某发电机房降噪的设计概要.doc

某发电机房降噪工程设计

设 计 者： 伍家琪
班 级： 环工121班
学 号： 4130
指导老师： 明彩兵 刘晖
设计时间： .07.05~.07.08
目 录
一．序言 3
1 设计任务 3
1.1设计概况 3
2 设计原则与根据与指导原则 4
2.1设计原则与根据 4
2.2设计指导原则 4
3.治理目 4
1 发电机房间各功能区设计 5
1.1 发电机房间各功能区设计 5
1.2发电机房各功能区布置原则 5
1.2.1发电机布置原则 5
1.2.2 进风口、排风口布置原则 5
1.3排风室布置原则 5
1.2.4油箱室布置原则 5
1.2.5油烟净化室布置原则 5
1.2.6操作控制室布置原则 6
1.2.7 各部分尺寸确实定 6
1.2.8其他构件尺寸 7
2 降噪处理措施 7
2.1噪声源分析、环境原则以及降噪措施 7
2.1.1噪声源分析 7
2.1.2环境原则 7
2.1.3降噪措施 7
2.2 吸声措施 7
2.2.1吸声材料选择 7
2.2.2 吸声计算 8
2.3隔声处理 8
2.3.1隔声墙选择 8
2.3.2隔声门选择 9
2.3.3隔声窗选择 9
2.3.4组合构件隔声量设计 9
2.4房间内插入损失计算 10
3 通风方面设计 10
3.1风量估算 10
3.2轴流风机设计 10
3.3进气消声器设计 11
3.3.1尺寸计算 11
3.3.2 吸声棉安装 11
3.3.3进气消声器长度计算 12
3.3.4校核此时气流速度 12
3.3.5校核高频失效效率 12
3.3.6消声器与发电机组位置调整 13
3.4排气消声器设计 14
3.4.1消声弯头计算 14
3.4.2排气消声器尺寸计算及吸声棉布置 15
3.4.4排气消声器高度计算 15
3.4.5校核气流速度 15
3.4.6校核高频失效频率 16
3.5排烟消声器（油烟净化器）设计 16
4 隔振设计 17
5其他设备阐明 18
三、图纸 19

一、序言
1 设计任务
1.1 设计概况
某小区发电机房位置为楼盘 负一层 ，机房尺寸分别为：13 m×7.0 m×3.8m（不包括墙厚度）。机房内设卡特彼勒备用柴油发电机组一组，其型号为 300F ，其性能参数见表1。该柴油发电机组尺寸大小为 3800*1100*1904 ,发电机原始噪声为 90 分贝，噪声集中在中高频，规定到达国家Ⅱ类原则，即噪声应降为 60 分贝，噪声下降 18 分贝。
目前小区一般是2楼及2楼以上居住，考虑到发电机组工作噪声近来影响区域是2楼，从距离发电机组声源2米处传播到距离8米处时，声压级衰减量为，因此噪声下降量应为90-12-60=18dB。
本项目重要负责发电机组安装，机房环境保护工程制作与安装.

表1 柴油发电机性能参数
型号
备用功率
KW/KVA
主用功率
KW/KVA
净输出功率
KW
备用电流
（A）@380V
耗油量
柴油
L/h
机油
g/KWh
300F 3306
240/300
220/275
268
465
70
0.487
机油容量
汽缸数量
缸径
行程
工作容积
冷却空气量
排烟量
Kg
个
ml
ml
L
m3/min
m3/min
29
6
121
152
10.40
372
58.00
最大排气背压
燃气量
排烟温度
至少进风面积
至少排风面积
冷却水容量
发动机部分
散热器部分
Kpa
m3/min
0C
m2
m2
kg
kg
6.7
19
580
1.40
1.20
16.0
39.0
散热器实际排风尺寸
机组尺寸及重量

