2、控制機械噪聲:機房內頂部和四周墻上鋪設吸聲系數高的吸、隔聲材料,主要用來消除室內混響,降低機房內聲能密度及反射強度。為防止噪聲通過大門向外輻射,設置放火隔音鐵門。

      3、控制排煙噪聲:排煙系統在原有一級消音器的基礎上安裝特制二級消音器,可以保證機組排煙噪聲的有效控制。排煙管長度超過10米就要加大管徑,以減少發電機組排氣背壓。以上的處理可以改善發電機組的噪聲及背壓,通過降噪處理,機房內發電機組的噪聲在室外可以達到用戶的要求。

      機房降噪一般要求機房內有足夠的空間,假如用戶不能提供一個足夠面積的機房,降噪的效果就會大受影響。既能保證控制噪聲、又能使發電機組的正常工作。因此必須在機房內設置進風通道、排風通道及工作人員的操作空間。

柴油發電機組機房的低噪聲工程設計

   一. 引言

      柴油發電機組運行時,通常會產生95-110db(a)的噪聲,如果沒有采取必要的降噪措施,機組運行的噪聲,將對周圍環境造成嚴重損害。為了保護和改善環境質量,必須對噪聲進行控制。國家標準gb12348-90和gb12349-90對環境噪聲的要求是:二類標準(適用于居住、商業、工業混雜區及商業中心區)晝間60db(a)、夜間50db(a);三類標準(適用于工業區)晝間65db(a)、夜間55db(a)。通常按晝間60db(a)的標準進行低噪聲工程設計。

           二、 設計思路

      柴油發電機組是多發聲源的復雜機器,隨著機組結構型式和尺寸、運轉工況的不同,各個發聲源對總噪聲的影響是不同的,一般情況下,機組各類噪聲大致按如下順序排列:排氣噪聲、燃燒噪聲或機械噪聲、風扇噪聲、進氣噪聲。降噪設計的基本思路是:首先查明各種聲源中的最大噪聲成分及其頻率特性,采取有關技術措施,將各聲源的噪聲級盡量降低到大致相同的水平,其中容易降低的噪聲源可以降低的多一些,降噪還要和其他技術要求(如對機組輸出功率的影響、降噪成本等多種具體因素)綜合起來考慮。

      下面按照各類噪聲源分別說明降噪的技術措施:

      1. 排氣噪聲的控制

      排氣噪聲是發動機噪聲中能量最大,成分最多的部分。它的基頻是發動機的發火頻率,在整個的排氣噪聲頻譜中應呈現出基頻及其高次諧波的延伸。

      噪聲成分主要有以下幾種:

      a. 周期性的排氣所引起的低頻脈動噪聲; 

      b. 排氣管道內的氣柱共振噪聲;

      c. 氣缸的亥姆霍茲共振噪聲;

      d. 高速氣流通過排氣門環隙及曲折的管道時所產生的噴注噪聲。

      e. 渦流噪聲以及排氣系統在管內壓力波激勵下所產生的再生噪聲形成了連續性高頻噪聲譜,頻率均在1000hz以上,隨氣流速度增加,頻率顯著提高。

      排氣噪聲是發動機空氣動力噪聲的主要部分。其噪聲一般要比發動機整機高10-15db(a),是首先要進行降噪控制的部分。消聲器是控制排氣噪聲的一種基本方法。正確選配消聲器(或消聲器組合)可使排氣噪聲減弱20-30db(a)以上。

      根據消聲原理,消聲器結構可分為阻性消聲器和抗性消聲器兩大類:

      1) 阻性消聲器(即我們平時稱呼為工業型消聲器)是利用多孔吸聲材料,以一定方式布置在管道內,當氣流通過阻性消聲器時,聲波便引起吸聲材料孔隙中的空氣和細小纖維的震動。由于摩擦和粘滯阻力,聲能變為熱能而吸收,從而起到消聲作用。

      2) 抗性消聲器(即我們平時稱呼為住宅型消聲器)是利用不同形狀的管道和共振腔進行適當的組合,借助于管道截面和形狀的變化而引起的聲阻抗不匹配所產生的反射和干涉作用,達到衰減噪聲的目的。其消聲效果,與管道形狀、尺寸和結構有關。一般選擇性較強,適用于窄帶噪聲和低、中頻噪聲的消減。

      機組排氣系統的降噪處理:我們一般利用一個波紋減震節、一個工業型消聲器和一個住宅型消聲器的組合,有效地隔斷了排氣震動和排氣噪聲的傳播。同時,對排氣管道進行隔熱隔音包扎,也能改善機組的運行環境和由排氣管引起的噪聲。

