船用柴油機(jī)的噪聲控制技術(shù)發(fā)電機(jī)組設(shè)備噪聲治理機(jī)房降噪音處理公司

船用柴油機(jī)的噪聲控制技術(shù)

　　環(huán)境污染已引起了人們越來越多的關(guān)注 , 噪聲也是一種污染。為了防止船舶領(lǐng)域的噪聲污染 , 很多國家和地區(qū)都制定了許多關(guān)于船舶噪聲控制的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。世界上最早提出船舶降噪標(biāo)準(zhǔn)的國家之一是德國 , 它早在 1968 年就出版了一本聯(lián)合公約 ,對船上各部分的噪聲水平進(jìn)行了規(guī)定。今天國際海事組織 ( IMO) 制定了“國際防止船舶污染公約”(MARPOL73/ 78) , 其中除了限制船舶柴油機(jī)的廢氣排放之外 , 也關(guān)注起噪聲污染及其危害 , 并相繼出

臺了噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)。所有這些規(guī)定都對柴油機(jī)設(shè)計(jì)者提出了更高要求 : 應(yīng)用低噪聲設(shè)計(jì)技術(shù)和隔聲技術(shù)減少噪聲源和噪聲傳播降低柴油機(jī)發(fā)出的噪聲。為此 , 有必要弄清楚船用柴油機(jī)噪聲產(chǎn)生的機(jī)理。

1 　船用柴油機(jī)噪聲機(jī)船用柴油機(jī)的噪聲源不同 , 可將柴油機(jī)噪聲分為三類 : 空氣動力性噪聲、燃燒噪聲和機(jī)械噪柴油機(jī)空氣動力性噪聲主要包括進(jìn)、排氣噪聲( 主要是排氣噪聲 ) 、渦輪增壓器中的空氣與廢氣脈動噪聲。排氣噪聲生的機(jī)理是 [3] : 當(dāng)柴油機(jī)氣門打開出現(xiàn)縫隙時(shí) , 廢氣以脈沖形式從縫隙沖出 , 形成能量很高、頻譜復(fù)雜的噪聲。其主要組成包括 : 因排氣門開、關(guān)而產(chǎn)生的周期性壓力所激發(fā)的噪聲 ; 高速氣流通過排氣門和排氣管道時(shí)形成的渦流所產(chǎn)生的渦流噪聲 ; 張家界Perkins帕金斯1104D-E44TA發(fā)動機(jī)啟動馬達(dá)費(fèi)用,果洛Perkins帕金斯1106D-E70TAG5發(fā)動機(jī)水泵、水泵襯墊多少錢,上饒Perkins帕金斯4012-46TWG2A發(fā)動機(jī)多小錢技術(shù)查詢中心,排氣總管中廢氣進(jìn)入渦輪增壓器與其中空氣混合形成渦流產(chǎn)生的渦流噪聲。排氣噪聲隨氣壓力和轉(zhuǎn)速的增加而增大。采用渦輪增壓系統(tǒng)可使排氣噪聲有所降低 , 特別是能衰減廢氣脈沖產(chǎn)生的低頻噪聲 , 主要是因?yàn)槎▔涸鰤合到y(tǒng)排氣總管比較大 ,在一定程度上能起排氣消音器的作用。這也是現(xiàn)在的二沖程柴油機(jī)采用定壓增壓系統(tǒng) , 而不用以前的脈沖增壓系統(tǒng)的重要原因之一。黃南Perkins帕金斯1104C-44TAG1發(fā)動機(jī)缸套組件費(fèi)用報(bào)價(jià)單,鹽城Perkins帕金斯1106A-70TAG4柴油機(jī)大概的價(jià)錢,香港Perkins帕金斯404A-22G1發(fā)動機(jī)柴油泵、噴射泵組件哪里有,燃燒噪聲是燃料燃燒時(shí)缸內(nèi)壓力急劇變化產(chǎn)生的動載荷和沖擊波引起的強(qiáng)烈振動 , 經(jīng)氣缸蓋、氣缸套、活塞、連桿、曲軸主軸承傳播出來形成的噪聲 [4] 。燃燒噪聲的特性可以用氣缸壓力的頻譜曲線表示 , 對各種燃燒方式的內(nèi)燃機(jī)制取缸內(nèi)壓力譜表明 [4] , 最高壓力決定氣缸壓力譜的低頻成分 , 最高壓力升高率Δ p/ Δφ決定氣缸壓力譜的中高頻成分。試驗(yàn)表明 , 燃燒噪聲是以 1kHz ～ 2kHz 為中心500kHz 以上的中、高頻成分為主 , 因此降低燃燒噪聲的關(guān)鍵是控制最高壓力升高率 , 也就是力求選擇柔和的燃燒過程。而壓力升高率的大小取決于著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量 , 因此燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對降低燃燒噪聲相當(dāng)關(guān)鍵。

