柴油发电机组的噪声控制和测量步骤
机械噪声指的是由于柴油发电机组运转时,部件间的摩擦力、撞击力或非平衡力,使机械部件和壳体产生振动而辐射噪声。可分为空气动力性、机械性、电磁性噪声。机械噪声的特性与激发力特性、物体表面振动的速度、边界条件及振动模式有关。噪声,作为机械运行时发出的一种固有信号,噪声中必然携带着机械本身的结构信息和运行的状态信息。从理论上讲,完全可以用噪声信号来对发电机组的运行状态以及故障进行在线监测和预报。但由于柴油发电机组其工业运行环境的复杂性以及运行环境声源的相互干扰性,在实际的测量中,应用噪声进行监测的效果并不那么理想。工程机械噪声的存在,不仅给工程机械的使用寿命带来不利影响,还在很大程度上给人们的身心健康和正常生活带来危害。这就要求我们,必须对工程机械噪声予以高度的重视,设法将工程机械的噪声降到最低。
一、噪声控制
柴油发电机组噪声问题是由于柴油发电机组运转时存在不平衡,机械主轴同心度偏差、各零部件之间尺寸偏差或表面缺陷而相互撞击、摩擦产生的交变机械作用力使发电机组金属板、轴承、齿轮或其他运动部位发生振动而辐射出噪声的声源称为机械噪声源。机械噪声包括:活塞敲击噪声、气门机构噪声、正时齿轮噪声以及不平衡惯性力引起的机械振动及噪声等。
1、机械噪声控制
(1)活塞敲击噪声的降低方法
a.减小活塞与汽缸壁的间隙。实践表明:当活塞与汽缸壁的间隙减小到0.05~0.10mm时,柴油发电机的噪声比正常间隙时降低3~5db(a)。但采用这一方法时,必须采取防止拉缸的措施。
b.使活塞销孔向汽缸壁的主推力面偏移,一般取偏移量为(0.05~0.10)r(r为曲柄半径)。
c.加长活塞裙部和减少活塞环数量。
d.增加汽缸套的刚度。
e.增加活塞敲击汽缸壁时的阻尼(如在裙部外表面增加润滑油的积存)。
(2)气门机构噪声的降低方法
a.适当减小气门间隙。
b.采用顶置凸轮。
c.采用液力挺柱或气门液力驱动以消除气门间隙。
d.采用新型函数凸轮轮廓线以及对缓冲过渡曲线合理设计,使气门升起和落座时的速度控制在较低值,以有效地抑制气门的跳动。
(3)正时齿轮噪声的降低方法
正时齿轮一般都采用斜齿,由于其重叠系数较大,齿轮上分担的负荷较小,故较直齿噪声大为降低。有些柴油发电机采用夹布胶木作凸轮轴正时齿轮,也可有效地减小齿轮噪声。
(4)机械振动及噪声的降低方法出
于对柴油发电机运转可靠性、耐久性和动力装置舒适性的考虑,要通过各种平衡措施力求使这些惯性力和惯性力矩尽可能地被减小乃至完全消除。曲轴轴系扭转振动引起的柴油发电机机体及其支承的附加振动、激发出的噪声,一般在柴油发动机总体设计规划时就应给予考虑。
2、噪声源的控制
控制噪声源的振动是最根本的办法。一般措施包括:降低激励,如减小冲击力、对旋转质量作动平衡;在发电机组安装和零部件装配时进行正确的校准和对中;保证相对运动件结合面的良好润滑并降低结合面的表面粗糙度;电气部件间的电磁力平衡;采取减振和隔振措施,以降低辐射噪声的构件对激励力的响应,如改变构件的固有频率,增大振动件或整个机械系统的阻尼等。
发动机振动信号曲线图
3、噪声传播的控制
使噪声在传播途中衰减,以减少传递到接收部分的能量。一般措施包括:对噪声源采用隔声罩;在噪声源与接收部分之间设置隔声障壁;在发电机房的四壁、顶板上加附吸声材料,在空间装设吸声板;针对某些发电机组安装消声器;合理选择新建厂厂址、合理布置发电机房建筑物等。
4、噪声接收部分的控制
噪声控制的根本目的在于对人体健康的保护。当控制噪声源和噪声传播不能满足要求时,长期处在90~100db(a)噪声环境中工作或在高至115db(a)强噪声环境中从事短期工作的操作者,可使用耳塞、耳罩和头盔等个人防护装置。此外,根据声波干涉原理用“反噪声”控制噪声的反噪声技术已开始试验研究,为噪声控制开辟了又一途径。
柴油机在转速1 500r/min,bmep为0.4 mpa的噪声
柴油机在转速1 500r/min,bmep为0.6 mpa的噪声
二、噪声测量
噪声常以分贝(db)表示的 a声级或声功率级作为评价标准,对不同的发电机组规定有相应的测量方法和容许标准。常用测量仪器有声级计、声功率计、频率分析仪和记录、显示仪器等。
(1)声级计分为普通和精密两种,噪声测量常规定用精密的声级计。一般精密声级计只适用于测量稳态的或非稳态的连续噪声,对脉冲噪声则应当用精密脉冲声级计测量。
(2)频率分析仪完成对噪声的频谱分析,是分析噪声源的基本仪器,常用的有倍频程和1/3倍频程分析仪。需要进行较详细的频谱分析时可用窄恒定带宽的频率分析仪。
(3)记录仪能自动记录噪声信号的时间历程或频谱,如电平记录仪。显示仪一般为示波器,用以观察噪声的波形。
(4)为便于现场测量,常使用录音机或磁带记录仪,录下噪声信号后带回室内分析。
(5)对于复杂噪声的测量分析,如随机噪声或周期性与随机性混杂在一起的噪声,则可将录下的噪声信号输入数据处理机,进行相关分析、谱密度分析等。
(5)自从声强计出现后,噪声的评价标准有以声强级或声功率级取代a声级的趋势。
可以看出柴油发电机组噪声检测标准有很多种分类,国家也有相应的检测标准和流程,特别是在日常生活中我们在使用柴油发电机组进行生产的时候,要从源头控制噪声源,减少冲击力,设置噪声缓冲区等措施,把柴油发电机组噪声控制在一个合理的范围内,通常的检测工具频率分析仪完成对噪声的频谱分析。