      2. 機械噪聲和燃燒噪聲的控制

      機械噪聲主要是發動機各運動零部件在運轉過程中受氣體壓力和運動慣性力的周期變化所引起的震動或相互沖擊而產生的,其中最為嚴重的有以下幾種:

      a. 活塞曲柄連桿機構的噪聲(主要為高頻噪聲);

      b. 配氣機構的噪聲(主要為低、中頻段噪聲);

      c. 傳動齒輪噪聲(噪聲譜是一種連續而寬廣的頻譜);

      d. 不平衡慣性力引起的機械震動及噪聲。

      e. 燃燒噪聲是燃燒過程產生的結構震動和噪聲。在氣缸內燃燒噪聲(尤其是低頻部分)聲壓級是很高的,但是,發動機結構中大多數零件的剛性較高,其自振頻率多處于中高頻區域,由于對聲波傳播頻率響應不匹配,因而在低頻段很高的氣缸壓力級峰值不能順利地傳出,而中高頻段的氣缸壓力級則相對易于傳出。

     

控制機械噪聲和燃燒噪聲的有效辦法:

      一、是對機組進行隔震處理,機組的隔震一般采用高效減震膠墊,現在這一部分技術已經非常成熟。經過隔震處理,機組表面的震動被有效隔斷。

      二、是在噪聲的傳播通道上進行降噪處理,減少聲源對外的輻射,個別對噪聲指標控制特別嚴的機房還要在內墻和天花粘貼高效吸音材料,使噪聲源在傳出機房前已被有效衰減以提高機房的降噪效果。

      3. 冷卻風扇和排風通道噪聲的控制

      風扇噪聲是由旋轉噪聲和渦流噪聲組成。旋轉噪聲由旋轉風扇葉片切割空氣流產生周期性擾動而引起。渦流噪聲是氣流在旋轉的葉片截面上分離時,由于氣體具有粘性,便滑脫或分裂成一系列的漩渦流,從而輻射一種非穩定的流動噪聲。排風通道直接與外界相通,空氣流速很大,氣流噪聲、風扇噪聲和機械噪聲經此通道輻射出去。

      控制風扇和排風通道噪聲的手段,主要是設計一個好的排風吸音通道,這個吸音通道可由導風槽和排風降噪箱組成,也可由導風槽和一至幾組的吸音擋板組成。排風降噪箱的工作原理,類似于阻性消聲器?赏ㄟ^更換吸音材料(改變材料的吸音系數),改變吸音材料的厚度、排風通道的長度、寬度等參數來提高吸音效果。在設計排風吸音通道時,要特別注意排風口的有效面積必須滿足機組散熱的需要,以免排風口風阻增大而致排風噪聲增大和機組高水溫停機。

      4. 進氣噪聲控制

      機組工作在封閉的機房里面,從廣義上講,進氣系統包括機組的進風通道和發動機的進氣系統。進風通道和排風通道一樣直接與外界相通,空氣的流速很大,氣流的噪聲和機組運轉的噪聲都經進風通道輻射到外面。發動機進氣系統的噪聲是由進氣門周期性開、閉而產生的壓力波動所形成,其噪聲頻率一般處于500hz以下的低頻范圍。

      對于渦輪增壓發動機,由于增壓器的轉速很高,因此其進氣噪聲明顯高于非增壓發動機。渦輪增壓器的壓氣機噪聲是由葉片周期性沖擊空氣而產生的旋轉噪聲和高速氣流形成的渦流噪聲所組成,且是一種連續性高頻噪聲,其主要能量分布在500-10000hz范圍。

      由于柴油發電機組一般都配置有設計合理的空氣濾清器,其本身就具有一定的消聲作用?紤]到進氣噪聲相對較低,故對發動機的進氣系統一般不做另外處理。對機組的進氣通道,則要從風道的設計,隔音材料的選用等方面進行綜合控制。其基本思路是:

      a. 進風凈面積符合設計規范,以保證發動機的進氣系統和機組的冷卻系統有足夠的新鮮空氣吸入;

      b. 進風通道需經吸聲處理,一般采用進風百葉窗 + 導風槽 + 消聲擋板的組合,如果有充足的空間,也可采用進風百葉窗+降噪箱的組合。

      三、 設計指導原則

      在機組降噪方案的設計和施工時,應充分考慮到機組正常運行時所需的最低進、出風量標準以及排放背壓不能超出額定許用背壓值等因素,否則將會嚴重影響到機組的功率輸出,使機組的溫升較高,頻繁發生故障甚至會縮短柴油發電機組的使用壽命 。

      通常機組排風口的面積應略大于水箱的有效面積,從降低風阻考慮,排風口離前面障礙物的距離應大于等于600-2000,機組進風量應大于機組的排風量和燃氣量的總和,其客觀效果是機組在運行時機房內不能產生負壓。在滿足機組排風量要求的前提下,機房的降噪效果主要由進排風通道消聲箱的長度和選用的吸音材料決定。

      消聲器的設計主要考慮消聲量、消聲頻率范圍(主要為消聲量峰值的頻率范圍)及阻力損失三大指標,此外消聲器還應具有好的結構剛性、防止受激振而輻射再生噪聲;尺寸適宜;便于安裝等。在某些情況下(如安裝在排煙管道上)要求內部結構能耐高溫和抗腐蝕。

