當(dāng)前我國(guó)電力緊張問(wèn)題越來(lái)越突出，同時(shí)人們對(duì)環(huán)保的要求也越來(lái)越高。作為供電網(wǎng)的備用電源，帶靜音箱的柴油發(fā)電機(jī)組以其噪聲小得到了大量使用。帶靜音箱的機(jī)組可實(shí)現(xiàn)高達(dá)30dB的降噪量，但國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外相比還有較大差距，如下表1所示。針對(duì)康明斯 460KW柴油發(fā)電機(jī)組的靜音箱綜合利用各種消聲技術(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使噪聲由108dB降到了 75dB 以下，取得了良好的降噪效果。為有效控制噪聲，首先分析機(jī)組噪聲的產(chǎn)生及其分布，以便有針對(duì)性地采用噪聲控制技術(shù)。根據(jù)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的工作原理，其噪聲的產(chǎn)生非常復(fù)雜。從產(chǎn)生的原因和部位上來(lái)分，燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的噪聲可以包括以下幾部分：（4）冷卻風(fēng)扇和排風(fēng)噪聲；(1)內(nèi)燃機(jī)排煙噪聲.即內(nèi)燃機(jī)排煙通道噪聲，排煙噪聲是一種高溫、高速的脈動(dòng)性氣流噪聲，是機(jī)組噪聲中能量最大，成分最多的部分，比進(jìn)氣噪聲及機(jī)體輻射的機(jī)械噪聲要高得多，是機(jī)組總噪聲中最主要的組成部分，也是噪聲控制的重點(diǎn)。它的基頻是內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火頻率。(2)進(jìn)氣噪聲。即箱體進(jìn)氣處噪聲，進(jìn)氣噪聲主要有機(jī)組機(jī)械噪聲、發(fā)電機(jī)噪聲和氣流噪聲等。由于進(jìn)氣是被動(dòng)進(jìn)氣，且所處位置遠(yuǎn)離主噪聲源，噪聲級(jí)與其他位置相比相對(duì)較低，要求的降噪量就小。(3)排氣噪聲。即箱體出風(fēng)口處噪聲，排氣噪聲主要成分為排風(fēng)噪聲、氣流噪聲、風(fēng)扇噪聲、機(jī)械噪聲和內(nèi)燃機(jī)燃燒噪聲等。該處噪聲源較多，噪聲級(jí)較高，且由于機(jī)組采用強(qiáng)排風(fēng)降溫，增加了噪聲的向外傳播，所以此處的噪聲控制相對(duì)較困難。針對(duì)機(jī)組主噪聲源的分布及噪聲的特性，為有效控制各種噪聲，采用隔聲、吸聲和消聲等控制技術(shù)分別對(duì)不同部位的噪聲進(jìn)行處理，具體設(shè)計(jì)如下：隔聲箱體是為有效降低機(jī)組噪聲對(duì)外界的影響，有效阻斷噪聲傳播途徑而設(shè)計(jì)的封閉空間。當(dāng)機(jī)組放置于箱體內(nèi)部時(shí)，由于隔聲技術(shù)、吸聲等技術(shù)有效地阻止噪聲向外傳播，將噪音源的噪聲控制在箱體內(nèi)部，從而降低其對(duì)外界的影響。隔聲技術(shù)是用隔聲體使部分聲波的傳播方向改變（反射、折射），使穿透該物體的聲波能量減弱，從而降低隔聲體另一面的噪聲。物體的隔聲量TL與構(gòu)件的面密度m(kg×m2)和聲波激發(fā)頻率f（Hz）有關(guān)，單層板隔聲量計(jì)算公式為：因此，面密度越大，慣性阻力越大，越難激發(fā)振動(dòng)，聲波越難透射，其隔音量也越大。故在設(shè)計(jì)時(shí)盡量選擇面密度大的材料作為箱體壁板。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，常以平均隔聲量計(jì)算壁板的隔聲量，計(jì)算公式為：根據(jù)實(shí)際隔聲量要求，以式()*計(jì)算壁板厚度。在進(jìn)行隔聲處理的同時(shí)，大量的聲波被反射回箱體內(nèi)部，與原有聲波形成混響聲，將增加內(nèi)部的噪聲級(jí)和噪聲能量，從而降低壁板的隔聲效果。因此在進(jìn)行隔聲處理的同時(shí)要在壁板內(nèi)側(cè)貼附吸聲材料，對(duì)內(nèi)部噪聲進(jìn)行吸聲處理。
在降低噪聲向外輻射的同時(shí)降低箱內(nèi)的噪聲能量，從而有效降低總體噪聲級(jí)。吸聲是聲波在傳播過(guò)程中，遇到各類材料時(shí)，一部分聲能向材料內(nèi)部傳播而產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)換、或干涉疊加，從而使聲波的能量減弱，其直觀表現(xiàn)為聲級(jí)的下降，使噪聲值下降。不同材料有不同的吸聲系數(shù)，其吸聲效果也不同，吸聲量可用下列公式計(jì)算:
根據(jù)以上隔聲和吸聲理論及計(jì)算公式，箱體外殼采用2.0mm 鋼板制成，內(nèi)附40mm吸聲材料（巖棉），然后用 1.0mm穿孔板固定，這幾部分組裝在一起作為隔聲壁板，可有效阻隔噪聲23dB 以上。壁板結(jié)構(gòu)如圖1所示。為方便維修和觀察數(shù)據(jù)而設(shè)置的門和觀察窗成為隔聲壁板的薄弱環(huán)節(jié)，所以對(duì)門進(jìn)行加厚和密封處理，對(duì)觀察窗采用雙層玻璃結(jié)構(gòu)，有效地解決了噪聲從門、窗和空隙中傳出的問(wèn)題。
