发电机房噪声与振动控制分析

发电机房噪声与振动控制分析

蔡伟强

（厦门嘉达声学技术有限公司厦门361009）

摘要：本文针对发电机组使用过程所产生噪声与振动问题，从发电机房的围护结构隔声分析、墙体、屋顶、隔声门设置以及发电机房进气口噪声、出气口噪声、排气烟管噪声、孔洞与缝隙对围护结构隔声的影响进行分析，并提出相应的措施。

关键词：发电机；隔声；吸声；消声；隔振

发电机组的主要噪声源是内燃机的排气噪声、进气噪声、冷却风扇噪声、燃烧噪声、机械噪声和电磁噪声等，噪声频带宽，声级高。发电机组的各种噪声、振动及其混响，导致发电机房内的噪声声级达100dB（A）～125dB（A）。机组运行的噪声振动，通过发电机房的围护结构、墙体、门窗，进风口、出风口、排烟口等传播途径，对周围声环境造成影响。相邻建筑的噪声声级远超过了《民用建筑隔声设计规范》GB50118-2010、《声环境质量标准》GB3096规范要求。如果没有采取必要的降噪措施，将影响发电机组的正常使用。

一、机房围护结构隔声设置

1.1噪声声级与围护结构隔声量分析

由于机房内噪声声级可达100dB（A）以上，根据《建筑隔声评价标准》GB/T50121-2005，建筑构件空气声隔声性能分级为1级～9级，9级为最高级，可以满足≥60dB的空气声隔声性能，但是，相比机房内的高噪声声级，仍然无法满足隔声要求。

1.2提高围护结构隔声量

机房设置双层120mm的实心砖墙，之间留有150mm空腔，实心砖墙二面抹灰，基础分开，可满足65dB的空气声隔声量。当机房的单层墙体已经建成，在单层墙体内增设一层轻质隔墙。在原墙体外设置独立C型轻钢龙骨，在龙骨外安装阻尼隔声板，阻尼隔声板与龙骨之间宜设置弹性垫片，在双层墙之间的空腔中放置吸声材料，双层墙的空气层之间应避免固体的刚性连接──声桥。机房顶棚设置隔声吊顶，顶棚设置镀锌方管，镀锌方管与建筑结构顶棚设置减振吊杆，中间空腔填充多孔吸声材料。内层安装一层阻尼隔声板，阻尼隔声板与镀锌方管之间宜设置弹性垫片，镀锌方管与墙面之间留有缝隙，使用结构胶填堵。形成独立的隔声吊顶。

1.3隔声门设置

为提高隔声门的隔声量，可采用不同面密度的材料组成多层复合结构门扇时，在板材上涂刷阻尼材料以抑制板的振动和结构噪声辐射；在门扇的空腔中填充吸声材料；门框、门楣和门槛与墙洞间要浇灌满混凝土或填充物，不允许空鼓和缝隙。如果隔声门隔声量不能满足设计要求，设置双层隔声门的门闸是合理的选项。采用双道隔声门，并加大双道门之间的空间，做成门斗形式以形成声闸，同时在门斗的各个内表面做吸声处理，以产生附加隔声量。

1.4孔洞、缝隙隔声设置

在围护结构中如对墙上及地沟屋顶上的开孔，留孔穿管不加以严密堵塞，就会使整体围护结构的隔声能力大为降低，如果墙上的孔洞较入射声波的波长为大，则声能就会全部透射出去。透过的声音多少视孔形和墙厚而定，缝的长度和宽度愈大，透过的声音愈大。

二、吸声结构设置

2.1墙体、顶棚设置吸声结构

在机房的墙体、顶棚设置吸声结构，如使用轻钢龙骨、内设玻璃棉、岩棉等吸声材料，设置玻璃布防止碎屑析出，外设镀锌穿孔板或钢丝网护面。墙体、顶棚安装珍珠岩吸声板也能获得较好的吸声效果。

2.2机房设置空间吸声体

空间吸声体系一种分散悬挂于建筑空间上部，用以降低室内噪声或改善室内音质的吸声构件。由于空间吸声体有多个表面吸声，在投影面积相同的情况下，相当于增加了有效的吸声面积和边缘效应，再加上声波的衍射作用，有效吸声面积是空间结构六面体，效果是安装在墙面2倍以上。

