浅议机房电站降噪的设计分析.pdf

R 1714与车辆2023年第3期移动电源浅议机房电站降噪的设计分析龚星元，王亚辉，张静（郑州佛光发电设备股份有限公司，郑州，45 0 0 0 1）摘要：本文对一种机房电站介绍了总体布局，针对机房电站主要的进排风降噪、排气降噪性能进行了详细计算。该机房电站经过现场验收和第三方试验考核，验证了设计方案的可行性。关键词：机房电站，进排风降噪，排气降噪Doi:10.3969/j.issn.1003-4250.2023.03.0004中图分类号：TM624文献标志码：A文章编号：10 0 3-42 5 0（2 0 2 3）0 3-0 0 14-0 41引言噪声会使人感觉到头昏目眩、疲劳，影响人们的生活、工作和学习。机房电站多靠近仓储生产园区，为了避免其运行时产生的噪音影响周边居民工作生活，为了保护和改善环境质量，必须对机房电站运行噪声进行控制。依据GB3096-2008声环境质量标准中3类声环境功能区环境噪声限制昼间不大于6 5 dB（A）的要求。本文以距离机房电站7 米处昼间噪声满足不大于6 5 dB(A)为例浅议了机房电站降噪的设计分析。2机房电站布局机房电站由固定机房、2 台30 0 kW柴油发电机组、进排风消声系统组成。2.1机房电站外部布局机房电站外部是一机房，总建筑面积8 0 m，建筑高度3.3m，机房外观图如下：排风口1排风口2图1机房排风侧外观图进风口图2机房进风侧外观图2.2机房电站内部布局机房电站内并排安装有2 台30 0 kW柴油发电机组（以下简称“机组”）、蓄电池组；发电机端设置进风口，设有电、手动百叶窗、进风消音组件；散热水箱前端通过排风软连接，将排出热风经排风消声箱和排风消声导流百叶窗通向机房外，另两台电站的排烟经波纹管、阻抗式串联型复合消声器和排烟管通向机房外。机组机组1图3机房内部布局图15与车辆移动电源2023年第3期3机房电站噪声控制分析及降噪计算3.1噪声控制设计噪声控制设计主要包括进排风降噪装置（含电动进风百叶窗、排风消声百叶窗）、墙体噪声处理、排烟消声装置以及机房双层防火隔音门等的设计。3.2噪声控制分析在能量的转换过程中，噪声伴随着产生。机组的主要噪声源是发动机的排气噪声、进气噪声、冷却风扇噪声、燃烧噪声、机械噪声和电磁噪声。（1）排气噪声排气噪声是一种高温、高速的脉动性气流噪声，是发动机噪声中能量最大，成分最多的部分，比进气噪声及机体辐射机械噪声要高得多，是发动机总噪声中最主要的组成部分。排气噪声的基频是发动机的发火频率，其主要成分有以下几种：周期性的排气引起的低频脉动噪声、排气管道内的气柱共振噪声、气缸的亥姆霍兹共振噪声、高速气流通过气门间隙及曲折的管道时所产生的噪声、涡流噪声以及排气系统在管道内压力波激励下所产生的再生噪声等，随气流速度增加，噪声频率显著提高。根据发动机的频谱特性，其噪声峰值主要为125Hz、2 5 0 H z、5 0 0 H z、10 0 0 H z，2 0 0 0 H z 以上急剧下降。(2)进气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吸声与进气管口空气的强烈涡流噪声叠加，最高可达130 dB（A）左右。（3）风扇噪声风扇噪声是由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的噪声。当发动机的进排气管安装消声器后，用于冷却循环水的风扇使成为重要的噪声源。风扇噪声一般可达10 0 dB(A)左右。（4）燃烧噪声当发动机压缩行程终了时，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，燃气的压力和温度迅速增加，最高压力约为6 MPa9 M P a，相应的温度为2000K2 5 0 0 K。在燃烧做功的同时，产生燃烧噪声。（5）机械噪声发动机的机械噪声是发动机运动部件，例如活塞、连杆、气门等零件的上下运动，曲轴、齿轮组旋转运动而产生的。(6）电磁噪声发电机的转子在电磁场中高速旋转产生的电磁噪声。3.3噪声控制计算机组本体噪声为10 5 dB(A)以上，通过机房降噪工程后机组噪音要求6 5 dB(A）（机房外7 米处的平均值），因此必须对机房电站的隔声、吸声、进排风消声、排烟消声等方面严格控制计算。（1）声源计算机组本体噪声为10 5 dB(A)以上，机房内安装有2 台机组，则综合考虑2 台机组的叠加噪声可参照表1噪声叠加数值表，可计算如下：表1噪声叠加数值表L,-L2023456789104L3.02.52.11.81.51.21.00.80.60.50.4设定噪声1为Li，噪声2 为L2，LL2，因叠加噪声个数多于2 个，则多个声压级两两叠加：两个机组噪声叠加：Lr-L2=105dB(A)-105dB(A)=0则叠加噪声为：10 5 dB(A)+3dB(A)=108dB(A);经计算可得两台机组的叠加噪声为10 8 dB(A)。(2)降噪设计及计算机房内设计有机组间，机组间内安装有机组，通过机房侧壁和隔墙可隔离机组运行时噪声，减弱对外传播，达到电站隔声目的。