柴油发电机的主要噪声源有哪些

 

 

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 摘要：柴油发电机组的噪声主要来源于柴油发电机（包括燃烧噪声、机械噪声、进气噪声、排气噪声、风扇噪声和表面辐射噪声等）和发电机（包括气动噪声、机械噪声、电磁噪声和传动噪声等）两大部分，如图1所示。要降低发电机组噪声，需要对主要噪声源进行控制，准确地找出主要声源是控制的关键。

图1  柴油发电机组的主要噪声源

柴油发电机的主要噪声源

柴油发电机噪声由气体动力噪声（进气噪声、排气噪声、冷却风扇噪声）、燃烧噪声和机械噪声（活塞敲击噪声、配气机构噪声、齿轮噪声等）3部分组成。

通过分解试验，可以测定各主要噪声源的强弱。对最强的噪声源采取降低噪声的措施，是噪声控制的关键。

柴油发电机噪声，一般用距其表面1m处的平均A计权声压级测量。测定时排气噪声通常不包括在内，测定值要换算到自由声场条件。现代柴油发电机的噪声级一般为80～100dB（A）。通常柴油发电机噪声较汽油机高，非增压柴油发电机噪声较增压柴油发电机高，风冷柴油发电机较水冷机高，且噪声随转速及强化程度的提高而增加。根据试验的统计资料，不同类型的柴油发电机，在标定工况下的整机噪声，可用下列公式估算。对于非增压直喷式柴油发电机：

Lp＝30lgn＋501gd－101.8 [dB(A)]

对于增压直喷式柴油发电机：

Lp＝401gn＋501gd－137.1 [dB(A)] 

对于非增压非直喷式柴油发电机：

Lp＝43lgn＋601gd－174.5 [dB(A)]  

式中 n——发动机转速，r/min；

d——发动机气缸直径，mm。

上述公式适用于4～6缸柴油发电机，误差在2dB（A）以内。可参照GB 8194-87 估算噪声功率。

 

1．进排气噪声

进、排气噪声是柴油发电机最强的噪声源。对非增压柴油发电机来说，排气噪声最强。对增压柴油发电机来说，进气噪声往往超过排气噪声而成为最强的噪声源。

进气噪声的主要来源如下。

i．空气在进气管中的压力脉动，产生低频噪声。

ii.空气以高速流经进气门的流通截面，产生高频的涡流噪声。

iii.增压柴油发电机增压器压气机的噪声。

iv.二冲程柴油发电机扫气泵的噪声。

排气噪声的主要来源如下。

i．废气在排气管中的压力脉动，产生低、中频噪声。

li.排气门流通截面处的高频涡流噪声。

进、排气噪声中最强的主要低频成分的频率由下式决定

式中 k——谐波次数，k＝1,2,3，···；

n——发动机转速，r/min；

i——气缸数；

τ——冲程数，四冲程τ＝4，二冲程τ＝2。

排气管长度对排气噪声的强度和频谱有很大影响，当排气管长度l与转速n符合下式时，气流在排气管中发生共振，使排气噪声大大加强，即

式中 k＇——排气管内波动的谐波次数，k＇＝1,2,3，···；

C_r——排气管中的声速，m/s。

 

2．燃烧噪声

燃烧噪声是内燃机的主要噪声源。气缸内可燃混合气燃烧而引起气体压力周期性的急剧变化，使活塞、气缸盖、气缸体、连杆、活塞销、曲轴等零件受到冲击载荷，而引起结构振动和噪声。影响燃烧噪声的主要因素有结构因素、运转因素和其他因素。

①结构因素 燃烧室结构形式及整个燃烧系统的设计对压力升高比、最高爆发压力及气缸压力频谱曲线有明显影响，因而影响到所产生的噪声。一般直喷式燃烧室中开式燃烧室的噪声最高，球形燃烧室噪声较低，而间喷式燃烧室的噪声最低。

燃烧噪声通过柴油发电机气缸套、机体、气缸盖等结构件而传播到外界。由于这些结构件的刚性较高，自振频率处于中、高频范围，低频成分不能顺利地传出，因此，人耳听到的燃烧噪声主要成分属于中、高频范围。

燃烧噪声通过曲柄连杆机构而传递。减小气缸直径和增大活塞行程，即在气缸工作容积不变的情况下采用较大的S/D值，可有效地减小燃烧噪声的传播。

②运转因素 噪声随转速与负荷的变化而变化。一般直喷式柴油发电机噪声随转速和负荷增加而增加，间喷式柴油发电机则增加较少。

③其他因素 如柴油发电机的喷油时间、燃油品质、混合气质量以及各种影响压力升高比的因素均会影响燃烧噪声。

 

3．机械噪声

由于在柴油发电机内部各零部件间作用力发生周期性的变化并相互撞击，因而导致表面振动产生噪声。机械噪声随转速的提高而迅速增强。产生机械噪声的主要零部件有活塞、气缸盖、气缸体、气缸套、连杆、活塞销、曲轴、配气机构、传动齿轮、喷油泵等，因此这些零件的设计、制造质量以及材料的选用对噪声都有重要影响。柴油发电机的结构刚度、转速和运动件间隙是机械噪声的主要影响因素。

①活塞敲击噪声 活塞对气缸壁的敲击往往是柴油发电机最强的机械噪声源。产生活塞敲击噪声的原因是活塞与气缸壁之间有间隙，以及作用在活塞上的气体压力、惯性力和摩擦力作周期性的变化。敲击不但在上止点和下止点附近发生，而且也发生在活塞行程的其他位置上。

②气门机构的噪声 低速及中速柴油发电机气门机构的噪声并不突出，但高速柴油发电机及汽油机气门机构的噪声则是重要的机械噪声源。产生气门机构噪声的原因是：①由于气门间隙的存在，当气门开或闭的瞬间，挺柱与推杆、推杆与摇臂及摇臂与气门的接触点上，要发生敲击；②气门落座时，气门与气门座之间也要发生敲击；③气门机构本身在上述周期性的撞击力作用下产生振动，甚至在高速时会产生气门的跳动。

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