小功率汽油發(fā)電機組的低噪聲技術(shù)改造
 
1對原機組噪聲的測量分析
 
汽油發(fā)電機組排氣噪聲往往比機械振動噪聲、燃燒噪聲和進、排氣噪聲等高出10dB以上，因此控制其排氣噪聲是降低發(fā)電機組噪聲的關(guān)鍵j。以LL5GF一3型汽油發(fā)電機組作為對象，對其各個面1米距離處的聲壓級和原裝消聲器的消聲效果進行了測量。測量所用儀器為丹麥B&K2260型聲學測量系統(tǒng)，測量方法和步驟均符合相關(guān)國家標準。

原機組工作時各個面均有寬頻噪聲，其中發(fā)動機側(cè)噪聲高，其次是控制面板側(cè)和缸頭側(cè)，消聲器出口所在的發(fā)電機側(cè)聲壓級低。分析其原因，發(fā)動機側(cè)有飛輪進氣機構(gòu)，其機械噪聲和空氣擾動噪聲很大；發(fā)電機側(cè)雖然有排氣噪聲，但由于原裝消聲器的存在，其噪聲值已明顯下降，在原機組工作時并不是噪聲大的了。
 
原機組空管時1m處的噪聲聲壓級高達113dBA，而且在31.5Hz一8000Hz頻率范圍內(nèi)的噪聲聲壓值均高于75dBA，其中在高頻段的2000Hz和4000Hz處存在兩個峰值101.8dBA和102.8dBA，在低頻率段的250Hz處存在一個89.3dBA。機組原裝消聲器具有比較好的低頻消聲效果，在500Hz以下的頻率范圍內(nèi)其消聲量超過了20dBA，各頻率噪聲均降為70dBA以下，這一點是很難得的。但在500Hz以上的頻率范圍內(nèi)，原裝消聲器的消聲量明顯不足，只有10dBA左右，致使人耳感覺十分敏感的500Hz一8000Hz的高頻范圍噪聲高達80dBA左右。因此，雖然原裝消聲器的低頻消聲效果很好，但由于高頻噪聲過高，原機組工作時消聲器出口所在的電機側(cè)1米處聲壓級仍有90.4dBA，距離低噪聲發(fā)電機組的要求（大噪聲方向1H1處聲壓級~80dBA）相差甚遠。
 
對原消聲器進行結(jié)構(gòu)解剖分析表明，機組原裝排氣消聲器全部采用抗性消聲結(jié)構(gòu)，且消聲頻率與機組的排氣噪聲頻譜峰值頻率匹配較差，對人耳較為敏感的高頻噪聲的降噪量不夠大，加之消聲器容量不夠，導致其消聲量有限，無法滿足低噪聲發(fā)電
 
機組對消聲器的要求，成為低噪聲發(fā)電機組研制的一個瓶頸。
 
2改造的技術(shù)路線
 
（1）飛輪進氣機構(gòu)的機械噪聲和空氣擾動噪聲、機組表面振動造成的噪聲等在數(shù)值上超過了排氣消聲器側(cè)，可采用將機組用具有隔聲和吸聲作用的隔聲罩封閉的辦法得到較好的解決；
 
（2）由于機組工作時不斷向周圍散發(fā)大量的熱，機組封閉后很容易造成封閉空間內(nèi)的熱量堆積，從而影響機組的正常工作，因此必須對機組主要散熱部件進行良好的隔熱處理，使其與封閉空間相對隔離，還要對機組的封閉空間進行良好的通風
 
散熱處理，將機組封閉空間內(nèi)堆積的熱量及時排出；
 
（3）原消聲器高頻消聲量明顯不足，導致機組噪聲過高，由于排氣消聲器的出口直接與外界相通，因此必須對排氣消聲器進行重新設(shè)計，提高其消聲量，否則達不到機組的低噪聲設(shè)計要求。
 
