大澤動力柴油發(fā)電機消音器的作用結(jié)構(gòu)振動噪聲、電磁噪聲以及進(jìn)、排氣噪聲．移動式柴油發(fā)電機組通常處于隔聲罩內(nèi),其噪聲以進(jìn)、排氣噪聲為主,尤其是機組的排氣噪聲．因此,控制排氣噪聲已成為改善柴油發(fā)電機組整體性能的重要任務(wù)[1]．

為了降低柴油發(fā)電機組的排氣噪聲,通常需要在排氣管的出口端安置消聲器．以往由于成本的考慮以及尺寸受限,排氣消聲器的結(jié)構(gòu)簡單,消聲效果不佳．雖然針對各種發(fā)動機的消聲器種類繁多,但應(yīng)用場合各不相同,簡單選用可能會帶來眾多負(fù)面影響,包括排氣背壓提高、高速氣流造成附加噪聲等．因此,有針對性地設(shè)計一種結(jié)構(gòu)合理的消聲器,對于降低柴油發(fā)電機組的噪聲、提高其在市場的競爭力十分必要．

移動式柴油發(fā)電機組工作時的排氣壓力與流速參數(shù),對消聲器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計計算．根據(jù)消聲原理,確定了消聲器的類型與大體結(jié)構(gòu);然后通過三維流場的建模與仿真計算,得到該消聲器的消聲量和流速分布情況;通過調(diào)整消聲器的結(jié)構(gòu)參數(shù)以改變流場參數(shù),最終使消聲器滿足設(shè)計的要求．

1 柴油發(fā)電機組及其特點

柴油發(fā)電機組的參數(shù)如下:柴油機為6缸4沖程,轉(zhuǎn)速n=1 500 r/min,功率為94.4 kW．柴油機正常工作時的廢氣體積流量Q=16.4 L/s,排氣溫度T=823K．機組外面的隔聲罩尺寸長×寬×高為2 400mm×676mm×1 500mm．

大澤動力柴油發(fā)電機消音器的作用柴油機由于缸內(nèi)燃燒爆發(fā)壓力以及運動部件產(chǎn)生的往復(fù)慣性力,機組的振動噪聲頻帶很寬．其中的機械噪聲可以通過隔聲罩內(nèi)的吸聲層予以降低,進(jìn)、排氣噪聲可以分別通過隔聲罩進(jìn)排氣口的聲學(xué)處理以及安裝消聲器來降低．柴油發(fā)電機組運行時,機組及消聲器管道等部件都向隔聲罩內(nèi)散發(fā)熱量,使隔聲罩內(nèi)的溫度升高,需要利用通風(fēng)散熱用的風(fēng)機和百葉窗,控制機組工作溫度不高于45℃,否則某些控制元件會因溫度過高而產(chǎn)生故障[2]．機組正常運行也需要足夠的新鮮空氣,故機組還要進(jìn)行通風(fēng)降溫．因此,隔聲與散熱的矛盾需要合理解決．此外,隨著運行時間的增加,發(fā)電機組消聲器中會產(chǎn)生污垢,影響設(shè)備的運行性能,為了能定期檢查,消聲器應(yīng)安裝在易拆裝和檢修的部位．以上條件需要在消聲器設(shè)計時加以充分考慮．

2 消聲器設(shè)計方案

根據(jù)柴油機部件的運動特性,估算出噪聲主要分布的頻域范圍在200 Hz附近的低頻以及600 Hz以上的中高頻,需要有針對性地選擇相應(yīng)的高低頻降噪方案以及消聲器結(jié)構(gòu)．為了獲得較高的降噪量,本文選擇了阻抗復(fù)合式消聲器．由于柴油機的排氣中含有許多煙塵顆粒,這些顆粒會堵塞阻性材料中的孔隙,使得消聲器的效果在使用過程中變差．因此,阻性設(shè)計必須不同于通常的復(fù)合式消聲器,將阻尼材料粘貼在消聲器的外表面,使其起到阻振以及吸收透射聲的作用．通風(fēng)散熱用的風(fēng)機和百葉窗風(fēng)道壁貼有吸聲材料,通過這些措施使機組既滿足通風(fēng)的要求,又滿足降噪的需要．

大澤動力柴油發(fā)電機消音器的作用對復(fù)合式消聲器的抗性部分,由于單腔擴張室消聲器效果有限,故采用內(nèi)插管方法．在擴張室的進(jìn)、出口分別插入長度為擴張室長度的1/2和1/4長的兩根小管,使向前傳播的聲波與不同界面反射回來的聲波相位差180°,利用聲波干涉達(dá)到消除通過頻率的目的[3-4]．由于機組上方的空間較大,便于布置消聲器．

初步設(shè)計的消聲器結(jié)構(gòu)方案見圖1．流場計算表明,初步設(shè)計方案的結(jié)構(gòu)過于簡單,內(nèi)部流場不盡合理,存在著高速流動區(qū)域,容易引起高頻湍流噪聲．方案1的降噪量為13dB,方案2的降噪量為19dB,都沒有達(dá)到設(shè)計的要求．