選型要求 / 低噪音柴油發(fā)電機(jī)選購(gòu)方法

靜音發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和必須考慮的各種因素

Date: 2020-04-11Hits:

導(dǎo)讀：摘要 : 文章系統(tǒng)的論述了低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則和各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮的各種因素 ,介紹了低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)亮點(diǎn)。旨在使低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組最大限度的滿(mǎn)足不同用戶(hù)的個(gè)性化使用要求 ,不斷提高低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用水平。...

引言

靜音發(fā)電機(jī)組因其安裝和使用方便、投資成本低、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)以及環(huán)保低噪聲等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于通信、電力、廣電、金融、石油、交通和鐵路建設(shè)等行業(yè)。本文主要針對(duì) 750 kVA 以下 ,帶有防音箱 (隔聲罩) ,而且在箱外操作、檢修的低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是 :在規(guī)定工況條件下 ,滿(mǎn)足額定功率輸出并安全、可靠和低噪聲運(yùn)行 ,同時(shí)便于操作、檢修、裝卸、運(yùn)輸、安裝、防塵、防雨雪和組裝等。力求用最小的體積 ,較低的制造和運(yùn)輸成本達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和功能的目的。

一、低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組的外觀、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)說(shuō)明

低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組主要由柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)、機(jī)座(連機(jī)底油箱) 、排氣消聲系統(tǒng)、減震裝置、防音箱、進(jìn)風(fēng)降噪系統(tǒng)、排風(fēng)降噪系統(tǒng)以及周邊配套系統(tǒng)等組成。較為典型機(jī)組外形和結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

二、低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括 :防音箱體、機(jī)座(連機(jī)底油箱) 、排氣消聲系統(tǒng)、減震裝置、進(jìn)風(fēng)

降噪系統(tǒng)、排風(fēng)降噪系統(tǒng)等。

1、防音箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

防音箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ,主要考慮能夠容納所有配套件(包括柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、啟動(dòng)電池、空氣開(kāi)關(guān)、控制系統(tǒng)和消聲組件等) 和降噪所需空間、有足夠的進(jìn)排風(fēng)通道面積 ,滿(mǎn)足按標(biāo)定功率輸出并安全、可靠運(yùn)行 ,同時(shí)便于操作、檢修、裝卸、運(yùn)輸、安裝、防塵、防雨雪和組裝等。力求用最小的體積 ,較低的制造和運(yùn)輸成本達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和功能的目的。

（1）防音箱體外形設(shè)計(jì)

防音箱體外形通常采用正長(zhǎng)方體設(shè)計(jì) ,該方案對(duì)于室內(nèi)外使用環(huán)境條件適應(yīng)性和機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)、制造工藝性也較好。

為節(jié)省空間和縮短長(zhǎng)度 ,有時(shí)也采用在兩下端切為斜角并作為進(jìn)排風(fēng)口的方案 ,但其帶來(lái)的不足之處在于容易吸入或吹揚(yáng)地面的塵土、安裝于機(jī)房?jī)?nèi)時(shí)很難將熱風(fēng)引排至室外。

（2）防音箱體外形尺寸設(shè)計(jì)

長(zhǎng)度≥發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)度 + 降噪進(jìn)風(fēng)室長(zhǎng)度 + 降噪排風(fēng)室長(zhǎng)度 (包括排氣消聲器組件) + 吸音組件厚度 ;

寬度≥發(fā)電機(jī)組寬度(包括散熱水箱) + 吸音組件厚度 ;

高度≥發(fā)電機(jī)組高度(包括散熱水箱) + 減震組件 + 排氣管組件 + 水箱注水口空間 + 吸音組件厚度。

基于低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組通常為扁長(zhǎng)形的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ,在滿(mǎn)足使用條件的前提下 ,優(yōu)先控制防音箱體的長(zhǎng)度 ,控制系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)、電池、接線等組件盡量利用其它空間設(shè)置。

對(duì)于個(gè)別過(guò)于扁長(zhǎng)機(jī)型 ,箱體可以適當(dāng)加寬 ,使其搬移和運(yùn)行更為平穩(wěn) ,同時(shí)外觀也較為協(xié)調(diào)美觀。