機(jī)械噪聲是柴油機(jī)零部件之間機(jī)械撞擊所產(chǎn)生的振動激發(fā)的噪聲。機(jī)械噪聲的主要成分是活塞敲擊噪聲、正時(shí)齒輪噪聲和曲柄連桿機(jī)構(gòu)等運(yùn)動機(jī)件撞擊缸套、軸承及缸體產(chǎn)生的噪聲等。其中活塞敲擊氣缸壁產(chǎn)生的噪聲主要由燃燒過程引起 , 發(fā)生在上、下止點(diǎn)附近 , 以壓縮上止點(diǎn)附近嚴(yán)重。敲擊強(qiáng)度與氣缸內(nèi)最高燃燒壓力和活塞與氣缸間隙有關(guān)。

正時(shí)齒輪噪聲是因?yàn)辇X輪承受交變載荷時(shí) , 嚙合傳動中齒間發(fā)生撞擊和摩擦 , 加上齒輪存在的各種誤差 , 使軸發(fā)生變形、軸承負(fù)荷加重、曲軸和凸輪軸扭振等 , 從而激發(fā)噪聲。隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的增加 ,齒輪噪聲也越來越大。

柴油機(jī)的主噪聲源不同 , 對環(huán)境產(chǎn)生的噪聲輻射類型也各不相同 , 主要有 : 排氣噪聲 ( 如氣體脈動 ) 、空間噪聲 ( 如機(jī)艙噪聲 ) 和結(jié)構(gòu)噪聲激勵(lì) ( 如柴油機(jī)底腳振動 ) 。

2 　柴油機(jī)噪聲的測量技術(shù)

　　柴油機(jī)主要噪聲的區(qū)分和識別是噪聲控制的前提 , 首先要區(qū)分和識別主要噪聲源 , 然后要確定主要的噪聲輻射表面。

2. 1 　區(qū)分和識別主要噪聲源的方法

　　分別運(yùn)轉(zhuǎn)法是常用的噪聲源識別方法 , 即將柴油機(jī)的不同部件逐次拆除后 , 分別測定其噪聲級 , 便可求得各零部件的噪聲。但燃燒噪聲和機(jī)械撞擊噪聲難以截然分開 , 在確定燃燒噪聲的多種方法中 , 相關(guān)法是較有效的。該法認(rèn)為被測噪聲部分由燃燒力產(chǎn)生 , 焦作Perkins帕金斯404D-22TAG發(fā)動機(jī)水溫機(jī)油壓力轉(zhuǎn)速傳感器大概的價(jià)錢,遵義Perkins帕金斯2806A-E18TAG3發(fā)動機(jī)散熱器組件大概的價(jià)錢, 部分由撞擊力產(chǎn)生 , 其余的則與兩者者無關(guān)。首先計(jì)算出輸入 ( 激勵(lì)力 ) 與輸出 ( 噪聲 ) 之間的相關(guān)函數(shù) , 然后確定這兩種力的比例 , 從而確定主噪聲源。

2. 2 　確定主要表面輻射噪聲的方法

　　確定表面輻射噪聲的方法較多 , 目前采用的主要方法有 [2] 鉛板覆蓋法、振動測量法和聲通道法。

2. 2. 1 　鉛板覆蓋法

如柴油機(jī)全部裝置用鉛制隔聲板覆蓋的聲強(qiáng)為I 1 , 僅拆除實(shí)驗(yàn)對象部分隔聲板時(shí)的聲強(qiáng)為 I 2 , 則(I

