CN104505087A - 一种治理柴油发电机组结构噪声的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种治理柴油发电机组结构噪声的方法，就是通过对静音型柴油发电机组采用隔振和吸声隔声的方法降低主要为通过振动传播的低频结构噪声，减少噪声中低频成分，用于对柴油发电机组结构噪声的治理。本发明通过采用有限元模态分析与试验模态分析相结合的方法，对隔声罩结构振动噪声进行分析，找出主要的振动及噪声源，并开展有针对性的改进工作，在结构上采取措施，大幅度地降低了隔声罩的表面辐射噪声，从而降低了整机发出的噪声。

Description

一种治理柴油发电机组结构噪声的方法

技术领域

本发明涉及柴油发电机组降噪领域，尤其是指一种治理柴油发电机组结构噪声的方法。

背景技术

世界各国对于由振动和噪声造成的污染和危害越来越重视，因此减振降噪技术的研究也日益受到关注。由此人们研究并开发了很多用于控制工程振动和噪声的方法和技术，其中阻尼技术是控制结构共振和噪声辐射的最有效方法，是解决减振降噪问题的最重要手段。

柴油机空气辐射噪声主要包括气动力噪声和表面辐射噪声，根据噪声控制的原则，是首先处理那些具有最高强度的噪声源。柴油发电机组的气动力噪声以排气噪声为主，排气消声器对高频噪声具有良好的消声效果，而低频消声性能较差，经过消声器后排放的低频噪声的声场噪声激励会引起结构的振动。隔声罩是控制表面辐射噪声的装置，也是控制噪声传播途径的一个重要方法，可降低同样等级的表面辐射噪声。发动机的机械噪声和燃烧噪声从发动机基本结构上的表面辐射，机体表面是噪声的最大辐射源，板壳结构能将激振能量传递到振动表面并辐射噪声，这些噪声呈明显的低频性。这些低频噪声和静音型柴油发电机组隔声罩的金属板结构振动形成了新的声振耦合，如果简单的通过给柴油发电机组安装隔声罩来降低发动机的表面噪声和机械振动引起的结构噪声，而没有对机体结构振动响应特性规律的分析，就不能正确的找到降低其结构振动噪声的办法，也就不能有效的治理柴油发电机组结构噪声。

本发明运用有限元模态分析与试验模态分析对发动机结构振动噪声控制机理进行了研究，通过增加隔声罩的降噪减振层，从结构声学优化方面找出治理结构振动噪声的办法。

发明内容

为提高柴油机隔声罩的低频隔声性能，消除在低频时出现放大现象，获得隔声罩较佳隔声性能，本发明采用如下技术方案：对静音型柴油发电机组采用隔振和吸声隔声的方法降低主要为通过振动传播的低频结构噪声，减少噪声中低频成分，用于对柴油发电机组结构噪声的治理。

结构噪声主要表现为低中频振动，它的传播方式是以振动型式为主，是通过固体传递的，常规的加隔音棉、加隔音板将无法隔断噪音的传动。机体结构声学优化措施：提高通过频率范围和削弱固体声传递，虽然通过提高刚度提高通过频率范围，但局部的质量堆聚会造成较低的固有频率，反而降低通过频率范围。因此，治理结构噪声的唯一办法就是通过隔振和吸声隔声以隔断声音的传播，才可以从隔音罩内部消化柴油发电机组发出的所有振动及噪音。根据结构振动响应特性规律的分析和噪声优化控制，在隔声罩内壁涂敷上一层阻尼材料，对隔声罩内部作吸声处理，用于抑制隔板的共振，避免隔声罩的声振耦合；在隔声罩采取了通风冷却的进排风通道内壁的钢板表面涂敷上一层阻尼材料，作消声处理。

表现为低中频振动的结构噪音，它的传播方式是以振动型式为主，是通过固体传递的。柴油发电机组的隔振设计是依据机组的重量选择减震垫，满足弹簧与发动机的组成系统共振频率低于力源的频率的条件，隔声罩通常采用螺栓固定在底座上。由于机组的底座不是固定不动的，其传递导纳较大，或者地板的传递导纳不是理论计算的极小，因此，仍然会有一部分振动通过机组底座传递到隔声罩。本发明在隔声罩与机组底座的连接处采用阻尼复合材料，吸收结构噪声激振力引起的隔声罩的振动能量；机组的底座采用双层减震垫，第一层设置在发动机与底座之间，第二层设置在底座与地面之间。

方形平行罩壁设计的隔声罩会引起罩内空气声的驻波效应，通过对隔声罩内部作吸声处理，在内壁板的穿孔板上粘贴消声劈尖，将顶板内壁采用扺板结构，用于消除空气驻波效应和削弱反射噪声。

本发明采用上述技术方案后产生的有益效果是：通过运用有限元模态分析与试验模态分析对发动机结构振动噪声进行分析，在结构上采取措施可以一定幅度地降低发动机的表面辐射噪声，从而降低整机噪声。在经济上，通过研制新型的隔声罩装置比改进柴油机本身结构可以节约较多的人力物力，有利于降低治理噪声的成本。