在確定箱體的高度時(shí) ,應(yīng)關(guān)注水箱注水操作和觀察水位的空間 ,必要時(shí)可以將注水口設(shè)置在機(jī)箱外頂部。

個(gè)別機(jī)型的增壓器和排氣管等高發(fā)熱 (最高溫度可達(dá)600 ℃) 組件可能比較靠近邊緣 ,在確定箱體外形尺寸時(shí) ,要充分考慮箱壁與其保持足夠的距離 ,避免機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生高溫而烤損吸音材料或箱板。另外機(jī)組在啟動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中部分組件擺幅較大 ,箱壁

也應(yīng)與其保持足夠的距離 ,避免產(chǎn)生撞傷和敲擊異聲。

（3）防音箱體的操作門(mén)及檢修門(mén)設(shè)計(jì)

操作門(mén)通常置于發(fā)電機(jī)端 (進(jìn)風(fēng)側(cè)) 的端部或兩側(cè) ,處于運(yùn)行環(huán)境溫度相對(duì)較低的區(qū)域 ,避免電子元器件受高溫影響而失效或損毀。操作門(mén)一般裝上鋼化玻璃觀察窗口 ,便于隨時(shí)察看機(jī)組的各種參數(shù) ,同時(shí)兼有隔音作用。

檢修門(mén)的設(shè)計(jì) ,應(yīng)充分考慮滿(mǎn)足各種需要檢修或操作的方便及可能性。一般日常的保養(yǎng)、檢修項(xiàng)目 , 如 :更換三濾、頻率和電壓調(diào)整等 ,應(yīng)能非常方便操作 ; 對(duì)于周期較長(zhǎng)的保養(yǎng)、檢修項(xiàng)目 ,如 :電池和清理水箱等 ,也應(yīng)力求方便 ,必要時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單拆卸個(gè)別板件即能滿(mǎn)足。

（4）防音箱體的防塵及防雨雪設(shè)計(jì)

機(jī)組安裝在戶(hù)外使用時(shí) ,箱體設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮防塵及防雨雪(即全天候) 的需要。進(jìn)排風(fēng)口一般采用百葉窗結(jié)構(gòu) ;對(duì)于環(huán)境粉塵污染較嚴(yán)重的區(qū)域 ,可以采用氣彈簧全密封窗或加百葉窗結(jié)構(gòu) ,運(yùn)行時(shí)僅簡(jiǎn)單打開(kāi)密封窗即可 ,這時(shí)密封窗也兼具雨蓬功能 ,但這種結(jié)構(gòu)很難適用全自動(dòng)化機(jī)組 ;采用電動(dòng)百葉窗結(jié)構(gòu) ,既可防雨雪 ,停機(jī)備用時(shí)也能有效的防塵 ,同時(shí)滿(mǎn)足自動(dòng)化啟動(dòng)并有利于防潮和提高低溫加熱啟動(dòng)速度 ,但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、成本偏高。

箱體上邊緣加設(shè)雨檐 ,可以避免或減少雨水滴落在箱體表面 ;各門(mén)邊加設(shè)橡膠密封墊 ,可以避免雨水滲入箱體內(nèi)和由于振動(dòng)而產(chǎn)生雜音 ;在箱體底部開(kāi)設(shè)排水孔 ,可以防范雨水積聚。

（5）防音箱體的制造工藝性設(shè)計(jì)

防音箱體的設(shè)計(jì) ,應(yīng)充分考慮加工和裝配等具有良好的制造工藝性 ,以便提高生產(chǎn)效率和降低成本 ;箱體應(yīng)有足夠的剛性 ,以滿(mǎn)足在吊裝和運(yùn)輸過(guò)程安全、可靠和不容易變形。

2、機(jī)座(連機(jī)底油箱) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組通常將油箱和機(jī)座設(shè)計(jì)為一整體 ,使機(jī)組只需簡(jiǎn)單的加油加水 ,立即可以投入運(yùn)行。

