新聞主題 |
柴油發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)、噪聲測(cè)試和實(shí)例試驗(yàn)方法 |
摘要:振動(dòng)和噪聲的測(cè)定試驗(yàn)應(yīng)在發(fā)電機(jī)組空載、半載和滿載3種運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行。帶負(fù)載時(shí),功率因數(shù)應(yīng)為額定值(為減少室內(nèi)反射對(duì)噪聲測(cè)量結(jié)果的影響,試驗(yàn)安排在室外進(jìn)行時(shí),如受負(fù)載條件所限,允許負(fù)載的功率因數(shù)為1)。取其中較差的數(shù)值作為考核數(shù)據(jù)。如對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度要求不是特別嚴(yán)格時(shí),這兩項(xiàng)試驗(yàn)最好安排在穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整特性試驗(yàn)中進(jìn)行,這樣可節(jié)約時(shí)間。否則,康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲試驗(yàn)應(yīng)在符合技術(shù)條件規(guī)定的場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)時(shí),除記錄振動(dòng)值和噪聲值外,還應(yīng)記錄發(fā)電機(jī)組的輸出電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)及試驗(yàn)環(huán)境的大氣壓、相對(duì)濕度、溫度等。
一、噪聲的基本測(cè)量方法
1、振動(dòng)測(cè)定試驗(yàn)
在發(fā)電機(jī)組下列部位,沿發(fā)電機(jī)組的橫向、縱向及豎直向下三個(gè)方向選定測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量值的單位見該被試發(fā)電機(jī)組的技術(shù)條件(當(dāng)使用振幅值時(shí),應(yīng)注意是單振幅還是雙振幅)。取各測(cè)量數(shù)值中的最大值作為試驗(yàn)結(jié)果。
(1)控制屏(安裝于電機(jī)上方者)上方;
(2)空氣濾清器上方;
(3).油箱(安裝于發(fā)電機(jī)組上方者)上方;
(4)水箱(對(duì)水冷者)上方。
2、噪聲的測(cè)定試驗(yàn)
試驗(yàn)時(shí),發(fā)電機(jī)組安放地點(diǎn)可為專用的噪聲試驗(yàn)室或符合GB/T1859一2000《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)輻射的空氣噪聲測(cè)量工程法及簡(jiǎn)易法(內(nèi)燃機(jī)噪聲功率級(jí)的測(cè)量定準(zhǔn)工程法)》中規(guī)定的普通試驗(yàn)室或室外場(chǎng)地。室外場(chǎng)地應(yīng)平坦、空曠,在以測(cè)試中心為圓心的25m半徑圓范圍內(nèi)無(wú)大的的反射物(如圍墻、房屋或較大的設(shè)備等),環(huán)境噪聲應(yīng)比發(fā)電機(jī)組噪聲低(A)以上。試驗(yàn)時(shí),用聲級(jí)計(jì)在發(fā)電機(jī)組兩側(cè)和發(fā)電機(jī)后端1。遠(yuǎn)處分別選定噪聲最大的3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,每點(diǎn)應(yīng)重復(fù)測(cè)量三次,每?jī)纱螠y(cè)量值之差不應(yīng)大于2dB(A),否則應(yīng)重測(cè)。取三次的平均值作為一個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果,取各測(cè)點(diǎn)測(cè)量值的平均值作為被測(cè)發(fā)電機(jī)組噪聲的最結(jié)果。
圖1 靜音型機(jī)組和排氣管噪聲測(cè)試圖
二、噪聲實(shí)例試驗(yàn)方法
以K19系列康明斯50Hz閉式柴油發(fā)電機(jī)組為案例,機(jī)組常載功率380kW,備載功率418kW。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1500r/min,風(fēng)扇轉(zhuǎn)速1800r/min。降噪箱長(zhǎng)4.6m,寬1.7m,高2.4m。
1、測(cè)試系統(tǒng)
測(cè)試采用LMS SCADAS Mobile多通道振動(dòng)噪聲測(cè)試系統(tǒng),麥克風(fēng)的型號(hào)為GRAS 40AE,麥克風(fēng)標(biāo)定器的型號(hào)為GRAS 42AB,數(shù)據(jù)分析使用LMS test.lab軟件。
2、試驗(yàn)方法
試驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO8528-10和SO6798-1996進(jìn)行噪聲測(cè)試:距離發(fā)電機(jī)組d=1m處布置15個(gè)麥克風(fēng)測(cè)試機(jī)組噪聲,分別對(duì)機(jī)組降噪箱的長(zhǎng)寬高區(qū)域和距離排氣管外表面d=1m處的徑向布置兩個(gè)麥克風(fēng)測(cè)試排氣噪聲。
3、試驗(yàn)工況
試驗(yàn)利用分部運(yùn)行法進(jìn)行聲源分離,分離出風(fēng)扇噪聲、排氣噪聲和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體噪聲。使用啟停風(fēng)扇的方法分離風(fēng)扇噪聲,排氣口引長(zhǎng)管至100m遠(yuǎn)處的方法分離排氣噪聲。
4、噪聲測(cè)試結(jié)果
(1)試驗(yàn)機(jī)組常用功率為380kW,歐盟要求機(jī)組在75%常用載荷下的噪聲排放不得超過(guò)98分貝(A計(jì)權(quán)聲功率級(jí))。聲壓級(jí)和聲功率計(jì)均為A計(jì)權(quán)平均值,數(shù)據(jù)均處理為1/3倍頻程形式。
(2)工況1測(cè)試結(jié)果,75%常用載荷下機(jī)組1m聲壓級(jí)為84.9分貝,聲功率級(jí)為104.7分貝,超過(guò)限值6.7分貝,不滿足歐盟標(biāo)準(zhǔn)要求。
(3)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換,得到噪聲頻譜。工況1是發(fā)電機(jī)組的噪聲頻譜,機(jī)組在中高頻的寬頻帶噪聲能量較高,且在160Hz,250Hz,500Hz,800Hz處分別有較高的尖峰,如圖 2 所示。
圖2 工況1-4機(jī)組的平均噪聲頻譜
三、噪聲分析
1、風(fēng)扇噪聲
(1)風(fēng)扇噪聲主要分為葉片通過(guò)噪聲和渦流噪聲。風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí),葉片周期性切割空氣,引起周圍空氣壓力脈動(dòng)產(chǎn)生的噪聲稱為葉片通過(guò)噪聲,其特征頻率如下:
(2)渦流噪聲是指風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時(shí),葉片帶動(dòng)周圍空氣產(chǎn)生渦流,由于粘滯力的作用,渦流又分裂為一系列小渦流,渦流和渦流分裂使空氣產(chǎn)生擾動(dòng),空氣不斷的壓縮與稀疏,從而形成寬頻噪聲。
(3)試驗(yàn)機(jī)組的冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速1800r/min,9個(gè)葉片,葉片通過(guò)噪聲的特征頻率為270Hz。由于數(shù)據(jù)均已處理成1/3倍頻程數(shù)據(jù),因此250Hz尖峰實(shí)際是270Hz的風(fēng)扇葉片通過(guò)噪聲,500Hz和800Hz噪聲分別是葉片通過(guò)噪聲的2階和3階諧波分量,如圖3所示。
通過(guò)啟停風(fēng)扇的方法,分離風(fēng)扇噪聲。由工況2和4可知,當(dāng)風(fēng)扇停止運(yùn)行時(shí),中高頻的寬頻噪聲從(70~75)分貝降低到約60分貝,250Hz/500Hz/750Hz的葉片通過(guò)噪聲消失。關(guān)停風(fēng)扇后,機(jī)組1m處的聲壓級(jí)從84.9分貝降低到75.6分貝,如圖2所示。
2、機(jī)體噪聲和排氣噪聲
發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體噪聲是由于燃燒室內(nèi)氣壓急劇上升,致使發(fā)動(dòng)機(jī)各部件振動(dòng)而引起的噪聲。排氣系統(tǒng)噪聲主要由周期性的脈動(dòng)噪聲,渦流噪聲和空氣柱共鳴噪聲組成。排氣噪聲的低頻部分由周期性的脈動(dòng)氣流產(chǎn)生,與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體噪聲的頻率重疊。6缸發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒激勵(lì)頻率主要是3階和6階,轉(zhuǎn)速1500r/min,即75Hz和150Hz,與80Hz和160Hz相對(duì)應(yīng),該噪聲由發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體噪聲和排氣噪聲共同組成,如圖3所示。
為了識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲,使用排氣管尾端加裝長(zhǎng)管的方法,將排氣噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲分離。由工況3和工況4可知,當(dāng)把排氣引走時(shí),機(jī)組在160Hz處的聲壓級(jí)為71.3分貝。當(dāng)排氣噪聲與發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲混合在一起時(shí),160Hz處噪聲為72.9分貝,經(jīng)計(jì)算可得,在160Hz處排氣噪聲對(duì)機(jī)組總噪聲的貢獻(xiàn)量為67.8分貝,如圖2所示。