附图说明：

图1一种治理柴油发电机组结构噪声的方法的主要研究思路。

具体实施方式

本发明采用激光测振仪和声压传感器测量工具，测量了静音型柴油发电机组工作过程中隔声罩的表面振动分布和声功率级，采用三分之一倍频程频谱仪测量了噪声的分布，以下结合附图对本发明进一步说明：

如图1，为了掌握静音型柴油发电机组1的振动和噪声特性，验证理论计算结果的有效性，进行了相关的振动试验2和声学试验3，采用激光测振仪测量了柴油机的表面振动，分析了隔声罩表面振动分布特性，测量了柴油机的声功率级，采用声强法进行了静音型柴油发电机组1辐射噪声源识别的研究，试验数据4表明：通过对静音型柴油发电机组1采用隔振和吸声隔声7的方法降低主要为通过振动传播的低频结构噪声，减少噪声中低频成分，是一种治理柴油发电机组结构噪声8有效的方法。

本发明采用有限元和边界元法进行了隔声罩振动响应分析和结构噪声预测，分析了不同工况下和不同激励源作用下的结构振动响应特性规律5，根据计算结果， 采用隔声罩由2mm厚的钢板，内衬50mm厚的超细玻璃棉（容重25kg/m³）作吸声层，玻璃棉护面层由一层玻璃布和一层穿孔率为25％的穿孔钢板构成，但玻璃纤维棉对高频噪声呈现有较好的吸声效果，在低频时其吸声系数在0.1以下，不能对低频起到很好的吸声作用，需要采用新的隔振和吸声隔声方法为其结构噪声优化控制6，从隔音罩内部消化柴油发电机组发出的所有振动及噪音，以隔断声音的传播。在隔声罩的2mm厚的钢板上内表面涂敷上一层厚7mm的沥青石棉绒作阻尼层，对隔声罩内部作吸声处理，用于抑制隔板的共振，避免隔声罩的声振耦合。

利用振动烈度和声压级评价静音罩、静音罩的通风通道和机体底座三条传递途径传递能量的大小。以振动烈度为评价标准计算结果：静音罩传递能量为总能量的35%，静音罩的通风通道传递总能量的60%，而机体底座传递能量为5%。以总声压级为评价标准，同样得到结果静音罩的通风通道传递能量占第一位，静音罩传递能量占第二位，机体底座传递能量为最小。在隔声罩采取了通风冷却的进排风通道内壁的钢板表面涂敷上一层厚7mm的沥青石棉绒作阻尼层，作消声处理。在隔声罩与机组底座的连接处采用阻尼复合材料，吸收结构噪声激振力引起的隔声罩的振动能量；机组的底座采用双层减震垫，第一层设置在发动机与底座之间，第二层设置在底座与地面之间。

通过试验的识别了主要的噪声源还包括罩壁内的空气驻波效应以及其反射噪声。在隔声罩的壁板粘贴吸声劈尖，在其顶板内壁采用扺板结构对隔声罩内部作吸声处理，基本消除了方形平行罩壁内的空气驻波效应，其反射噪声也得到削弱。

经过以上方法治理的柴油发电机组降噪比较明显。根据试验的数据，通过新的隔振和吸声隔声治理柴油发电机组结构噪声的方法，在距隔声罩表面1m处的噪声1000Hz以下的结构衰减量很大，为15dB／三分之一倍频率，有效减低结构对激励的振动响应和结构噪声。

Claims (6)

1.一种治理柴油发电机组结构噪声的方法，其特征在于：对静音型柴油发电机组采用隔振和吸声隔声的方法降低主要为通过振动传播的低频结构噪声，减少噪声中低频成分，用于对柴油发电机组结构噪声的治理。

2.根据权利要求1所述的一种治理柴油发电机组结构噪声的方法，其中所述的吸声隔声，其特征在于：在隔声罩内壁涂敷上一层阻尼材料，对隔声罩内部作吸声处理，用于抑制隔板的共振，避免隔声罩的声振耦合。

3.根据权利要求1所述的一种治理柴油发电机组结构噪声的方法，其中所述的吸声隔声，其特征在于：在隔声罩采取了通风冷却的进排风通道内壁的钢板表面涂敷上一层阻尼材料，作消声处理。

4.根据权利要求1所述的一种治理柴油发电机组结构噪声的方法，其中所述的隔振，其特征在于：隔声罩与机组底座的连接处采用阻尼复合材料。

5.根据权利要求1所述的一种治理柴油发电机组结构噪声的方法，其中所述的隔振，其特征在于：机组的底座采用双层减震垫，第一层设置在发动机与底座之间，第二层设置在底座与地面之间。

6.根据权利要求1所述的一种治理柴油发电机组结构噪声的方法，其中所述的吸声隔声，其特征在于：通过对隔声罩内部作吸声处理，在隔声罩内壁粘贴消声劈尖，将顶板内壁采用扺板结构，用于消除空气驻波效应和削弱反射噪声。