宽
高
长
宽
高
重量

mm
mm
mm
mm
mm
kg

1000
950
3800
1100
1904
3000

2 设计原则与根据与指导原则
2.1 设计原则与根据
2.1.1 《都市区域环境噪声原则》二类原则（GB3096-93）；
2.1.2 《大气污染排放原则》一级原则（GB4427-89）即林格曼一级；
2.1.2 发电机组安装手册。
2.2 设计指导原则
工程设计本着节省高效原则，在到达环境噪声容许原则前提下，充足运用机组现场条件，做到充足通风，保证机组正常、安全地运行。
3 治理目
根据国际GB3096-93《都市区域环境噪声原则》合用区域，该区域属规划中居住区，即二类功能区，昼间和夜间等效声级分别是60dB和50dB；因此该机房噪声治理目设定为：昼间和夜间等效声级分别是60dB和50dB。

二、设计阐明和计算书
1 发电机房间各功能区设计
1.1 发电机房间各功能区设计
发电机组布置一定要考虑到机组尺寸，并且要让其尽量地多通风与换气。
1.2 发电机房各功能区布置原则
1.2.1 发电机布置原则
发电机应尽量放于房间内部，有助于进气和排气，保持室内气流畅通，并且进气与排气一般是对角线方向，走过较长途径，带走较多热量，因此要选择好发电机摆放位置。
1.2.2 进风口、排风口布置原则
进风一般在房间下部，排出一般在房间上部，但也要考虑实际控制柜、油箱、观测室、排烟室安装需要。
1.3 排风室布置原则
为保证排风顺畅，发电机组距离墙壁至少有2.0米，并且排风室大小约为水箱体积2倍。
1.2.4 油箱室布置原则
油箱设置需靠近机器和大门以便于运送，为以便人进出每边至少留下0.5米空隙。此处油箱尺寸为1000mm×810mm×1260mm。
1.2.5 油烟净化室布置原则
发电机房在工作时产生黑色油烟气，故需考虑采用排烟管搜集所排出油烟，设一油烟净化器进行除油烟处理，并且由于排烟道辐射噪声重要是低频声为主，同步油烟净化器又起到抗性消声器作为，由于空间足够，因此单独设一排烟净化室，为以便人进入每边至少留下0.5米以上空隙。
排烟量从发电机组阐明收中查得，排烟净化器尺寸按进气流速为3-5m/s，停留时间为0.5-1 s，净化器高度考虑到搬运以便，不可太高，应不不小于1.5米。
1.2.6 操作控制室布置原则
在净化室旁边设置操作控制室，以便从外面观测到内部运行状况。
1.2.7 各部分尺寸确实定
按照整体空间布置，确定各部分尺寸，占地面积。（单位mm）
控制柜尺寸为： 1900×650×2200 油箱尺寸为： 1000×810×1260
油箱室尺寸为： ××3800 观测室尺寸为：4880××3800
排风室尺寸为：4880××3800油烟净化室尺寸为： ××3800
油烟净化器尺寸为：1130×570×1500
油烟净化器设计按空塔流速为3-5m/s，停留时间为0.5-1s计，由表1得排烟量为58m3/min=0.97m3/s，考虑到最不利状况，本设计取v=3m/s，t=1s。
油烟净化器高度考虑到搬运以便，不可太高，应不不小于1.5米，因此高H=v×t/2=3×1/2=1.5m；其横截面A=Q/v=0.97/3=0.32㎡，因此长宽尺寸定为：宽B==0.57m，长L=2B=1.13m.
房间布置草图见图1：

图1 柴油发电机房间布置草图

1.2.8 其他构件尺寸
门1尺寸： 1500××50 ；
门2（油箱室）尺寸：1200××50 ；
门3（净化室）尺寸为：1200××50 ；
门4（排风室）尺寸为： 1500×800×50 ；
门5（观测室）尺寸为：1200××50 ；
窗尺寸为：2500×800，距地面1.2m，距门1吸声棉1.028m
吸声材料衬贴时悬空高度：40mm
2 降噪处理措施
2.1 噪声源分析、环境原则以及降噪措施
2.1.1 噪声源分析
柴油发电机组噪声是由多种声源构成复杂声源。按照噪声辐射方式, 它可分为空气动力噪声、表面辐射噪声和电磁噪声。按照产生原因, 柴油机表面辐射噪声又可分为燃烧噪声和机械噪声。其中空气动力噪声为重要噪声源，包括进气噪声、排气噪声和冷却风扇噪声。
2.1.2 环境原则
此设计中机器原始噪声为90分贝，当地原则为60分贝，考虑到实际状况，设计所需要降噪量为18分贝，即本设计所需插入损失为18分贝。
2.1.3 降噪措施
降噪措施重要包括隔声，吸声、消声隔振。此设计中，隔声措施包括4个隔声门，一种隔声窗；吸声措施为隔声间贴多孔吸声材料；消声措施包括安装进气消声器，排气消声器，消声弯头，以及排烟消声器；隔振重要安装隔振垫。
2.2 吸声措施
2.2.1 吸声材料选择
本次设计选用吸声棉为面密度为100㎏/,厚度为5㎝玻璃棉。如下吸声棉均采用此类型吸声棉。各频率下对应吸声系数见表2。