      在機房結構的設計上,機房與操作室應用厚度240mm的隔墻隔開;墻壁上開三層防爆玻璃觀察窗(玻璃厚度量4-5mm),外面兩層玻璃的間隔應大于100mm,面向機房的玻璃上端最好與機房地坪面略為傾斜,使噪聲反射效果更好,并能防止結霧;操作室與機房之間的門應用雙層夾板制成的隔音門。若做成一個門洞兩扇隔音門,則降噪效果更佳。

      四、設計計算:

      1. 排風口面積a排(m2)

      a 排 = k.s 水箱 (m2)

      式中s水箱 為水箱凈面積,k為風阻系數,k值見表1

      2.進風口面積粗計算

      a進≈1.2.a排(m2)

      3.進風量計算

      q進 = a進.v風.k-1(m3/s)

      式中q進為進風量

      a進 為粗算的進風口面積(m2)

      v風 為風速(m3/s),一般取3級風的風

      速平均值4.4(m/s) 進行計算

      風速表見表2(最強風速不應超過8m/s)

      4.進、排風降噪箱風道長l風

      l風 = c

      式中c為常數,其值與降噪效果

      有關,c值見表3

      5.排氣背壓的計算

      1) 排氣系統背壓p(kpa)

      在進行排氣系統計算時,可先作這樣的設定:機組標準配置的波紋避震節、工業型消聲器等同于同管徑的直管,彎頭折算成直管當量長度,把以上三項和連接直管的長度相加后用排氣管背壓的計算公式計算背壓,可使整個計算簡化,并不失計算精度,消聲器背壓的計算特指住宅型消聲器的計算。

      p =(p排 + p消)≤〔p〕

      p排 為排氣管的背壓(kpa)

      p消 為消聲器的背壓(kpa)

      [p]為系統許用背壓值(kpa)

      表1:風阻系數

      附加物              k

      無降噪箱           1

      防鼠網              1.05~1.1

      百葉窗              1.2~1.5

      降噪箱              3

      降噪箱+防鼠網    3.05~3.1

      降噪箱+百葉窗    3.2~3.5

      表3:c值

             db(a) c(mm)
             70 1600
             65 1800
             60 2000 
     表2:風速表
             風級 名稱 風速(m/s)

              0     無風  0~0.2

              1     軟風 0.3~1.5

              2     輕風 1.6~3.3

              3     微風 3.4~5.4

              4     和風 5.5~7.9

              5     清勁風 8.0~10.7

              6     強風 10.8~13.8

              7     疾風 13.9~17.1

              8     大風 17.2~20.7

              9     烈風 20.8~24.4

              10   狂風 24.5~28.4

              11   暴風 28.5~32.6

              12   颶風 32.7~36.9

      表4:直管當量長度表管徑(英寸) 45度彎頭(m/每個彎頭) 90度彎頭(m/每個彎頭)

                            3.5                               0.57                                   1.33

                            4                                  0.65                                   1.52

                            5                                  0.81                                   1.90

                            6                                  0.98                                   2.28

                            7                                  1.22                                   2.70

                            8                                  1.39                                   3.04

                           10                                 1.74                                   3.8

                           12                                 2.09                                   4.56

                           14                                 2.44                                   5.32

      2) p 排 =6.32 l×q2 × 1d5 t+273

      式中:l為直管當量總長度(m)見表4

      q為排氣流量(m3/s)

      d為排氣管直徑(m)

      t 為排氣溫度(℃)

      3)消聲器背壓p消的計算先計算消聲器的管流速v管

      v 管 = q(m3/s) (m/s)

      a 管 ( m2)

      式中a管為消聲器排煙口的截面積,用計算出的管流速值從圖1(流速/阻力曲圖)查出消聲器的阻力值f阻,則排氣背壓

      p消= f阻(毫米水柱)×673 (毫米水柱)t+273

      五、計算示例:

      機組kv275e、發動機tad740ge:

      住宅型消聲器6〃(排煙口截面積為0.0214m2,排氣量41.8m3/min=0.697m3/s ,見volvo銷售手冊)

      計算消聲器的管流速:

      v 消 = q( m3/s) = 0.697 =32.55(m/s)

      a 消 ( m2) 0.0214

      查圖1:流速/阻力曲線圖,得消聲器的阻力值f阻=90(毫米水柱)

      計算消聲器的背壓:

      p消= f阻(毫米水柱)×673×9.8×10-3 t=540℃(見volvo銷售手冊) t+273 = 90×673×9.8×10-3 =1.055(kpa) 540+273

      計算排氣管的背壓:

      假如在住宅型消聲器前面有一工業型消聲器,一波紋管避震節,2個90°彎頭,總長度3米,管徑 φ108 ,其背壓為p排1,則當量長度l1=3+2×1.52=6米(見表4)

      p排1= 6.32×l1(米)×q2( m3/s) × 1 ×10-3 d15( 米 ) t+273 = 6.32×6×0.6972 × 1 ×10-3 =1.54(kpa) 0.1085 540+273