2.3机房内壁设置吸声喷涂

发电机房的吸声喷涂应使用无机吸声喷涂（玻璃纤维、矿物棉等）。吸声喷涂采用喷涂设备进行施工，高效率机械自动化施工作业，总的施工效率得到显著提高，尤其适用于大面积，异形物体的处理。产品可直接喷涂于钢结构、混凝土等介质上，可以在任意复杂（异型）结构或管线、吊挂件、密集区域。即使是施工人员很难到达的空间，均可轻松喷涂施工。

三、进出风消声设置

3.1通风换气散热系统分析

柴油发电机组在正常工作的时候需要有足够的新风供应，一方面保证发动机的正常工作，另一方面要给机组创造良好的散热条件，否则机组无法保证其使用性能。进风通道的作用是：保证发动机的正常工作以及给机组本身创造良好的散热条件。机组的进风通道必须能够使进风顺畅进入机房，但同时机组的机械噪声、气流噪声也会通过这个进风通道辐射到机房外面。

3.2进风消声器设计

为了满足足够的新鲜空气供给柴油机冷却和燃烧，同时，降低进风风阻。机房进气口应考虑有足够的进气面积，安装消声装置应以降低中低频噪声为主的消声元件。在进气的通道设置片式阻性消声结构（金属穿孔板饰面内填超细玻璃纤维吸声棉）及进气膨胀室，组成一个多级阻抗复合式消声装置，即可获较大的消声量。对于进气消声器的有效进风通道面积计算，要在发电机组冷却风扇风量及排气口风量的基础确定进风风量，要求进气口风速不高于6m/s。

3.3出风消声构件设置

发电机组冷却风扇出风往往通过风井排出，应根据冷却风扇的风压压头余量，在井道内设置阻性消声构件与抗性消声构件组成阻抗消声结构，多个阻抗消声结构在风井井道内连续设置，同时，在风井地面部分的风口设置阻抗消声结构及防雨百叶、防鼠网。进、出气口分设不同方向，防止形成短路影响机组的正常运行。

3.4排气噪声降噪设计

柴油发电机组的排气消声器的出气口通常通过专门排烟竖井排外建筑物上方。排气消声器是使用抗式消声器，从排气消声器出口处的声级可达90dB（A）以上。排气噪声不做处理，将影响排烟竖井周边的建筑声环境。

同时，柴油发电机组燃烧时除了会产生大量热气外，还会产生大量燃烧废气。据有关资料显示，柴油发电机组在运行过程中，每产生1千瓦小时的电能，大约会产生二氧化流3.7克，一氧化氮1.5克，二氧化碳860克，还有因为燃烧不充分所产生的积碳，如果对废气不加以处理而任由其排放，对环境产生污染，达不到环保要求。这些废气必须经过专门处理后，才能由专用的排烟竖井排至空气中。

四、机组隔振设计

4.1振动传播分析

柴油发电机旋转运动中的不平衡质量是导致发电机振动扰力的基本条件。不平衡质量主要是由旋转运动部分的叶轮或转子、轴承和联轴器（或槽轮）等，在加工制造和安装中存在的初始质量不平衡和材质不均匀造成的。如果发电机组与地基之间是刚性连接，设备运转时，旋转运动部件的不平衡产生使旋转机械的交变干扰力=，便会传递至地基，由地基向四周传播，引起周边设施的振动，产生噪声；同时，地基也对设备产生反作用力，可能使设备运转失衡，产生噪声。

4.2基座隔振结构

从旋转机械隔振动力参数设计的相关公式中可得知，设置隔振器的自激振动系统的激振力传递的幅值与隔振系统质量（参振质量）m1、振源设备质量m0的呈反比例关系，由于振源设备m0是不变值，如果在主机机座增设与主机机座刚性联接一刚性质量块，将系统总体质量（参振质量）m1成为可变值，额外刚性质量块的重量愈大，激振力传递的幅值愈小。在机座下面设刚性质量块可以提高整体重量和刚性，降低设备系统的振幅，也可降低设备的重心，可以减少机组的偏心，增加机组的刚性以满足各弹性支承点的受力均衡为目的。

参考文献：

[1]GB50118-2010民用建筑隔声设计规范[S].

[2]马大猷噪声与振动控制工程手册[M]北京机械工业出版社2002.9

作者简介：

蔡伟强（1989-）男，汉族，福建省晋江市人，研究方向：噪声与振动控制，