1）机组室的A声级降噪量机房侧壁截面结构为8 2 40 mm的框架结构墙壁。8240mm厚框架结构吸声系数见表2。与车辆162023年第3期移动电源表2240mm厚框架结构层吸声系数频率平均吸125250 5001k2k4k(Hz)声系数吸声0.040.04 0.05 0.060.070.050.052系数该机房侧壁的隔声量可按如公式（1）所示：R=16lgM+14lgf-29.:(1)式中：M一机房侧壁的面密度；经查询M=531kg/m，f一入射声波的频率。其各个中心频率处的隔声量见表3。表3村机房的隔声量频率1252505001k2k4kR平均(Hz)隔声量4448.252.456.660.86554.5dB因为机房内的机组需要换热，机房侧壁设计有两个进出风孔口，故因按局部隔声罩的计算公式来计算整个机房的插入损失（即降噪量）。其公式公式（2）所示：SoDuL=R+10 lg(a)+10lg（2)+0100.1R式中：R一机房壁的隔声量；一吸声系数；So一机房进风口的有效面积，进风孔口为：8.4m;S一机房内部表面积，机组室为：2 30 m。所以，机房机组室在各个中心频率处的降噪量见表4。表4机房机组间各频率降噪量频率（Hz）1252505001k2k4kD1L3.674.685.656.447.115.65降噪量dB再按A声级修正公式和修正系数换算成A声级降噪量：LA=10lg10Lpi-Ai)/10式中：Lpi一第i个倍频程声压级；i一相应的A计权网络的衰减值，不同频率的A修正见表5。表5不同频率的A修正值频率（Hz）1252505001k2k4kA修正值（dB）16.18.63.20-1.2-1机组室的A声级降噪量为：LA=10.5dB(A)2）进风消音箱降噪量机房内的噪音通过进风口后百叶窗溢出机房。为达到机房外7 米处噪音小于6 5 dB的目标，需对进风噪音做进一步消声处理。本方案中，在机房的外进风口安装电动、手动中空百叶窗，进风孔口安装进风消声箱，内进风口安装导流板、进风挡板。其中百叶窗外层的电、手动风阀和最内层可方便防鼠网组成，该百叶窗通过四周法兰整体镶嵌到机房进风口内，整体断面厚度达6 5 mm；而进风消声箱通过吊架安装在进风孔口内，该消声箱采用5 0 mm厚的四块消声挡板拼成框架和内置为10 0 mm厚消声隔板（隔板结构为2 mm镀锌钢板框架，内置10 0 mm厚高级吸音棉，外铺玻璃丝布，外表面两侧为微孔吸音镀锌板，）成交叉12 0 纵向排列，隔板间距为146 mm，有效长度2.5m，这样排列既能使噪声产生反射，又能产生折射，既反射起到隔声的效果，折射起到吸声的效果，经过实践证明，对发电机组的中、高频噪声有较好的隔声效果，对中、低频噪声有较好的吸音效果，以此减小进风噪声的外泄。进风消音箱消声量计算如公式（3）所示：2n(h+b)LAL=LPL50(0)=().(3)nhb式中：L一消音通道的有效长度（m）；P功率(kW);S一截面积（m);(o）消声系数（dB）取(o）=0.9 9 5;n一气流通道个数；h一气流通道高度（m）;b一气流通道的宽度（m）。将数值带入上述公式，得进风消音箱消声量为：L=34.1d B(A)。则降噪后的室外噪声为：10 8dB(A)-34.1dB(A)=73.9dB(A)，1米处进风侧噪声为h-气流通道高度（m）;n气流通道个数；D人消声系数(dB）耳取(o)-0.995;消音通道的有效长度(m);移动电源与车辆2023年第3期69.4dB，根据噪音随距离的比例关系，7 米处噪声在 6 9.4-7=6 2.4（dB(A)）以内。3）排风消音箱降噪量机组排风消音箱采用与进风相同的设计方式。排风消音箱消声量计算如公式（4）所示：AL=L0(a0)2n(h+b)L(o).(4)nhb式中：b一气流通道的宽度(m)。将数值带入上述公式，得排风消音通道消声量为：L=32.5dB(A)。排风孔口安装排风消声导流百叶窗，该百叶窗经噪量为4.2 dB(A)，则降噪后的室外噪声为：10 8 dB(A)-32.5dB(A)-4.2dB(A)=71.3dB(A)，7 米处噪声在7 1.4-10 Lg7=62.9（d B(A)）以内。4）机组排烟消声器降噪机组排烟噪声是主要噪声源，排烟噪声是一种高温、高速的脉动性气流噪声，我们根据内燃机的功率、缸径、行程、转速、排烟量、排气背压等数据，设计专用的多级阻抗复合式消声结构，能在较宽频带范围内得到良好的消声效果，使排烟噪声达到规定要求。阻抗性消声器的消声量由公式（5）可以计算得出：AL-=101g 1+(m-)sink,:（5)当m5时，最大消声量可由下式近似计算Lmax=20lgm-6式中：L一消声量 dB;m一扩张比，m值选取8.5 1。则：Lma x=12.6 d B(A)阻抗性消声器内阻性段（小孔喷注段）的消声量如公式（6）所示：Lma x 2 7.5-30 l g d.(6)式中：d一喷口直径（mm），本方案中孔直径为1.8 mm;则：Lma x=19.8 d B(A)阻性圆管式消声器的消声量则如公式（7）所示：L=4(o)l/D.(7)式中：一消声器的有效长度；D一圆管消声器的圆形管直径。