2- I 1 ) 便是從實(shí)驗(yàn)對象部分輻射出的噪聲強(qiáng)度 [4] , 依次用這種方法于組成外表面的各部件 , 便可以確立主噪聲輻射部件 , 便于有針對性地采取降噪措施 , 這是比較準(zhǔn)確的主因分析法。

2. 2. 2 　振動測量法測量實(shí)驗(yàn)對象表面的振動量算出噪聲級。測振的位置和點(diǎn)數(shù)根據(jù)測定對象的面積和形狀不同 , 一般憑經(jīng)驗(yàn)決定。

2. 2. 3 　聲通道法

用截面積漸變的聲通道 , 截面小的一頭置于傳聲器邊 , 大的一頭置于柴油機(jī)邊 , 一次測定對象部件噪聲的方法。

2. 3 　柴油機(jī)空間噪聲的測量要求及方法

　　空間噪聲主要源于柴油機(jī)各個(gè)零部件及其受空氣波動輻射的表面。

柴油機(jī)平均空間噪聲級是根據(jù)“‘ CIMAC ’推薦的對于測量往復(fù)式柴油發(fā)動機(jī)整體噪聲”或類似其它標(biāo)準(zhǔn)來測量的 , 用來表達(dá)柴油機(jī)典型的空氣噪聲聲壓級。

計(jì)算的平均聲級取決于柴油機(jī)周圍各個(gè)不同點(diǎn)所測得的聲強(qiáng)的平均值。測量點(diǎn)依柴油機(jī)的大小而定 , 在柴油機(jī)周圍兩或三個(gè)不同高度處 , 離柴油機(jī)表面約一米遠(yuǎn)的地方。在柴油機(jī)的每一側(cè) , 每聲級的測量點(diǎn)數(shù)目必須等于氣缸數(shù)的一半。

3 　船舶噪聲標(biāo)準(zhǔn)

　　最大船舶噪聲聲壓級的限制由船東 ( 或船廠 ) 與船舶主機(jī)制造廠之間特別規(guī)定 , 或者是參照國家或國際在這方面的法規(guī)間接確定。大多數(shù)船東都參照SBG( 海上雇用人員責(zé)任保險(xiǎn) )規(guī)范或 IMO 規(guī)范。其中 IMO 關(guān)于船舶噪聲的標(biāo)準(zhǔn)如下 :

4 　柴油機(jī)噪聲控制技術(shù)

　　柴油機(jī)噪聲控制方法有降低聲源噪聲和控制噪聲傳播途徑 , 其中最基本的方法是降低聲源噪聲。

4. 1 　降低聲源噪聲

4. 1. 1 　對氣體動力噪聲的控制對進(jìn)、排氣噪聲的控制 , 一方面從分析噪聲機(jī)理入手 , 采取相應(yīng)的對策 , 如使進(jìn)排氣通道避免急劇轉(zhuǎn)彎 , 內(nèi)壁光滑通暢 ; 另一方面 , 也是最經(jīng)濟(jì)簡單的方法 : 加裝消聲器 [5 ,6] 。傳統(tǒng)的無源消聲器有三種類型 : 抗式消聲器、阻式消聲器和阻抗復(fù)合式消聲器。

抗式消聲器里邊不敷設(shè)吸聲材料 , 福建Perkins帕金斯1206E-E66TA發(fā)動機(jī)連桿襯套費(fèi)用,紅河Perkins帕金斯4008-30TAG3柴油機(jī)銷售中心供應(yīng)服務(wù)商,而是通過改變消聲器內(nèi)部通道的截面、設(shè)計(jì)共振腔或分支管使得聲波在消聲器內(nèi)由于阻抗的改變而反射回到聲源方面 , 或使聲能消耗在共振結(jié)構(gòu)內(nèi) , 從而達(dá)到消聲的目的。抗式消聲器按消聲原理分為擴(kuò)張型、共振型和干涉型等。它構(gòu)造簡單 , 耐高溫 , 耐氣體腐蝕和沖擊腐蝕 , 是目前應(yīng)用最廣的一種 , 但存在高頻失效問題。