表2 玻璃棉吸声系数
频率（Hz）
125
250
500
1000

4000
吸声系数（α0）
0.15
0.38
0.81
0.83
0.79
0.74

由公式得可计算其平均吸声系数

2.2.2 吸声计算
2.2.2.1 有关尺寸计算
查表1发电机组有关参数得散热器实际尺寸为1000㎜×950㎜=0.95㎡，由空间布置及各部分占地面积可得隔声间尺寸为8640㎜×6856㎜×3800㎜(除去墙厚度，其厚度在下面提出)
门1面积= 3㎡ 门2面积= 2.4㎡ 门3面积=2.4㎡
门4面积= 1.2㎡ 观测窗面积=2㎡
帆布软性连接部分面积= 0.95㎡
墙壁面积（不贴吸声棉部分）=8.64×0.5×2+6.856×0.5×2+8.64×0.04×2+6.856×0.04×2=16.74㎡
2.2.2.2 房间内平均吸声系数
房间平均吸声系数ɑ=（ΣɑiSi）/(ΣS总) （不考虑地面吸声，Si为房间内实际衬贴吸声材料面积；墙壁要考虑地面防潮处理所预留高度0.04m，尚有天花上吊顶为0.5m，ΣS总为房间总面积，不管有无衬贴吸声材料）
ΣS总= 8.64×3.8×2+6.856×3.8×2+6.856×8.64×2=236.24㎡，
ΣɑiSi=0.62×（236.24-3-2.4-2.4-1.2-2-0.95-16.74-8.64×6.856）=91.95㎡（本设计采用同一种吸声棉）
故ɑ=（ΣɑiSi）/(ΣS总)=91.95/236.24=0.39
2.3 隔声处理
2.3.1 隔声墙选择
查《环境噪声控制工程》P157表8-2，选用双层1厚铝板(中空70)安装在两面原有尺寸为8.64m*3.8m外墙，其平均隔声量为30dB；选用60厚砖墙（表面粉刷）+60中空+60厚砖墙（表面粉刷），作为此外两堵尺寸为6.856m*3.8m隔声墙，其平均隔声量为38dB。（由于隔声量跟所需相比较大，故背面隔声构建隔声量选择可相对减少，以满足规定）
2.3.2 隔声门选择
查《环境噪声控制工程》P159表8-3选用无橡皮条密封双层门，4mm厚胶合板+40mm后空腔+4mm后胶合板，平均隔声量为23.3dB。
2.3.3 隔声窗选择
查《环境噪声控制工程》P164表8-4选用无乳胶条双层钢窗，5㎜厚玻璃，45㎜空腔，平均隔声量为18.2dB。
2.3.4 组合构件隔声量设计
由于开有四个门，一种窗户，因此房间内隔声量低于墙壁隔声量，不考虑地面和天花板隔声，房间总隔声量为TL=（TL：取材料在6个频率下平均隔声量.）
各组合构件有关量，见表3。

表3 各组合构件有关量
组合构件
面积㎡
平均隔声量TL/dB

隔声门1
3
23.3
0.0140
隔声门2
2.4
23.3
0.0112
隔声门3
2.4
23.3
0.0112
隔声门4
1.2
23.3
0.0056
隔声窗
2
18.2
0.0303
墙1（不考虑门窗）
62.66
30
0.0627
墙2（不考虑门窗）
44.11
38
0.0070