则可得：L=17.1d B(A)该消声器的消声量为抗性段和阻性段消声量相加，为49.5 dB(A)。该型柴油机在排烟管出口位置的噪声值为12 1.8 dB(A)，因此电站排烟消声器的尾部排烟噪声为：12 1.8-49.5=7 2.3dB(A)，排烟口为上排烟，出口距离地面7.5 m，7 m 处的噪声为72.3-10Lg14.5=60.7dB(A)。上述噪声结果均小于7 m处噪声6 5 dB(A)的要求。3.4实验验证机房电站经施工调试后，在机房每侧墙外7 m处测试噪声均低于6 5 dB(A)，试验结果均满足指标要求。4结语本文以2 台30 0 kW机房降噪进行需求分析，由噪声机理确定施工方案和技术路线，确保控制机房外噪声达到工作生活要求。对进风消音箱降噪、排风消音箱降噪、排烟消声器降噪等进行分析计算。本分析也适用于其他机房电站的降噪设计。经完工后试验验证了设计方案的可行性，已顺利交付客户使用。参考文献：1施磊，魏志刚，周勇.一种车载厢式电站的设计.移动电源与车辆.2 0 2 1.2 李步广，廖阔，张晓霞，徐淑静，雷亚江。一种静音电站的进排风消声装置移动电源与车辆2 0 2 0.作者简介：龚星元（19 8 5-），男，机械中级工程师，多年主要从事多功能抢险车、军用电站、机房电站、拖车电站的设计工作。（下转第13页）(上接第17 页）-+-+-.-F气轮机技术，19 9 3(01):13-22+26.13与车辆移动电源2023年第3期讨J.邮电设计技术，19 9 6（0 3）：2 0-2 4.4伍赛特柴油机应用于发电设备的行业前景展望J上海节能，2 0 19，No.362（0 2)：130-134.5 邹新林，顾守录燃气轮机发电机组与柴油机发电机组特点分析及应用J.能源研究与信息，19 9 8（0 3：44-46.6 王炳辰.柴油机发电和燃气轮机发电的比较J.燃作者简介：伍赛特（19 9 0-），男，湖南邵阳人，工学硕士，工程师、经济师，研究方向为内燃机与动力装置。Comparative Study of Gas Turbine Generator Set and DieselGenerator SetWU Sai-te(SAIC Motor,Shanghai200438,China)Abstract:This article provides an overview of the operating characteristics of gas turbines and their differences from internalcombustion engines,with a focus on the application of gas turbines in the field of power generation.The advantages anddisadvantages of gas turbine generator set are described in detail,and compared with diesel generator set.Gas turbine generator unitshave high reliability,good power generation quality,small maintenance workload,light weight,and small volume,and have broadapplication prospects.Keywords:gas turbine,Diesel engine,Power generation,Internal combustion engine,Gasoline engine,steam turbineDesign of a Machine Room power StationGONG Xing-yuan,WANG Ya-hui,ZHANG Jing(Zhengzhou Foguang Electric Power Equipment Co.Ltd,Zhengzhou450001,China)Abstract:This paper introduces the overall layout of a machine room power station.It conducts detailed calculations on themain performance of air intake and exhaust noise reduction and exhaust noise reduction in the machine room power station.Thepower station has undergone on-site acceptance and third-party testing to verify the feasibility of the design scheme.Keywords:machine room power station,inlet and exhaust noise reduction,exhaust noise reduction