      再假如在住宅型消聲器后面有排氣管30米,彎頭5個,管徑 φ165 ,則當量長度l2=30+5+2 .28=41.4(米)

      p排2= 6.32×l2(米)×q2( m3/s) × 1 ×10-3 d25( 米 ) t+273 = 6.32×41.4×0.6972 × 1 ×10-3 =1.28(kpa) 0.1655 540+273

      排氣管的總背壓:p排=p排1+p排2=1.54+1.28=2.82(kpa)

      排氣系統的背壓:p=p排+p消=2.82+1.055=3.875(kpa)

      系統的許用背壓值[p]=10(kpa)

      最后得出:p=3.875≤[p]=10(kpa)

      六、結語

      柴油發電機組機房經過低噪音工程處理以后一般能達到60db(a)的水平,隨著降噪工程技術的不斷進步和新型高校吸音材料的應用,柴油發電機組工作時噪聲擾人的事實將成為歷史。

柴油發電機組消音工程、防音環保改造工程設計方案

(一)、柴油發電機組消音工程概況

該項目的柴油發電機組是壹臺300KW國產上柴柴油發電機組。

發電機運行時將會產生大量的噪聲,距機組1米處噪聲值最高可達113分貝。排放一定量的高溫廢氣,含少量燃燒有毒有害廢氣SO2和未完全燃燒產生的CO,同時含有未燃盡形成的固體炭粒等。如果不采取措施對機房進行治理,發電機組運行時將嚴重污染周邊環境,影響人們居住、辦公、商旅等各項活動,違反廣東省環境保護法規。對此必須對機房進行隔聲降噪治理和廢氣治理達標排放。達到環保標準要求,最大限度減少發電機組運行時對周邊環境的影響

敝處對該發電機房防音環保改造工程項目進行方案設計,主要對機房發電機組噪聲和發電機組尾氣排放進行環保治理,達到環保標準。

(二)、柴油發電機組消音工程設計依據

《城市區域環境噪聲標準》(GB3096-93)

《工業企業廠界噪聲標準》(GB12348-90)

《廣東省大氣污染物排放標準》(DB16297 1996)

貴司發電機房現場的有關測量數據、資料。

(三)、柴油發電機組設計項目

發電機組排煙治理系統;

發電機房噪聲治理工程;

發電機房獨立通風系統:

發電機房獨立進風系統和發電機房獨立排風系統;

(四)、柴油發電機消音工程設計內容

1、柴油發電機組排煙治理系統設計

(1) 消音工程排煙管設計

發電機機組排煙量按q=15m3/min,煙氣流速6.92m/s,則煙管¢210mm,將經處理的煙氣由煙管引至墻外排放。

(2) 發電機組消音工程煙氣處理系統

柴油發電機組消音工程尾氣選用降溫除煙色及消音一體化的水噴淋箱設施,煙色達到林格曼系數0~1級,符合排放標準。

(3) 消音工程排煙系統流程說明

發電機組排煙→一級消聲器至→二級消聲及水噴淋箱→煙管墻外排放

2、柴油發電機尾氣環保治理工藝流程圖

發電機組的排煙管引至水噴淋箱中,煙氣經噴淋凈化處理后,通過煙管引至墻外,墻外可達標排放。

為降低噪聲,機組煙氣管道出口處安裝一級消聲裝置,然后增加級二消聲裝置。

排煙管材料采用鍍鋅鋼管制作;進入噴淋箱前后段排煙管外包裹隔熱防火棉作為隔熱保溫措施,穿墻過墻洞需安裝套管。

3、柴油發電消音工程機房噪聲治理設計

按《城市區域環境噪聲標準》《適用區域劃分》等標準的規定,設定大樓所在區域為2類區,其外邊界執行《城市區域環境噪標準》(GB3096-93)2類區標準,即晝間為68dB(A)(離機房墻體1米處測量)。

(1)、柴油發電機組噪聲源分析:

柴油發電機組的噪聲主要由三部分組成:

汽缸點火爆炸聲,它通過自身傳到周圍空間;

排煙噪聲,是汽缸點火爆炸聲的出口,加裝原廠工業消聲器后,排煙管出口噪聲仍達到113dB(A);

散熱風扇噪聲。

這三種噪聲相互影響,通過機房建筑和煙氣排放口向外輻射,造成噪聲污染。根據聲學原理,采用目前技術比較成熟的機房全封閉、強迫通風、負壓進風二種方式,合理設計機房的進風道、排風道和柴油機排煙管,并對各種風道采取消聲、吸聲等治理措施,減少室內混響、降低噪聲外泄。

(2)、柴油發電機消音方法措施:

將消音工程機房建成全封閉式隔聲機房,機房的墻體均砌240mm磚墻,且雙面批蕩。磚墻(240mm)的平均隔聲量為50.9dB(A)。

消音工程機房內作吸聲處理,墻壁及天花均鋪設50mm厚、容重32kg/m3的吸音材料, 外包玻璃絲布,并用穿孔鋁板作護面板(穿孔率>25%),可直接吸收噪音5--10dB(A)。