故=3+2.4+2.4+1.2+2+106.77=117.77㎡

=0.142
房间内总平均隔声量 ==10lg（117.77/0.142）=29.2dB
2.4 房间内插入损失计算
本设计规定房间总插入损失为18dB。为了校核能否满足环境保护规定，房间总插入损失为IL=10lgα+TL=10lg0.39+29.2=25.2dB>18dB故满足环境保护规定。由于隔声墙、隔声门和隔声窗资料有限，本次设计已尽量选用平均隔声量最小材料，但校核计算房间总插入损失25dB仍然比设计规定18dB大诸多而导致不必要却无法防止挥霍。
3 通风方面设计
3.1 风量估算
由表1有关参数可得，散热所需要空气量Q1=372 /min。
房间换热所需要空气量 Q2可通过房间对通风规定求出，自然进风：1 -2次/min,强制进风：3-4次/min。本设计按自然进风来计算，因此根据风速为1次/min来估算，房间体积（减去吸声棉厚度）为（8.64-0.1）×（6.856-0.1）×（3.8-0.5-0.05）=187.5，则Q2=1×V/min=1×187.5=187.5/min<372 /min,故本设计进、排气消声器风量确定为372/min=22320/h。
3.2 轴流风机设计
根据排风量选择轴流风机， Q2为22320/h，故选择上虞市明新通风设备有限企业（企业网址：  

表4 T40-8轴流风机性能参数表
机号
转速（rpm）
叶片角度
风量（/h）
全压（Pa）
配用电机
轴功率
KW
噪声dB（A）
重量㎏
型号
功率kW
8
1450
20
23699
335
YSF112M-4
4
3.29
80
12.8

图2 T40-8轴流风机安装尺寸

表5 T40-8轴流风机安装尺寸表
D1
D2
D3
D4
M1
M2
N1
N2
H
L
n-Φa
Φb
810
859
900
920
437
375
600
480
490
500
16-Φ13
Φ16

3.3 进气消声器设计
3.3.1 尺寸计算
进气流速一般为5-6m/s，可确定横截面积，根据安装位置确定高度，即可确定宽度尺寸；
本设计选用流速v=5m/s，Q=372/min=6.2/s ，
则横截面积A=Q/v=6.2/5=1.24㎡
房间高度为3.8m，控制柜高度为2.2m，进气消声器距天花板预留0.2m，距控制柜为0.6m，故进气消声器高度H=3.8-2.2-0.2-0.6=0.8m，宽度B=A/H=1.24/0.8=1.55m。
3.3.2 吸声棉安装
根据每150-200mm间距来安装吸声棉从而确定所装吸声棉块数。
本设计选用150㎜间距来安装吸声棉，故吸声棉块数n=1.55/0.15=10.33，取10块，其中8块为双层0.05m厚吸声棉安装在消声器里面，此外2块为单层0.05m厚吸声棉安装在消声器两端，棉总厚度d=18×0.05=0.9m；
校核进气消声器宽度B’=1.55+0.9=2.45m；消声器两端及上下均安装吸声棉，故一共提成9个小室，则吸声棉实际间距为1.55/9=0.172m；H’=0.8+0.05*2=0.90m，则其横截面积A’=2.45×0.90=2.205㎡
3.3.3 进气消声器长度计算
根据轴向声衰减公式,得进气消声器长度，
式中：D—进气消声器消声量；
L—消声器横截面中铺设吸声材料边长总和，m；
α0—垂直入射吸声系数；
—消声系数。
其中，消声系数与无规入射时材料平均吸声系数换算关系使用《环境噪声控制工程(第二版)》P258经验关系，则为0.62对应为0.53。
L为吸声材料有效周长，消声器两边及上下均安装吸声棉，L=0.8×18+0.172×2×9=17.5m，S为气流所通过有效截面积，S=0.172×0.8×9=1.24㎡。
本设计规定进气消声量为18dB，
故进气消声器长度=2.46m。
3.3.4 校核此时气流速度
衬贴吸声棉后，其气流所通过有效截面积=0.172×0.8×9=1.24㎡，
此时气流速度v=Q/=6.2/1.24=5m/s<9m/s，故合适。
3.3.5 校核高频失效效率
当声波频率越高，传播方向性越强。对于一定截面积气流通道，当入射声波频率高到一定程度时，由于方向性很强而形成“声束”状传播，很少接触帖附在管壁吸声材料，消声量明显下降，当频率高于失效频率时，每增高一种倍频道其消声量约下降1/3，因此重要声频区须不不小于高频失效频率。
高频失效频率为：fn=1.85C/D，此进fn应不小于500Hz。
C为声速340m/s，D是小室边长平均值为（0.172+0.8）/2=0.486m；故fn=1.85C/D=1.85×340/0.486Hz=1294Hz>500Hz，符合规定。
3.3.6 消声器与发电机组位置调整
此时进气消声器最右边应为发电机组最左边，以保证气流充足将热量带走，若无法到达此规定，可以调整观测室和排烟室尺寸，将房间墙壁往左移，或将控制柜放入观测室增长进气消声器高度以缩短其宽度；并且还要保证进气消声器出气位置位于发电机组边线上，以利于气流有效地带走发电机组表面热量；若无法保证则需调整进气消声器高度或者与发电机组安装位置等来到达规定。
综合以上成果：进气消声器详细尺寸为：2.46m×2.45m×0.9m（包括吸声棉）。
其宽度为2.45m，为了防止固体传音所导致噪声，进气消声器距观测室墙应有一定距离，调整进气消声器距其左边隔声墙2.13m，调整机组距排气消声室墙距离为0.26m，此时进气消声器最右边为机组最左边，符合条件。
其长度为2.46m，调整机组距后墙吸声棉约为3.3m，此时进气消声器出气位置位于发电机组边线上。其他尺寸均符合规定（机组中心线向门1方向偏离排气消声器中心位置约1.4m）。
其高度为1.1m，此时距天花板0.2m，距控制柜（高度2.2m）0.3m（包括外吸声棉）。符合规定。
进气消声器大样图见图3：