（2）機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,首先應(yīng)滿(mǎn)足柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)的安裝及運(yùn)行時(shí)所需的剛性、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)承載的要求 ,然后考慮其油箱的容積、加工的工藝性、總裝和搬移或吊裝的方便性等。

（3）通常低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組油箱的容積 ,按機(jī)組滿(mǎn)負(fù)載運(yùn)行 8 h 左右的油耗設(shè)計(jì) ,對(duì)于需要較長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的一體化基站小功率機(jī)組 ,油箱的容積可以達(dá)到運(yùn)行 15 h 以上 ,大容積油箱同時(shí)也抬高小型機(jī)組的高度 ,使其操作更為方便。

（4）作為機(jī)底油箱結(jié)構(gòu) ,必須考慮進(jìn)回油口的分隔 ,可在油箱的中間位置設(shè)置隔油板 ,隔油板在適當(dāng)位置打若干貫通孔 ,使油箱里的油能循環(huán)流動(dòng)。進(jìn)回油口分列在隔油板的兩邊 ,使柴油機(jī)回去的熱油不會(huì)直接吸進(jìn)機(jī)組。進(jìn)油口必須配置吸油管 ,吸油管的長(zhǎng)度以油箱的最低吸油高度為度 ,一般離油箱底為10～20 mm。吸油管與進(jìn)油口接頭焊接必須保證不漏氣 ,如不能確保則須整體加工而成。油箱須在最低位置設(shè)計(jì)排污口和排污閥 ,排污閥須布置在方便操作的位置 ,如不方便操作 ,則要配置手動(dòng)排污泵以便油箱的排污。油箱必須預(yù)留加油口、透氣口和油位顯示接口 ,還必須預(yù)留檢修口。

（5）機(jī)座應(yīng)合理設(shè)計(jì)必要的安裝、搬移或吊裝等裝置。

3、靜音發(fā)電機(jī)組降噪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

降噪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ,主要是解決通風(fēng)條件和降低噪聲之間的矛盾 ,在有限的空間條件下 ,最大限度地降低噪聲 ,同時(shí)不影響機(jī)組標(biāo)定功率的持續(xù)輸出。低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組按噪聲等級(jí) ,通常分為標(biāo)準(zhǔn)防音型(機(jī)箱外 1 m76 ～ 83 dB) 和超級(jí)防音型 (機(jī)箱外 1 m60 ～75 dB) 。

低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組主要的噪聲源來(lái)自于 :柴油機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的機(jī)械噪聲、冷卻機(jī)組所需空氣進(jìn)入和排出的空氣噪聲及油缸內(nèi)燃燒爆炸所產(chǎn)生的排氣噪聲等。降低系統(tǒng)的噪聲 ,主要是設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)和選擇合適的降噪材料 ,通過(guò)隔聲、吸聲和消聲等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（1）機(jī)箱外進(jìn)、排風(fēng)口及其通道設(shè)計(jì)

進(jìn)、排風(fēng)口及其通道 ,是低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié) ,關(guān)系到噪聲能否得到有效地控制 ,同時(shí)機(jī)組又能在合理的通風(fēng)條件下安全正常運(yùn)行。進(jìn)風(fēng)口通常置于發(fā)電機(jī)側(cè)的端部 ,必要時(shí)也可以布置在其兩側(cè)或在兩側(cè)安排輔助進(jìn)風(fēng)口 ;排風(fēng)口一般置于柴油機(jī)水箱側(cè)的前上部或兩側(cè)。

進(jìn)風(fēng)口的有效通風(fēng)面積應(yīng)大于水箱的面積 ,確保不低于標(biāo)準(zhǔn)裸機(jī)運(yùn)行所需的通風(fēng)冷卻條件 ,使機(jī)組不會(huì)降低額定輸出功率并能正常運(yùn)行 ,同時(shí)應(yīng)將風(fēng)速控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi) :標(biāo)準(zhǔn)防音型為 10 m/ s 以下 ;超級(jí)防音型為 6 m/ s 以下。風(fēng)速增大 ,將可能產(chǎn)生二次噪聲。