柴油發電機組消音工程機房大門(靠近外界)均選用國標J649(二)隔聲門,規格為1500X2000X100,其隔聲量為35dB(A)。

發電機組本身配有橡膠墊塊用作減振措施,一般來說已滿足設計要求,不需另作處理。

4、柴油發電機組消音機房獨立通風系統的設計

柴油發電機組采用循環風冷式,宜采用獨立進風系統和排風系統。

柴油發電機組消音機房內散熱排風:利用柴油發電機組的散熱器排放機體熱量,設計排風消聲室,內置消音吸音片。用帆布軟連接、鍍鋅板連接發電機組散熱排風機頭,將熱風引至排風消聲室消音,然后經外排風口排風。

柴油發電機組消音工程機房進風消音室設置:采用自然進風,通過機房尾部外取風,進風消音室內設置進風消聲片,進風口安裝進風鋁合百葉窗,在發電機組運行排風散熱、機房形成負壓的情況下,將外界空氣經過進風消音室引至發電機房,供機房補充新鮮空氣,保證發電機組正常運行。

通過以上方法措施處理,保證柴油發電機組正常、穩定運行,發電機組機房噪音得到良好治理,保證消音工程機房邊界噪音達標、發電機組尾氣排放達標。

消音工程

 

   為保障機組的正常工作,防止柴油機的排煙管排出的熱量和廢氣,以及極高的噪音影響機房操作人員、機房周旁人

 

的生活環境。專業設計、安裝消音工程、消音效果達到國家消防、環保有關規定的指標(工程安裝安全保障、消音指

 

數為60-70分.對于任何一個機房,為保障機組的正常工作,機房必須滿足以下2個條件.


1.進風系統:


    每臺柴油發電機組工作時需要大量新鮮的空氣,主要用于柴油機燃油燃燒、電球冷卻,所以機房必須有足夠的進風

 

2.排風系統:


    柴油發電機工作時,產生大量的熱量,此熱量要抽出機房,風冷機組可利用柴油機本身所帶動的風扇將室內熱風鼓

 

出室外,水冷機組則必須安裝抽風風機及配套的消音風槽,將室內的熱風抽出室外,以保證機房溫度不超過50度,

 

為發電機組提供一個正常的工作環境。機房的消音工程必須參考柴油發電機組的空氣耗量、廢氣排量、熱量散發等、

 

參數而設計一個合理的進風及排風面積。


一、  康明斯柴油發電機組空氣耗量、進風面積及排風面積:

 

機型

功率

燃燒

空氣量

電球冷卻風量

柴油機

風扇冷卻風量

空氣

總耗量

廢氣

排量

廢氣

溫度

廢氣

背壓

柴油機散發到機房熱量

機房進風面積

機房排風面積

KW

m3/min

m3/min

m3/min

m3/min

m3/min

KPa

MJ/min

m2

M2

DGEA

100

8.4

23.2

125

156.6

26.2

627

10.2

1.4

0.7

0.5

DGFA

135

9.6

23.2

157

189.8

30.0

627

10.2

1.6

0.9

0.6

DGFB

140

10.6

23.2

157

190.8

34.1

654

10.2

1.6

0.9

0.6

DFAB

200

17.3

50.1

377

444.4

47.0

510

10.2

2.5

1.3

1.1

DFAC

220

18.8

50.1

377

445.9

51.7

518

10.2

3.1

1.3

1.1

DFBF

250

22.5

41.8

453

517.3

68.8

607

10.2

3.5

1.3

1.1

DFCB

275

25.1

41.8

351

417.9

67.1

499

10.2

4.0

1.3

1.1

DFCC

310

26.1

60.9

351

438.0

73.5

541

10.2

4.1

1.3

1.1

DFEB

330

28.5

51.5

518

598.0

79.5

532

10.2

4.8

2.2

1.8

DFEC

400

32.0

51.5

518

601.5

89.3

532

10.2

5.0

2.2

1.8

DFFB

450

34.0

51.5

518

603.5

108.0

643

10.2

5.8

2.2

1.8

DFGC

550

45.3

48.7

1189

1283.0

122.9

507

10.2

7.6

3.4

2.8

DFJA

620

52.4

48.7

1003

1104.1

148.8

546

10.2

7.7

3.4

2.8

DFJB

700

56.2

48.7

1003

1107.9

163.5

546

10.2

7.7

3.4

2.8

JFJC

800

64.0

48.7

1192

1304.7

179.7

521

10.2

9.7

3.7

3.1

DFJD

880

72.8

79.3

1362

1514.1

198.4

513

10.2

9.7

3.7

3.1

DFLC

1120

98.6

79.3

1558

1735.9

271.7

507

10.2

12.0

3.7

3.1

二、消音材料:

 

1.消音門

 

結構采用金屬框架,內部附設高強度隔音巖棉材料,外部為金屬鐵板,消音門與四周金屬門框采用軟性密封膠管密封。

 

2.進風消音風槽

 

采用鋅鐵皮及吸音巖棉制作而成,具有結構輕便,美觀大方的特點?諝饨涍M風消音風槽進入機房內,消音風槽能有

 

效阻隔噪音傳出機房外。

 