图3：进气消声器平面图（上）及立面图（下）

3.4 排气消声器设计
排气消声器消声量+消声弯头消声量=房间所规定插入损失
3.4.1 消声弯头计算
查《钢铁企业采暖通风设计手册》P880页表11-27，选用“无导流片方形弯头”，弯头前后内衬，风管宽度为1.0m，其对应各频率下隔声量如下表：

表4 消声弯头各频率下消声量
频率（Hz）
63
125
250
500
1000

4000
8000
消声量（dB）
1
6
12
14
16
18
18
18

弯头平均消声量为

其安装状况根据排气由机组高度决定。
3.4.2 排气消声器尺寸计算及吸声棉布置
3.4.2.1 风量估计以及横截面积确实定
由3.1可知排气消声器气量约等于进气量，即Q=372/min=6.2/s，
取v为5m/s ，故排气横截面积A=Q/v=6.2/5=1.24㎡。
3.4.2.2 吸声棉布置
取双层厚度为0.05m吸声棉，两端左右均无吸声棉，设块数为n，则消声室共提成n+1个小室，间距为0.15m，故有0.1×n+0.15×（n+1）=7-2-0.12=4.88，解得n=18.92，取19，即有38块棉,20个小室，每个小室精确距离为（4.88-0.1×19）/20=0.149m，
综上计算，排气消声器通气管道 =2×0.149×20=5.96㎡。
3.4.4 排气消声器高度计算
根据轴向声衰减公式,得排气消声器高度，
式中：D—进气消声器消声量；
L—消声器横截面中铺设吸声材料边长总和，m；
α0—垂直入射吸声系数；
—消声系数。
由3.3.3可知，为0.62对应为0.53。
L为吸声材料有效周长，由于选用双层吸声棉，两端左右均无吸声棉，L=2×19×2=76m，S为气流所通过有效截面积，S=0.149×2×20=5.96㎡。
本设计规定消声量为18-12.9=5.1dB，故进气消声器高度=0.735m
故排气消声器最终尺寸为4880㎜×㎜×735㎜
3.4.5 校核气流速度
通过衬贴吸声棉后，其气流所通过有效截面积为=5.96㎡
此时气流速度v=Q/=6.2/5.96=1.04m/s<9m/s，满足降噪规定。
3.4.6 校核高频失效频率
如3.3.5得fn=1.85C/D
D=（2+0.149）/2=1.0745m
fn=1.85C/D=1.85×340/1.0745=676Hz>500Hz，符合规定。
排气消声器大样图见图4：