3隔聲罩設(shè)計
 
3.1隔聲板設(shè)計
 
要達到機組大噪聲方向1m處聲壓級~80dBA的設(shè)計要求，各個面的降噪量要達到15dBA以上，考慮到隔聲板上必須設(shè)置通風散熱口，因此隔聲板的隔聲量要留有較大的余量。2arm厚冷扎鋼板的理論隔聲量達到30dBA以上]，能滿足上述的隔聲要求。但鋼板表面較致密，容易造成封閉空間內(nèi)聲波的多次反射而形成嚴重降低隔聲罩性能的駐波。防止形成駐波的措施一是在鋼板內(nèi)側(cè)設(shè)置一定厚度的阻尼材料，形成自由阻尼結(jié)構(gòu)，提高鋼板衰減聲能量的能力；二是在內(nèi)側(cè)鋪設(shè)波浪形吸聲材料，波浪形材料與平板材料相比具有更大的吸聲面積，吸聲效率更高，能有效減小聲波的多次反射。
 
考慮到以上因素，隔聲板外層采用2mm厚冷扎鋼板，鋼板上設(shè)置一定厚度的阻尼材料，隔聲板內(nèi)層鋪設(shè)波浪形吸聲材料。
 
3.2通風散熱設(shè)計
 
汽油機的缸頭和排氣消聲器是發(fā)電機組大的熱源。測量數(shù)據(jù)表明，滿負載時缸頭排風溫度為60~C左右，而排氣消聲器出口的排氣溫度高達400oC以上，消聲器表面溫度也超過了200℃。原機組飛輪進氣機構(gòu)吸人外界冷空氣對高溫的缸頭進行冷卻，產(chǎn)生的熱風通過缸頭下部的散熱翅片排出。排氣消聲器表面積較大，其熱量直接散發(fā)到外界空氣。機組封閉后，為了降低缸頭和排氣消聲器向封閉空間內(nèi)的散熱，設(shè)計了具有隔熱和吸聲功能的風道，將缸頭和排氣消聲器與機組封閉空間隔離開，利用機組本身的氣流結(jié)構(gòu)，用缸頭排出的溫度相對較低的空氣對高溫的排氣消聲器進行冷卻，產(chǎn)生的熱風排到外界空氣。隔熱材料具有多孔結(jié)構(gòu)，兼具隔熱和吸聲的功能。缸頭和排氣消聲器風道截面結(jié)構(gòu)如圖3所示。
 
機組飛輪進氣機構(gòu)進氣口、兩個離心式風機的進排氣口、軸流風機進氣口和缸頭一排氣消聲器風道的排風口均設(shè)置在隔聲罩上，為了防止機組噪聲通過這些進、排氣口對外輻射，造成整個隔聲罩設(shè)計的失敗，在每個進、排氣口部均設(shè)置迷宮形風道，風道內(nèi)表面鋪設(shè)多孔吸聲材料和隔聲板，隔聲板外表面的風道口設(shè)置百葉窗，不僅美觀而且減少了噪聲的泄漏。
 
4消聲器設(shè)計
 
通過對機組排氣噪聲頻譜的分析，機組排氣消聲器采用阻一抗復(fù)合結(jié)構(gòu)，阻性消聲結(jié)構(gòu)主要用于消除高頻噪聲，穿孑L管穿孔率均大于20％，吸聲材料采用耐熱性好的無堿超細玻璃棉。阻性消聲器需要的空間較大，小型發(fā)電機組由于體積的限制難
 
以滿足。為了彌補阻性消聲結(jié)構(gòu)消聲量的不足，針對1000Hz、2000Hz、4000Hz三個峰值頻率設(shè)計抗性消聲結(jié)構(gòu)，適當擴大原裝消聲器的擴張比，提高高頻消聲量。針對125Hz一500Hz的強低頻噪聲，以250Hz為中心頻率，設(shè)計共振式消聲結(jié)構(gòu)，消聲頻率范圍覆蓋125Hz一500Hz，其設(shè)計消聲量≥15dBA。新設(shè)計的消聲器體積較原裝消聲器大，為了滿足發(fā)電機組體積小的要求，消聲器分為兩個單元，兩個單元上下排列，用彎管進行串聯(lián)連接。
 
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