负荷对康明斯发电机振动噪声的影响

导读：柴油发电机组作为备用电源已广泛应用于电信、邮局、银行、图书馆、医院、宾馆等部门。普通发电机组正常工作时排出的废气对环境污染严重，如果不做机房隔音降噪工程，其噪声会很大，距机组1m处的噪声声压等级为95dB(A)～110dB(A)，机组运行时产生的废气和噪声给城市环境带来了严重的影响。康明斯针对发电机组环境污染问题，提出了一套整改措施，以期降低机组排放产生的污染，促进康明斯发电机组的推广应用。

环保降噪发电机组组成发电机组主要由柴油机、发电机、排气净化装置、控制系统、降噪箱体等组成。排气净化装置是环保降噪型发电机组的关键组成部分之一。发电机、排气净化装置、控制系统全部安装在具有特殊设计的降噪箱体内部，静音箱体设有进出风口，在箱体侧面有发电的输出和控制窗口，设有手动的操作控制功能，方便在箱体外的操作和监视。环保降噪型发电机组排气净化装置的设计排气净化装置主要由碱性吸附片、活性炭吸附片、负离子吸烟器等组成，它们合并安装在烟气净化箱内。为了防止热辐射， 在烟气净化箱和消音器外均设隔热吸音层，以达到隔热降噪效果。排气净化装置设计采用了国内和行业先进的环保技术及特殊工艺方法，确保机组烟气排放达到欧Ⅳ标准。

在工作过程中，柴油发电机的转速和负荷会根据实际需要不断发生变化。转速和负荷变化对柴油发电机振动噪声有较大的影响。转速提高时，按时间算滞燃期将缩短，按曲柄转角来算滞燃期将变长。在喷油量一定时，喷油时间缩短，喷油速率会增大，在滞燃期内积聚的可燃物增多，会导致缸内最大爆发压力和压力升高率增加，振动噪声加剧。

负荷对康明斯柴油发电机振动噪声的影响分成2方面：一方面随着负荷的增大，每循环内进入气缸的喷油量变大，可燃物增加，从而燃烧初期的放热量增大，缸内气体压力升高率增加，振动噪声也变大。另一方面，负荷的增加提高了燃烧室壁面的温度，滞燃期缩短，燃烧噪声得到改善。与此同时，气缸热负荷的增大减小了活塞与气缸壁的间隙，机械噪声降低。多年来，科研人员对柴油发电机振动噪声研究作出了诸多努力，取得了一定成果。

本方案采用对发电机组外部加装集装箱式的防音箱的方法，以达到降低和消除发电机组噪音的目的。首先从发电机消声器结构优化设计，采用了抗、阻的消声原理，抗性主要是降低中、低频噪声，阻性主要是降低高频噪声，二者结合可以大幅度的降低高、中、低频噪声。以大孔扩容控流代替小孔控流，在结构上首先保证机组排烟必须顺畅，更强化了阻性消声原理，让发电机尾气声波进入多孔吸声材料中的无数小孔内，激发多孔材料分子振动，使声能为了克服摩擦阻力和粘滞力而变成热能，既达到了理想的消声效果，更保证了发电机尾气顺利排除。防音箱采用厚度为1.5 mm～3 mm的热轧钢板，可以有效隔绝噪音，减少噪音向外传播。在防音箱内部综合使用两种吸音频率不同的吸音材料，增加对可吸收噪音的频率范围，对高、中、低频率噪音同时吸收。对机组的进、排风通道优化设计，采用抗、阻的消声原理，在保证机组进、排风通畅的前提下，增加风道吸音面积，提升降噪能力。采用双减振结构设计，达到减振降噪的目的。
试验情况在完成机组的总装后，按GJB 1488-1992《军用柴油发电机电站通用试验方法》方法对机组进行了尾气排放和噪音检测，测试结果如下,排气净化装置和降噪设计效果达到预期功能。通过采取以上多种设计手段，使机组排出的尾气指标达到欧Ⅳ标准以上，机组舱外1m处噪声在75dB(A)以下，远远好于GJB 235A-97《军用交流移动电站通用规范》规定噪声指标。

序号	项目	名称	检测值	欧Ⅳ标准	结论
1	有害物质浓度	HC + NOx	0.28%	0.3%	合格
2		CO	0.47%	0.5%	合格
3	烟度	PM	0.024%	0.025%	合格
4	噪声	/	75 dB( A)	/	较好

康明斯通过以上实验还证明：该组合消声技术占地少、投资小、效果好。该技术的推广将使环保降噪发电机组的广泛应用成为可能，具有十分重要的意义。