風(fēng)速 = 柴油機(jī)自帶風(fēng)扇標(biāo)稱(chēng)的風(fēng)量÷進(jìn)風(fēng)口有效通風(fēng)面積

進(jìn)排風(fēng)口如果采用百葉窗結(jié)構(gòu) ,應(yīng)特別關(guān)注百葉的結(jié)構(gòu)形狀和擺角 ,最大限度地利用有限的窗口面積提高通風(fēng)條件和降低風(fēng)阻。

進(jìn)排風(fēng)通道通常采用吸音擋板或隔板結(jié)構(gòu) ,使空氣的流動(dòng)改變方向和延長(zhǎng)與吸音材料的接觸距離 ,從而提高降噪效果。對(duì)于超級(jí)防音型機(jī)組 ,必要時(shí)設(shè)計(jì)成多級(jí)或細(xì)長(zhǎng)的專(zhuān)用通道 ,以使噪聲得到更有效的控制。擋板或機(jī)箱壁與水箱應(yīng)有足夠的距離 ,減少風(fēng)阻和空氣倒流 ,使排風(fēng)更為順暢。進(jìn)排風(fēng)通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有較強(qiáng)的技巧性 ,在有限的空間選擇合理的位置和形狀可以得到事半功倍的最佳效果。

（2）隔聲設(shè)計(jì)

噪聲主要是通過(guò)空氣傳遞的 ,所以隔聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ,應(yīng)力求最大限度地密閉 ,使各種噪聲大部分控制在防音箱體內(nèi)。盡量將吸音物料貼附在防音箱體面板上 ,減少噪聲的穿透?jìng)鞑?;門(mén)窗的邊緣縫隙加墊橡膠封條 ,減少噪聲的泄漏傳播。

（3）吸音設(shè)計(jì)

在防音箱體內(nèi)及進(jìn)排風(fēng)通道鋪設(shè)吸音材料 ,能夠吸收大量的噪聲 ,減弱噪聲的傳播 ;進(jìn)排風(fēng)通道越長(zhǎng) , 降噪效果越好 ,但會(huì)增加風(fēng)阻 ,削弱通風(fēng)條件 ,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取得其平衡 ,在進(jìn)排風(fēng)通道設(shè)置合適的擋風(fēng)板 ,可以更有效地控制噪聲。最好能再通過(guò)試驗(yàn)獲取最佳組合結(jié)構(gòu)和參數(shù)。吸音材料一般采用玻璃纖維棉表面加沖孔板 ,也可用發(fā)泡海綿等材料 ,前者吸音和耐高溫效果較好 ,后者制造工藝性稍強(qiáng) ;超級(jí)防音型機(jī)組可以通過(guò)加厚吸音材料和延長(zhǎng)進(jìn)排風(fēng)通道來(lái)實(shí)現(xiàn) ,但機(jī)箱的體積也必需隨之增大。

（4）排氣系統(tǒng)消聲設(shè)計(jì)

排氣噪聲由于其頻段較寬 ,通常需要采用工業(yè)型和住宅型組合消聲器分別對(duì)高、中、低頻噪聲進(jìn)行控制。工業(yè)型消聲器主要利用吸音材料減弱高頻段的噪聲 , ;住宅型消聲器主要是利用氣體的干擾、壓縮和擴(kuò)張降低中低頻段的噪聲。消聲器及其排氣管和彎頭 , 都會(huì)對(duì)柴油機(jī)的排氣產(chǎn)生阻力 ,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) ,要控制其背壓在許可范圍內(nèi) ,特別是排煙管需要加長(zhǎng)時(shí) ,更要進(jìn)行嚴(yán)格地校核 ,避免輸出功率下降 ,甚至機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行。

4、靜音發(fā)電機(jī)組隔震系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

柴油機(jī) / 發(fā)電機(jī)組件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng) ,主要通過(guò)底座和排氣管傳遞至基礎(chǔ)和建筑物 , 通?？梢栽跈C(jī)組與機(jī)座間和排氣管中間設(shè)置減震裝置 ,減少機(jī)組的振動(dòng)并減輕振動(dòng)的傳播。

