小功率汽油發(fā)電機(jī)組的低噪聲技術(shù)改造
 
1對原機(jī)組噪聲的測量分析
 
汽油發(fā)電機(jī)組排氣噪聲往往比機(jī)械振動噪聲、燃燒噪聲和進(jìn)、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(jī)組噪聲的關(guān)鍵j。以LL5GF一3型汽油發(fā)電機(jī)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(jìn)行了測量。測量所用儀器為丹麥B&K2260型聲學(xué)測量系統(tǒng)，測量方法和步驟均符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。

原機(jī)組工作時(shí)各個面均有寬頻噪聲，其中發(fā)動機(jī)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(jī)側(cè)聲壓級低。分析其原因，發(fā)動機(jī)側(cè)有飛輪進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，其機(jī)械噪聲和空氣擾動噪聲很大；發(fā)電機(jī)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(jī)組工作時(shí)并不是噪聲大的了。
 
原機(jī)組空管時(shí)1m處的噪聲聲壓級高達(dá)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(jī)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(diǎn)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(dá)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(jī)組工作時(shí)消聲器出口所在的電機(jī)側(cè)1米處聲壓級仍有90.4dBA，距離低噪聲發(fā)電機(jī)組的要求（大噪聲方向1H1處聲壓級~80dBA）相差甚遠(yuǎn)。
 
對原消聲器進(jìn)行結(jié)構(gòu)解剖分析表明，機(jī)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(jī)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(dǎo)致其消聲量有限，無法滿足低噪聲發(fā)電
 
機(jī)組對消聲器的要求，成為低噪聲發(fā)電機(jī)組研制的一個瓶頸。
 
2改造的技術(shù)路線
 
（1）飛輪進(jìn)氣機(jī)構(gòu)的機(jī)械噪聲和空氣擾動噪聲、機(jī)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(jī)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(jī)組工作時(shí)不斷向周圍散發(fā)大量的熱，機(jī)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(jī)組的正常工作，因此必須對機(jī)組主要散熱部件進(jìn)行良好的隔熱處理，使其與封閉空間相對隔離，還要對機(jī)組的封閉空間進(jìn)行良好的通風(fēng)
 
散熱處理，將機(jī)組封閉空間內(nèi)堆積的熱量及時(shí)排出；
 
（3）原消聲器高頻消聲量明顯不足，導(dǎo)致機(jī)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(jìn)行重新設(shè)計(jì)，提高其消聲量，否則達(dá)不到機(jī)組的低噪聲設(shè)計(jì)要求。
 
3隔聲罩設(shè)計(jì)
 
3.1隔聲板設(shè)計(jì)
 
要達(dá)到機(jī)組大噪聲方向1m處聲壓級~80dBA的設(shè)計(jì)要求，各個面的降噪量要達(dá)到15dBA以上，考慮到隔聲板上必須設(shè)置通風(fēng)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(dá)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(yán)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(fēng)散熱設(shè)計(jì)
 
汽油機(jī)的缸頭和排氣消聲器是發(fā)電機(jī)組大的熱源。測量數(shù)據(jù)表明，滿負(fù)載時(shí)缸頭排風(fēng)溫度為60~C左右，而排氣消聲器出口的排氣溫度高達(dá)400oC以上，消聲器表面溫度也超過了200℃。原機(jī)組飛輪進(jìn)氣機(jī)構(gòu)吸人外界冷空氣對高溫的缸頭進(jìn)行冷卻，產(chǎn)生的熱風(fēng)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(jī)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(jì)了具有隔熱和吸聲功能的風(fēng)道，將缸頭和排氣消聲器與機(jī)組封閉空間隔離開，利用機(jī)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(jìn)行冷卻，產(chǎn)生的熱風(fēng)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(fēng)道截面結(jié)構(gòu)如圖3所示。
 
機(jī)組飛輪進(jìn)氣機(jī)構(gòu)進(jìn)氣口、兩個離心式風(fēng)機(jī)的進(jìn)排氣口、軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口和缸頭一排氣消聲器風(fēng)道的排風(fēng)口均設(shè)置在隔聲罩上，為了防止機(jī)組噪聲通過這些進(jìn)、排氣口對外輻射，造成整個隔聲罩設(shè)計(jì)的失敗，在每個進(jìn)、排氣口部均設(shè)置迷宮形風(fēng)道，風(fēng)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(fēng)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(jì)
 
通過對機(jī)組排氣噪聲頻譜的分析，機(jī)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(xì)玻璃棉。阻性消聲器需要的空間較大，小型發(fā)電機(jī)組由于體積的限制難
 
以滿足。為了彌補(bǔ)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(jì)抗性消聲結(jié)構(gòu)，適當(dāng)擴(kuò)大原裝消聲器的擴(kuò)張比，提高高頻消聲量。針對125Hz一500Hz的強(qiáng)低頻噪聲，以250Hz為中心頻率，設(shè)計(jì)共振式消聲結(jié)構(gòu)，消聲頻率范圍覆蓋125Hz一500Hz，其設(shè)計(jì)消聲量≥15dBA。新設(shè)計(jì)的消聲器體積較原裝消聲器大，為了滿足發(fā)電機(jī)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(jìn)行串聯(lián)連接。
 
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