图4 排气消声器平面图（左）和剖面图（右）

3.5 排烟消声器（油烟净化器）设计
尾气处理措施：净化器设计
消声器风量计算可根据产品阐明书上查取管道中气体流速一般为14-15m/s，选择合适排气管。本设计取14m/s，据表一可得排烟量58/min=0.97/s，则排气管横截面积A=Q/v=0.97/14=0.069m2,即排气管管径D===0.296m,取300mm。
排气管隔振和隔热处理（保温层设计）此处略；排烟净化器尺寸按空塔流速为3-5m/s，停留时间为0.5-1 s，计算过程见1.2.7 ，计算出油烟净化器尺寸为1130×570×1500。
综合以上成果：排气管管径为300mm；排烟消声器（油烟净化器）详细尺寸为：1130×570×1500。
4 隔振设计
本设计机组重量W=3000kg，运载负荷为其自重1.25倍，所选隔振垫一般为双数，被隔振机组电机转速为1500r/min，则风机振力基本频率为1500/60=25HZ，隔振效率为90%，故Tf=0.1。
根据电机转速1500r/min和Tf=0.1,查《环境噪声控制工程》P212页图10-8隔振设计图，查得本设计机组静态压缩量x=0.5cm，机组固有频率fo=7Hz。参照阳江环境保护设备企业产品阐明书所选用隔振垫为DJ系列橡胶隔声器，采用6点支撑，则每点平均荷载为3000×1.25/6=625N，据此选择DJ1-70隔振器，参数及安装尺寸分别如表6，图5所示。（f/fo=1.4～1.9）

表6 产品技术特性规格参数
型号
重要尺寸（mm）
重量（kg）
载荷范围（N）
压缩量（㎜）
垂向固有频率(Hz)
D
H
M
d1
d2
DJ1-70
86
35
12
70
30
0.28
700～1200
2.0～7.0
13.5～10.0
注：阻尼比：0.15±0.02c/cc，工作温度：-5～+50℃

图5

5 其他设备阐明
5.1 护面板为镀锌穿孔钢板，板厚1mm，孔直径为5mm，穿孔率>20％；
5.2 吸声棉固定用铝合金菱形压网：
5.3 防爆灯管在隔声室安装2支，排风室、尾气净化室、油箱室各安装1支；
5.4 预留1.5ｍ×2.5ｍ空间安装电控柜和电缆；
5.5 地板采用防火吸声地面漆，厚2～3mm;
5.6 天花上吊装液体CO2灭火喷林和温度与烟度感应报警器。
6 工程预算
本设计工程预算见表7。

表7 设备与材料表
设备与材料
规格
单位
数量
单价
总价
柴油发电机
卡特彼勒备用柴油发电机组300F
台
1

轴流风机
型号为T40-8
台
2

玻璃棉
密度为100㎏/m3，厚度5mm
㎡
225.17

隔声墙1
60厚砖墙+60中空+60厚砖墙
㎡
44.11

隔声墙2
双层1厚铝板(中空70)
㎡
66.66

单层一般墙
120mm砖墙
㎡
15.2

铝合金菱形压网
60mm×60mm
㎡
247.39

无橡皮条密封双层门
×1200×50（㎜）
扇
2

无橡皮条密封双层门
×1500×50（㎜）
扇
1

无橡皮条密封双层门
1500×800×50
扇
1

无乳胶条双层钢窗
5mm厚玻璃，45mm空腔；
2502500×800
面
1

无导流片方形弯头
弯头前后内衬，风管宽度1000mm，半径mm
个
1

护面板
板厚1mm，孔直径5mm，穿孔率>20％，600mm╳600mm
块

防爆灯管

盏
5

地面漆

其他费用

总价

三、图纸
发电机房平面图及剖面图，比例1：1，见附图1和附图2。