減震器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

減震器通常置于柴油機(jī) / 發(fā)電機(jī)組件與機(jī)座的中間。一般采用橡膠材料圓柱型結(jié)構(gòu) ,該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、減振性能好、成本也較低 ,但抗橫向剪切力和安全性較差 ;采用橡膠材料碗型結(jié)構(gòu) ,可以提高安全性 ;對(duì)于抗沖擊和振動(dòng)要求較高的機(jī)組 ,可以采用彈簧減震器 ,但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 ,成本也稍高。

膨脹節(jié)隔震器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

排氣口是一強(qiáng)震源和高溫區(qū) ,其振動(dòng)會(huì)通過(guò)排氣管傳遞到其它結(jié)構(gòu)件和建筑物 ,所以應(yīng)在排氣口與排煙管之間設(shè)置不銹鋼材料的膨脹節(jié) ,隔離振動(dòng)的傳播 , 同時(shí)膨脹節(jié)還可補(bǔ)償排煙管的熱伸縮量 ,使排煙管的熱脹冷縮不對(duì)其它結(jié)構(gòu)造成影響。

5、　靜音發(fā)電機(jī)組排煙口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

排煙口通常置于順排風(fēng)的區(qū)域 ,有利于通過(guò)排風(fēng)將煙吹散而且不被進(jìn)風(fēng)吸入回流。排煙口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則是 :避免雨雪進(jìn)入、較少對(duì)操作區(qū)間的污染和煙塵的積聚。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用條件 ,排煙口可以有三種結(jié)構(gòu)選擇 :

橫向直接排放結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)既簡(jiǎn)單 ,又安全可靠 ,但對(duì)操作區(qū)間會(huì)產(chǎn)生污染 ,如果排煙口能引至較高或遠(yuǎn)處 ,該結(jié)構(gòu)是一首選方案。

向上排加活動(dòng)蓋結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)使廢氣直接向上排放 ,對(duì)操作區(qū)間的污染較小 ,同時(shí)又能防雨雪和雜物 ,但可靠性稍差 ,當(dāng)蓋板動(dòng)作失效時(shí) ,可能會(huì)進(jìn)水或排氣不暢。使用該結(jié)構(gòu)時(shí) , 除應(yīng)精心設(shè)計(jì)和選用合理的材料提高其可靠性外 ,還應(yīng)特別加強(qiáng)日常的保養(yǎng)和檢查 ,才能安全可靠工作。

向上排加固定雨蓋結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)安全可靠 ,但廢氣可能會(huì)下沉 ,污染操作區(qū)間 ,而且容易造成煙塵的積聚。使用時(shí)一般應(yīng)將排煙口引至較高位置。

6、　靜音發(fā)電機(jī)組其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括 :

啟動(dòng)電池盡可能置于靠近啟動(dòng)電機(jī)的位置 , 減短電池線 ,提高啟動(dòng)性能。

消聲器組件應(yīng)安裝在通風(fēng)條件較好的位置 , 通常置于排風(fēng)扇前面 ,有利于其散熱。

控制屏及電子元器件 ,應(yīng)采取有效地避震措施 ,防止其振壞或失效。

機(jī)箱外部設(shè)置緊急停機(jī)按鈕 ,有利于突發(fā)事件的應(yīng)急處置。

應(yīng)充分考慮加放柴油、加放機(jī)油和注放水的操作方便性。

三、方案總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)和工藝水平的提高 ,用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品個(gè)性化的要求不斷增加 ,對(duì)低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出更高的要求。本文希望通過(guò)深入的研究探討，為設(shè)計(jì)和選型提供較為系統(tǒng)的思路 ,使低噪聲柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)品得以最佳應(yīng)用。

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康明斯動(dòng)力設(shè)備（深圳）有限公司
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■ 設(shè)有電纜出線口，易于連接
■ 內(nèi)設(shè)集水區(qū)，防止溢流

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