圖 1 　 25dB(A) 的吸收型消聲器下的典型噪聲衰減曲線

　　阻式消聲器是在消聲器內(nèi)裝上多孔吸聲材料 ,用增加聲阻的辦法來達(dá)到吸收氣流噪聲能量并轉(zhuǎn)換為熱能 ( 散逸 ) 的目的。常見的阻式消聲器有管式消聲器、折板式消聲器和氣流式消聲器 , 其中氣流式消聲器兼顧了前兩者的優(yōu)點(diǎn) , 達(dá)到高消聲、低流阻的要求 , 常用于船用柴油機(jī)上用來衰減排氣噪聲。

阻抗復(fù)合式消聲器綜合了上述兩種消聲器的特點(diǎn) , 既有阻式吸聲材料又有共振腔和擴(kuò)張室等抗性元件 , 可以在較寬的頻率范圍內(nèi)取得較高消聲量。

但其中的吸聲材料在高溫、腐蝕性氣體及有焦油、碳煙的情況下會很快失效 , 故其在柴油機(jī)上的應(yīng)用受到一定限制。

設(shè)計(jì)消聲器時(shí) , 普洱Perkins帕金斯4008TAG1A發(fā)動機(jī)機(jī)油泵聯(lián)系,梅州Perkins403D-11柴油機(jī)銷售中心網(wǎng)站,南京Perkins帕金斯403F-15發(fā)動機(jī)機(jī)油冷卻器費(fèi)用, 其消聲頻率特性應(yīng)是寬帶的 , 對低、中、高頻段都應(yīng)有足夠的消聲量。同時(shí)還必須考慮噪聲法規(guī)限制 , 用戶可以接受的能量損失百分比 ,安裝消聲器的容許空間尺寸和位置以及生產(chǎn)成本、

使用壽命等多種因素 , 不同型號柴油機(jī)用消聲器一般需專門配套 , 才能達(dá)到良好的匹配性能。

船用柴油機(jī)上 , 由于排氣裝置 ( 如排氣鍋爐 ) 自身也會產(chǎn)生噪聲 , 所以建議將排氣消聲器盡可能安裝在內(nèi)部靠近煙囪頂部的地方。最常用的是氣流消聲器 , 即一根管子內(nèi)敷設(shè)吸聲材料 ( 礦石棉或玻璃纖

維) ,

安裝后其典型的噪聲衰減如圖 1 所示。另外 ,為保持噪聲低于最大允許值 , 如在橋樓處為 65dB(A) ,

通常還要選用體積龐大的 25dB (A) 的吸收型排氣消聲器。盡管無源消聲器的發(fā)展已比較成熟 , 但仍存在一些缺陷 : 容積大、重量大、安裝要求高。懷化Perkins帕金斯403F-15TG發(fā)動機(jī)銷售售后代理商中心,襄陽Perkins帕金斯4012-46TWG4發(fā)動機(jī)上下大修包歡迎來電,黃南卡特彼勒船用柴油機(jī)配件技術(shù)查詢中心,浙江Perkins帕金斯4008TAG1A發(fā)動機(jī)控制器模塊電話,隨著現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展 , 消聲器已朝有源控制的方向發(fā)展。日本已研制成功可應(yīng)用于船用柴油機(jī)的管道內(nèi)置式有源噪聲控制消聲器 (ANC)[7], 如圖 2

所示。實(shí)驗(yàn)證明 , 它與傳統(tǒng)的無源消聲器比有以下特點(diǎn):(1)有足夠的降噪性能;(2)通過引射效應(yīng)具有足夠的冷卻效果;(3)結(jié)構(gòu)緊湊 ( 體積是傳統(tǒng)消聲器的 80 %) 。

4. 1. 2 　對燃燒噪聲的控制

由前面燃燒噪聲的機(jī)理可知 , 降低燃燒噪聲的措施有 [8] : 合理組織供油 , 減小噴油提前角 , 縮短預(yù)燃期或在預(yù)燃期內(nèi)減少噴油量 , 縮短著火延遲期和減少滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量。