在排氣口測(cè)試的有無(wú)消聲器的噪聲數(shù)據(jù),排氣噪聲以渦流噪聲為主,中高頻噪聲能量高,經(jīng)消聲器消聲后,中高頻的噪聲降低到65分貝以下。排氣噪聲在80Hz和160Hz處有兩個(gè)尖峰,經(jīng)消聲器消聲后,80Hz和160Hz的噪聲下降了約18分貝,如圖3所示。
3、各聲源貢獻(xiàn)量
75%常用載荷下,機(jī)組1m處聲壓級(jí)為84.9分貝,由工況2和3可計(jì)算出風(fēng)扇噪聲貢獻(xiàn)量為83.8分貝,由工況3和4可計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體噪聲貢獻(xiàn)量為75.6分貝,排氣噪聲貢獻(xiàn)量為70.6分貝。機(jī)組內(nèi)噪聲源排序依次為:冷卻風(fēng)扇,發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體,排氣,如圖4所示。
圖3 柴油發(fā)電機(jī)排氣噪聲頻譜 |
圖4 柴油發(fā)電機(jī)組各聲源貢獻(xiàn)示意圖 |
三、降噪技術(shù)與措施
根據(jù)上節(jié)聲源排序的結(jié)果,風(fēng)扇噪聲貢獻(xiàn)量最大,且低頻的風(fēng)扇噪聲較難處理,考慮從聲源處降低風(fēng)扇噪聲。
1、降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速
為滿足冷卻要求,保持風(fēng)量基本不變,選擇將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)?800r/min降低至1350r/min,風(fēng)扇直徑從850mm增加至880mm,同時(shí)將風(fēng)扇螺旋角從30°增加至45°。工況1與工況7是改變風(fēng)扇后的測(cè)試數(shù)據(jù),機(jī)組1m處聲壓級(jí)從84.9分貝降低到79.6分貝,降低了5.3分貝。風(fēng)扇的葉片通過(guò)頻率從250Hz偏移到200Hz,風(fēng)扇400Hz的2階通過(guò)噪聲依然有較高的峰值,中高頻的風(fēng)扇渦流噪聲大大降低。
2、機(jī)體噪聲和排氣噪聲
發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體噪聲主要集中在低頻的80Hz和160Hz,對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的3階和6階。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),3階和6階噪聲一般由發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生,考慮降低發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的傳遞。更換較軟的減振墊后,此時(shí)風(fēng)扇處于關(guān)停狀態(tài),排氣噪聲已隔離。80Hz處發(fā)動(dòng)機(jī)的3階噪聲從63.3分貝降低到了58.8分貝,160Hz噪聲從71.3分貝降低到68.5分貝。機(jī)組平均聲壓級(jí)從75.6分貝降低到了74.5分貝,降低了1.1分貝。
經(jīng)過(guò)上述的降噪措施,機(jī)組噪聲在160Hz,200Hz和400Hz處仍有尖峰,為此,將消聲器增加Helmholtz諧振腔,加強(qiáng)對(duì)160Hz處的降噪,增加冷卻系統(tǒng)排風(fēng)腔內(nèi)吸音棉的厚度,從原來(lái)的40mm增加至100mm。機(jī)組最終的噪聲測(cè)試。結(jié)果表明,經(jīng)一系列降噪措施后,風(fēng)扇葉片通過(guò)噪聲尖峰消失,160Hz低頻排氣噪聲下降1.5分貝,發(fā)動(dòng)機(jī)3階噪聲尖峰減小,機(jī)組平均聲壓級(jí)降低到78.3分貝,聲功率級(jí)降低到98.1分貝,滿足CE要求。
總結(jié):
康明斯發(fā)電機(jī)公司在本文中分析了柴油發(fā)電機(jī)組各個(gè)噪聲源和傳遞機(jī)理,從噪聲源本身和傳遞路徑兩方面對(duì)噪聲進(jìn)行控制,采取降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速、更換減振墊、增加吸音棉厚度和改善消聲器性能等降噪措施,并利用試驗(yàn)驗(yàn)證了所提降噪優(yōu)化措施的有效性與可行性,降噪效果明顯,使康明斯發(fā)電機(jī)公司所開發(fā)的重型閉式發(fā)電機(jī)組的噪聲滿足了歐盟法規(guī)要求。
----------------
以上信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞,特此聲明!
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權(quán),請(qǐng)通知我們!
溫馨提示:未經(jīng)我方許可,請(qǐng)勿隨意轉(zhuǎn)載信息!
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品資料,請(qǐng)電話聯(lián)系銷售宣傳部門或訪問(wèn)我們官網(wǎng):http://www.jubaao.com