3.排風消音風槽

 

采用鋅鐵皮及吸音巖棉制作而成。

 

柴油機風扇對水箱進行強制冷卻,熱風經排風消音風槽排出機房,噪聲也從消音風槽的導流槽往外傳播。

 

4. 機房外柴油機排風系統消音

 

根據機房的具體結構,此消音系統有兩種結構:一種是機房設置消音墻,一種是機房沒有設置消音墻。根據機房的不同

 

結構及機型而決定采用哪種消音風槽。

 

5. 柴油機廢氣系統消音

 

為防止排煙管及室內消聲器排放熱量在機房內,對于排煙管及室內消聲采用隔音防火巖棉材料予以包扎,減少機組熱量

 

散發到機房內。

 

備注:

 

1.  選擇風槽的規格應依據機組的進風面積及排風面積而定。

 

2.  機房的排風面積可滿足機組輸出功率為備用功率的110%的工作狀況。

三、消音系統:

機組的消音系統必須根據機組的冷卻方式及現有機房的實際狀況而進行設計,根據機組的冷卻方式及機房的實際狀況可分為以下幾類:

 風冷機組機房:

  FL1型機房:進風系統設有消墻

           排風系統設有消音墻

  FL2型機房:進風系統設有消墻

           排風系統設有消音墻

  FL3型機房:進風系統設有消墻

           排風系統設有消音墻

  FL4型機房:進風系統設有消墻

           排風系統設有消音墻


 水冷機組機房:

  SL1型機房:進風系統設有消墻

           抽風系統設有消音墻

  SL2型機房:進風系統設有消墻

           抽風系統設有消音墻

  SL3型機房:進風系統設有消墻

           抽風系統設有消音墻

  SL4型機房:進風系統設有消墻

           抽風系統設有消音墻

四、消音治理簡圖:

一臺發電機組當其運行轉速在1500rpm時,在距離機組一米處將會產生105分貝的噪音,為避免噪音傳出機房,消音工程應包括以下幾個環節: 

一、機房出入門的消音:每個機房至少有一個以上出入門,從消音角度看,機房大門不應設置過多,一般情況下設置一個大門,一個小門,面積盡可能不超過3平方米,結構方面以金屬為框架,內部附設 

高強度隔音材料,外部為金屬鐵板,消音門與墻壁及門框上下緊密配合。 

二、柴油機進風系統的消音:柴油機工作時,須有足夠的進氣才能維持機組的正常運行,一般進氣系統應設置在機組風扇排風口的正對面,依據我們的經驗,進風采用強制進風方式,進風經過消音風槽被鼓風機抽入機房內。 

三、柴油機排風系統消音:柴油機采用水箱風扇系統進行冷卻時,必須將水箱散熱器的熱量排出機房外,為避免噪音傳出機房外,必須對排風系統設置排風消音風槽。 

四、機房外柴油機排風系統消音:柴油機排風經排氣消音風槽進行消音后排出機房外仍有較高的噪音,排風必須經過機房外設置的消音風槽進行消音,從而將噪音降到最低限度,該消音風槽外部為磚墻結構,內部為吸音板。 

五、柴油機廢氣消聲系統:柴油機工作所排放的廢氣產生一定的噪音,我們在機組的廢氣排放系統增設一個消音箱,同時對于排氣消聲管道均采用防火巖棉材料予以包扎,既可以減少機組熱量散發到機房內 ,又可以降低機組的工作震動,從而達到衰減噪音的目的。

柴油發電機噪聲處理工程技術規范

1 適用范圍
本標準規定了柴油發電機噪聲處理工程的設計、施工、驗收以及運行管理的技術要求,可作為環境影響評價、可行性研究、設計施工、環境保護驗收及建成后運行與管理的技術依據。

2 規范性引用文件
(1)環境保護有關法律法規
(2)《聲環境質量標準》(GB33096-2008)
(3)《工業企業廠界環境噪音排放標準》(GB12348-2008)

3 總體設計
(1)發電機噪聲應達到國家標準《城市區域環境噪聲標準》(GB 3097-93)中各區域類別相應的噪聲排放標準。
(2)應根據企業柴油發電機的位置、機房空間結構、發電機功率和數量等實際情況確定柴油發電機噪聲處理工程的處理規模和處理工藝,做到保護環境、經濟合理、技術可靠。
(3) 處理工程技術方案的選擇應符合環境影響評價報告書批復文件的要求,柴油發電機噪聲處理后應穩定達到有關國家和地方排放標準的規定。

4 工藝技術要求
柴油發電機噪聲主要包括發動機的排氣噪聲、進氣噪聲、燃燒噪聲、連桿及活塞、齒輪等運動件在工作時的往復高速運動和撞擊而產生的機械噪聲、冷卻水排風扇氣流噪聲。柴油發電機組的綜合噪聲很高,根據功率大小,一般高達100-125dB(A)
柴油發電機噪聲治理方法包括進風、排風、燃氣排氣通道的消聲處理、機房內的吸聲處理、機房的隔聲處理等。