圖 2 　有源噪聲控制圖柴油機(jī)性能參數(shù)如下 :型 　　式 : 四沖程柴油機(jī)型 　　號 :Daihetsu 6DL 2 22輸出功率 :88kW

轉(zhuǎn) 　　速 :900r/ min

缸 　　敞 :6

柴油機(jī)如工廠的發(fā)電設(shè)備一片運(yùn)轉(zhuǎn)

4. 1. 3 　對機(jī)械噪聲的控制

對于活塞敲擊氣缸壁產(chǎn)生的噪聲來說 , 完善燃燒過程 , 減小活塞間隙 , 將活塞銷孔中心適當(dāng)向氣缸壁主推力面偏移等 , 都將具有降噪作用。

對于正時(shí)齒輪噪聲來說 , 主要采用控制齒輪的彈性剛度和齒輪誤差的方法?？刂茝椥詣偠戎饕ㄟ^改進(jìn)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)和選用衰減率高( 內(nèi)阻尼大 ) 的材料制造齒輪 , 即在滿足設(shè)計(jì)的條件下 ,盡量選取較小的模數(shù)、壓力角和外徑 ;適當(dāng)增加齒輪厚度 ; 采用正時(shí)齒輪帶傳動來代替齒輪

傳動等 ; 誤差的控制主要靠改進(jìn)制造工藝提高齒輪精度。

4. 2 　控制噪聲傳播途徑

　　控制噪聲傳播途徑和表面輻射噪聲的主要措施有 : 對柴油機(jī)結(jié)構(gòu)及表面的噪聲輻射特性進(jìn)行優(yōu)化 ,提高柴油機(jī)結(jié)構(gòu)剛度 , 應(yīng)使各種蓋板和附件的固定點(diǎn)位于振級較低的機(jī)體部位 , 采用隔振安裝和涂敷阻尼材料等。

4. 2. 1 　空間噪聲的控制

空間噪聲一般都取決于機(jī)型 , 總的平均空間噪聲級主要受增壓器的影響。隨著船東和造船廠要求的柴油機(jī)的效率和功率值不斷提高 , 這種影響也不斷加大。

如圖 3 曲線 2 所示為 MAN B &W 6L80MC 柴油機(jī)在標(biāo)定工況下的計(jì)算平均空間噪聲級 , 當(dāng)配用高效率的增壓器時(shí) , 噪聲級約為 NR101 和 105dB(A) ( 曲線2B)。噪聲級的不同是由于增壓器自身發(fā)出輻射的不同所造成的 , 且增壓器效率越高 , 平均空間噪聲級就越高。而且因?yàn)闄C(jī)艙中有聲音回響 , 在船上測得的以聲壓為基礎(chǔ)的噪聲可能要比在計(jì)算中以聲強(qiáng)為基準(zhǔn)的噪聲級高 1 ～ 5dB(A) 。

在增壓器附近測得的最大噪聲級通常比柴油機(jī)的平均噪聲級高 3 ～ 5dB(A) 。在大型柴油機(jī)中 , 為了滿足噪聲限制要求 , 應(yīng)采取以下措施: (1)在掃氣空氣管內(nèi)裝吸聲材料;(2)在掃氣空氣冷卻器頂部裝環(huán)狀擴(kuò)壓管吸收板;(3)在掃氣空間冷卻器外部裝隔音器;(4)在柴油機(jī)上和 ( 或 ) 機(jī)艙壁上裝附加吸聲材料;(5)另外在增壓器進(jìn)口處裝消聲器;(6)在增壓器檢查蓋處附加消聲材料。鞍山珀金斯403D-11發(fā)動機(jī)原廠配件專業(yè)服務(wù)中心,揚(yáng)州Perkins帕金斯2806D-E18TAG1A發(fā)動機(jī)曲軸前后油封大概的價(jià)錢,安徽Perkins帕金斯1106D-E70TAG4發(fā)動機(jī)啟動馬達(dá)大概的價(jià)錢,烏海Perkins帕金斯403A-11G1發(fā)動機(jī)缸套組件一般多少錢,因?yàn)榭臻g噪聲的噪聲源除柴油機(jī)外還有很多 ,而且噪聲的傳播途徑也是多種多樣的 , 尤其是考慮到回聲和其他機(jī)器發(fā)出的噪聲的影響 , 所以要完全滿足機(jī)艙噪聲級的更嚴(yán)格的要求 , 例如要將 110dB(A) 降為 105dB (A) , 是非常困難的 , 而且對一臺現(xiàn)有的柴油機(jī)的降噪可能性也非常有限 ; 另外 , 雖然空間噪聲的噪聲源除柴油機(jī)外還有很多 , 不好逐一控制 , 但相對于柴油機(jī) , 產(chǎn)生的噪聲小得多。因此從計(jì)量上講 , 其它噪聲源產(chǎn)生的空間噪聲的變化從機(jī)艙傳播到其它地方 , 通常對這些地方的現(xiàn)有噪聲級都不產(chǎn)生影響。