由于箱體采取自然進(jìn)風(fēng)、強(qiáng)制排風(fēng)，在進(jìn)、排風(fēng)口產(chǎn)生孔洞，導(dǎo)致漏聲，即形成進(jìn)氣噪聲區(qū)和排氣噪聲區(qū)。為防止噪聲從進(jìn)、排風(fēng)風(fēng)道向外傳播，進(jìn)、排風(fēng)風(fēng)口均須安裝消聲器。根據(jù)排風(fēng)量和燃?xì)饬?，設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)排氣消聲通道，保證在進(jìn)、排風(fēng)順暢的前提下(風(fēng)速一般取5m/s左右為宜)，達(dá)到所有需要的消聲效果。具體設(shè)計(jì)時(shí)，采用多通道折板式阻性消聲器，如圖 2所示，其消聲片的厚度取80-100mm，通道寬取120-150mm，材料用容重80kg/m3。消聲器長(zhǎng)度計(jì)算公式為：片式消聲器通道的通流截面積設(shè)計(jì)為排風(fēng)口截 面積的1.5倍。
折板式阻消聲器利用聲波在吸聲材料中傳播時(shí)因受摩擦將聲能轉(zhuǎn)化為熱能而散發(fā)掉，并且由于拐角的存在使噪聲不能直接通過(guò)消聲通道，從而有效提高消聲效果，達(dá)到消聲的目的。阻性消聲器其具有良好的中高頻性能。另外在消聲器出口處加裝百葉窗避免雨水進(jìn)入，對(duì)其實(shí)行有效保護(hù)。由于排氣管是柴油發(fā)電機(jī)組的最大噪聲擴(kuò)散源，因此抑制排氣噪聲最簡(jiǎn)單且最有效的方法就是在排氣管上安裝消聲器。所采用的消聲器應(yīng)盡量減少通道各部件的壓力損失，故要堅(jiān)持以下原則：2盡量減小排氣通道中直角彎頭的次數(shù)，并擴(kuò)大排氣管截面。因此設(shè)計(jì)進(jìn)行消聲處理時(shí)遵循以上原則，在原有消聲器的基礎(chǔ)上再加一抗性消聲器形成兩級(jí)擴(kuò)張式(抗性)消聲器，膨脹系數(shù) m=9。經(jīng)實(shí)際測(cè)量可知，排氣噪聲 (排氣管出口1m處減少了 30dB(消聲器安裝前為 108dB，安裝后為75dB以上，達(dá)到了預(yù)期目的。但是，采用消聲器會(huì)使排氣管中氣流阻力增大，降低柴油發(fā)電機(jī)組的有效功率，因此要加以注意。在對(duì)康明斯460KW機(jī)組進(jìn)行噪聲處理時(shí)，由于機(jī)組已做防震處理，在此不再對(duì)機(jī)組的抗震問(wèn)題進(jìn)行處理。根據(jù)以上分析，箱體壁板采用2.0mm鋼板作為外殼，內(nèi)附40mm 巖棉作為吸聲材料，然后用1.0m穿孔板固定，使鋼板、巖棉和穿孔板形成一體以方便安裝；進(jìn)、排氣口消聲器采用折板式阻性消聲器，折板由鋼板兩側(cè)各貼吸聲材料組合而成，且以穿孔板固定吸聲材料，具體結(jié)構(gòu)如圖3 , 所示。根據(jù)進(jìn)、排氣通道要求插入損失的不同，進(jìn)風(fēng)口消聲器設(shè)計(jì)長(zhǎng)為350mm，為增加被動(dòng)進(jìn)風(fēng)量縮短箱體長(zhǎng)度采取兩側(cè)布置的方式安裝，見(jiàn)圖3 ；出風(fēng)口由于噪聲較復(fù)雜且噪聲級(jí)高消聲器設(shè)計(jì)長(zhǎng)為2000mm；內(nèi)燃機(jī)排氣口由于噪聲級(jí)較高，為增大插入損失，在原有消聲器基礎(chǔ)上安裝一新抗性消聲器形成二級(jí)消聲器，有效降低排氣噪聲；箱體兩側(cè)安裝雙層門既保證了隔聲效果又方便設(shè)備維修。各控制分區(qū)分別采取相應(yīng)的噪聲控制技術(shù)，綜合控制使箱體外噪聲級(jí)降至75dB以下，達(dá)到了良好的隔聲效果。靜音箱結(jié)構(gòu)圖如圖 % 所示。如果帶靜音箱的機(jī)組放在機(jī)房?jī)?nèi)對(duì)發(fā)電機(jī)房采取二次降噪處理，將進(jìn)一步降低噪聲的影響。為了降低柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)的噪聲，綜合利用噪聲控制技術(shù)設(shè)計(jì)了機(jī)組用靜音箱。針對(duì)不同位置噪聲特點(diǎn)分別采用隔聲、吸聲和消聲等控制措施。在受尺寸限制的條件下，使噪聲降至75dB以下，達(dá)到了國(guó)家環(huán)境要求的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)踐證明，本文所設(shè)計(jì)的靜音箱可以有效地降低柴油發(fā)電機(jī)組噪聲對(duì)外界的影響，這為進(jìn)一步降低柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)的噪聲打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