1 柴油機;2 自配排煙消聲器;3 冷卻風扇;4 柔性接頭;5 排風消聲器;6 排風百葉窗;7 隔聲門;8 進風百葉窗II;9 進風消音器;10 進風百葉窗I;11 吸音天花;12 吸音壁;13 煙塵凈化器;14 循環水箱;15 噴淋水泵; 16 油箱。

圖1 柴油發電機(風冷式)噪聲治理平面示意圖



1 柴油機;2 自配排煙消聲器;3 冷卻風扇;4 柔性接頭;5 排風消聲器;6 排風百葉窗;7 隔聲門;8 進風百葉窗II;9 進風消音器;10 進風百葉窗I;11 吸音天花;12 吸音壁;13 煙塵凈化器;14 循環水箱;15 噴淋水泵。
圖2 柴油發電機(風冷式)噪聲治理工藝立面圖

4.1機房隔聲治理
機房隔聲治理主要措施有將門窗設為隔聲門窗,若機房外墻為24以上磚墻,且砌體間灰漿飽滿,墻體兩面水泥砂漿抹面,其隔聲量可達到要求,否則要加強墻體隔聲能力,一般是在機房內墻體上鋪貼高容重巖棉并以沖孔板作飾面,作為隔聲體和吸聲體,增加墻體隔聲功能和降低機房內混響聲。機房隔聲治理最關鍵的要求是密封嚴實,特別注意電纜溝、管道溝的密封。
隔聲間與聲閘:在發電機房內四壁鋪貼吸聲墻體,屋頂安裝吸聲吊頂,使其成為隔聲效果良好的隔聲間及降低機房內混響聲。另外,將發電機房門改裝成隔聲門,隔聲門要有足夠的隔聲量,一般采用多層隔聲結構,門縫做成斜企口(見圖3),用工業毛氈密封。有條件的在發電機房入口處安裝雙層隔聲門,并在門斗內鋪貼吸聲墻體,使其成為聲閘,進一步提高門的隔聲量(見圖4)。

4.2 機房進、排風消聲處理
防止機房內噪聲通過進排風口向外輻射,進排風應設通風道,在通風道內安裝阻性折板式消聲器。一般安裝二級折板式消聲器,消聲器風速5-6m/s。風速越小,要求消聲器的過風面積大,消聲器占地大,造價高,風速過大會產生再生噪聲,且消聲器阻損大,影響發電機負荷。對安裝在地下室的柴油機組,由于實際噪聲治理工程中,柴油機通常安裝在地下室,場地狹窄,工程設計時應注意進排風通道的阻損。此外,進風消聲器過風面積除機組冷卻風量外,還要包括機組燃燒空氣量。
4.3排煙噪聲治理
柴油發電機排煙噪聲是發電機組最突出的噪聲,機組出廠時配有排煙消聲器,其消量一般為只有15-20dB(A),需要增加二級排煙消聲器才能使噪聲排放達到要求。柴油機排煙具有高溫、高壓、高速的特點,排煙噪聲也非常復雜,排煙一般采用阻性消聲器,為了防止消聲器殼體受煙氣沖擊產生振動激發噪聲,消聲器外殼做成阻性殼體。由于對發電機煙氣排放環保已有治理要求,如果是采用堿法噴淋凈化工藝,可利用噴淋塔的內部結構同時達到消聲的目的,取消安裝二級排煙消音器,這樣可減少發電機煙氣排放系統的阻力,降低對發電機輸出功率的影響。
阻性消聲器:以結構簡單、阻力較小的片式消聲器為主。傳統的片式消聲器是由多個狹矩形管式消聲器并聯而成,單個通道的消聲量即為該消聲器的消聲量(見圖3)。單個通風孔道的寬度取100-200mm為宜,而單個孔道的面積取0.3-0.4 m2為宜。消聲器宜采用近似傳統的蜂窩式消聲器的形式,見圖3。將原有片式消聲器的通風孔道分為兩格,在保證通風面積的同時,減小單個通風孔道的尺寸,提高消聲器的消聲量。

 


燃氣排氣消聲器:柴油發電機組發電時燃燒柴油所排放的煙氣噪聲呈明顯的低頻寬帶特性,宜采用抗性消聲器和阻抗復合式消聲器(見圖5)。


圖7 內插管雙室擴張室消聲器示意圖



4.4 機房內吸聲處理
在機房室內進行吸聲處理,四壁鋪貼吸聲墻體、屋頂安裝吸聲吊頂或懸掛空間吸聲體。吸聲材料一般采用玻璃棉或巖棉,面板采用穿孔金屬板,吸聲體材料須滿足阻燃防火要求。表1給出了離心玻璃棉各頻率吸聲系數。

表1 離心玻璃棉各頻率吸聲系數



墻體吸聲處理:機房內側墻體可采用85mm厚離心玻璃棉板吸聲,如圖8所示。中頻噪聲主要通過4mm厚空氣層吸收。機房內份額較少的低頻噪聲通過磚墻吸收。此外,在內側墻放置礦棉板,下部放置一圈木制層板,低頻噪聲對空氣產生的振動,通過層板的“顫動”被部分吸收。