4. 2. 2 　結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的空間噪聲激勵(lì)的控制結(jié)構(gòu)噪聲激勵(lì)是柴油機(jī)的振動能量通過柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)傳遞到機(jī)座 , 再由機(jī)座傳遞到船體艙底 , 然后再向外傳遞到船體結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的振動 , 從而產(chǎn)生的噪聲。

振動能量以在柴油機(jī)機(jī)座和船體接觸表面之間的傳播為主 , 通常采用振動速度為度量單位。振動速度級 (dB) : L v = 20lg( v/ v 0) ,其中 v 0 為參考基準(zhǔn)速度。MAN B &W 柴油機(jī)采用參考基準(zhǔn)速度為 5 ×10- 8 m/ s , 而ISO 采用 10- 9 m/ s 。圖3 所示為在額定負(fù)荷下 6L80 MC 柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)噪聲激勵(lì) , 給出了在柴油機(jī)地腳處垂直振動速度級。二沖程柴油機(jī)的振動速度級平均比四沖程的低約 15 ～ 20dB , 因此 , 四沖程的柴油機(jī)有時(shí)設(shè)有特殊的隔振器 ( 彈性裝置) ,安裝在柴油機(jī)座和船體艙柜頂之間 , 使結(jié)構(gòu)噪聲約衰減 15 ～ 20dB(A) , 這個(gè)結(jié)果相當(dāng)于安裝剛性底座的二沖程柴油機(jī)的振動速度級。

1 　排氣氣體噪聲 , 距聲源 15 米遠(yuǎn)處 ( 相當(dāng)于 2 × 10- 5Pa)

2 　空間噪聲 , 平均值和最大值 ( 相當(dāng)于 2 × 10- 5Pa)

3 　結(jié)構(gòu)噪聲 , 柴油機(jī)底座 ( 垂直 ) 處 ( 相當(dāng)于 5 × 10- 8n/ s)

圖 3 　 6L80MC 機(jī)在 MCR 為 20580KW ,93rpm 時(shí)的 ISO 的 NR 曲線和噪聲級(A.帶高效增壓器 B. 帶普通增壓器

柴油機(jī)噪聲的控制 , 應(yīng)在設(shè)計(jì)階段就予以充分的重視。目前 , 采用有限元法計(jì)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)迫振動和應(yīng)用模態(tài)分析技術(shù)開發(fā)的預(yù)測柴油機(jī)結(jié)構(gòu)噪聲的計(jì)算程序 , 用于結(jié)構(gòu)噪聲的預(yù)測 , 從而進(jìn)一步改進(jìn)零件構(gòu) , 結(jié)合燃燒的改善 , 激勵(lì)的降低 , 獲得低噪聲優(yōu)良指標(biāo)。另外 , 還在消聲器的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面有進(jìn)展。日本研制的一種用樹脂和隔熱陶瓷復(fù)合材料制成的全新結(jié)構(gòu)消聲器 [6] , 與傳統(tǒng)鋼制消聲器相比 , 不僅可提高消聲量 5 ～ 8dB(A) , 且可使功率損失大為減少 , 耐腐蝕性提高 , 重量變輕。另外 , 可以預(yù)見 , 有源消聲技術(shù)將更好地應(yīng)用于船用柴油機(jī)。