圖8 吸聲墻體示意圖(為符合防火要求,此圖木筋應該為角鐵)
吸聲天棚:以機房噪聲峰值250Hz作為設計頻率,用小孔板來消除該頻率處噪聲;將80mm厚吸聲層與小孔板組成復合吸聲結構,見圖7,其尺寸為1m×1m×0.2m;按屋頂有效面積的40%布置吸聲體,用∠20角鋼在房梁上搭成網架,按圖8位置將復合吸聲體吊掛在網架上,離屋頂約700mm,要求美觀、平整。

柴油發電機組噪聲控制措施 
發布時間:2010-1-24 15:46:47   作者:admin

一、柴油發電機組噪聲源分析

柴油發動機組噪聲是由多種聲源構成的復雜聲源。按照噪聲輻射方式, 它可分為空氣動力噪聲、表面輻射噪聲和電磁噪聲。按照產生的原因, 柴油機表面輻射噪聲又可分為燃燒噪聲和機械噪聲。其中空氣動力噪聲為主要噪聲源。

1、空氣動力噪聲是由于氣體的非穩定過程,即由氣體的擾動以及氣體與物體的相互作用而產生的。直接向大氣輻射的空氣動力噪聲, 包括進氣噪聲、排氣噪聲和冷卻風扇噪聲。

2、燃燒噪聲和機械噪聲很難嚴格區分, 通常將由于汽缸內燃燒形成的壓力波動通過缸蓋、活塞、連軒、曲軸、機體向外輻射的噪聲稱為燃燒噪聲。將活塞對缸套的撞擊和運動件的機械撞擊振動而產生的噪聲稱機械噪聲。一般直噴式柴油機燃燒噪聲要高于機械噪聲, 而非直噴式柴油機的機械噪聲則高于燃燒噪聲。但是低速運轉時燃燒噪聲都高于機械噪聲。

3、電磁噪聲是由發電機轉子在電磁場中高速旋轉產生的。

二、噪聲的控制措施

柴油發電機組的噪聲尤以排氣噪聲為主, 噪聲呈明顯的低頻性。在噪聲源無法降低的情況下, 可根據需要對該柴油發電機組采取隔聲、吸聲和消聲的綜合治理。

1. 機房通風及消聲。

實際工作中我們在考慮方案時既要有效降噪,又要滿足發電機組運行需要的空氣流量。

( 1) 機房進風消聲系統

①為滿足機組運行時所需的冷卻風和燃燒空氣量, 機房采用機械進風方式通風。

②在機房外用磚砌兩個進風道, 進風道墻體下分別安裝一臺低噪聲軸流風機向機房內送風。

③進風道內安裝一臺大風量組合片式消聲器,吸收氣流噪聲和機械噪聲。

④進風道外墻體上開一進風口, 進風口處安裝特制鋁合金百葉窗及防護絲網, 防止異物進入風道內。

( 2) 機房排風消聲系統

①在機房外用磚砌兩個排風道。

②在每個排風道內安裝一臺大風量組合片式消聲器, 吸收排氣流噪聲和機械噪聲。

③排風口設置在機組正前方, 機組散熱器前端設置減振柔性接頭及導風擴容消聲風管, 連接到排熱風消聲道。

④排風道出口處安裝特制鋁合金百葉窗及防護絲網, 防止異物進入風道內。

( 3) 機組排氣消聲器

發電機組隨機配置的排氣消聲器的消聲聲量很小, 以泰州市兆航機電有限公司生產的柴油發電機組為例,一般為15~20dB ( A) , 不能滿足環保達標要求。在機組的排氣管上重新安上針對高、中、低不同頻率噪聲設計的高效微穿孔板排氣消聲器。其特點為消聲量大、阻力小、材質及結構耐高溫。排氣管與機組煙氣出口處采用金屬波紋管連接, 以減少因鋼性連接而產生的振動噪聲。

2、機房內吸聲。

發電機房由于是磚砌混凝土結構, 聲反射強烈。為了達到吸聲效果, 機房內墻面及頂面合理設置高效吸音材料, 吸音層結構為鋁合金穿孔扣板+離心吸音棉+輕鋼龍骨+支吊架。機房內原平均吸聲系數α1≈0.10, 加裝吸聲材料后機房內平均吸聲系數α2≈0.75~0.85 左右, 其吸聲量可達9~12dB(A) , 混響時間可降至2~3s。機房內的響度也隨之大大下降, 極大地改善了工作條件, 同時可提高機房的隔聲性能。

3、隔聲系統。

為保證機房良好的隔聲性能, 在機房與機房外相通處, 安裝防火隔聲門, 門縫密封材料為橡膠密封條。其它會引起漏聲的孔洞用磚墻封堵。

三、治理效果

通過治理機房界外噪聲達到國家《城市環境噪聲標準》( GB- 3096- 82) 中二類區標準, 經現場測試白天≤55dB (A) , 晚上≤45dB (A) 達到了消除噪聲污染的目的。

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