組合式低噪聲柴油機(jī)方艙電站的特點(diǎn)
低噪聲方艙電站是針對(duì)目前柴油發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)和噪聲污染等問(wèn)題,采用減振、隔聲、吸聲和消聲等技術(shù)手段限制振動(dòng)和噪聲的傳播,在保證發(fā)電機(jī)組額定功率輸出的前提下,達(dá)到降低噪聲的效果。組合式方艙是一種可拆卸結(jié)構(gòu),對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸較大的方艙,由于受道路運(yùn)輸條件的限制,可先拆卸成滿足運(yùn)輸要求的小方艙,到達(dá)使用現(xiàn)場(chǎng)后再拼裝成整體。組合式低噪聲方艙電站可用于無(wú)機(jī)房降噪條件的場(chǎng)所,發(fā)電機(jī)組不必建造機(jī)房,可以露天停放,主要用于通信樞紐站的應(yīng)急備用電力系統(tǒng)。
圖1 組合式低噪聲方艙電站的示意圖
一、組合式低噪聲方艙電站結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
組合式低噪聲方艙電站包括柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)、安裝底座、冷卻水箱、啟動(dòng)蓄電池組、減振橡膠墊、組合式降噪方艙、排煙消聲裝置、日用油箱、系統(tǒng)集成的控制和開(kāi)關(guān)柜等。
安裝底座是發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的公共底座,其結(jié)構(gòu)為剛性框架。柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)和散熱水箱都安裝在公共底座上。底座下面安裝橡膠減振墊并固定在降噪方艙底板的骨架上,以減小發(fā)電機(jī)組工作時(shí)振動(dòng)的傳遞和運(yùn)輸時(shí)車輛振動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)組的損害。
降噪方艙是發(fā)電機(jī)組的防護(hù)罩殼,由控制柜方艙、動(dòng)力方艙、消聲器方艙、進(jìn)風(fēng)擴(kuò)展艙、動(dòng)力擴(kuò)展艙和排風(fēng)擴(kuò)展艙組成。降噪方艙內(nèi)置進(jìn)、排風(fēng)消聲器和排煙消聲裝置,在保證發(fā)電機(jī)組正常通風(fēng)量的前提下降低噪聲的傳播。
啟動(dòng)蓄電池組為啟動(dòng)機(jī)提供電力,啟動(dòng)蓄電池組布置在靠近發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)機(jī)的方艙內(nèi)底板上,并給予固定。日用油箱為柴油機(jī)提供燃油。控制開(kāi)關(guān)柜是發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)和電力輸出系統(tǒng)總成,包括啟動(dòng)、保護(hù)、通信等各種功能和發(fā)電機(jī)組電力輸出的總開(kāi)關(guān)。
組合式低噪聲方艙電站示意圖如圖6-4所示。組合式方艙根據(jù)運(yùn)輸條件設(shè)計(jì)成6個(gè)獨(dú)立的小方艙,方便移動(dòng)和運(yùn)輸,到達(dá)使用地點(diǎn)后再拼裝成整體,6個(gè)小方艙通過(guò)螺栓和密封條連接,分別為控制柜方艙、動(dòng)力方艙、消聲器方艙、進(jìn)風(fēng)擴(kuò)展艙、動(dòng)力擴(kuò)展艙及排風(fēng)擴(kuò)展艙,其中控制柜方艙、動(dòng)力方艙及消聲器方艙分別為從左至右依次設(shè)置在組合式方艙的下部,進(jìn)風(fēng)擴(kuò)展艙、動(dòng)力擴(kuò)展艙及排風(fēng)擴(kuò)展艙分別設(shè)置在控制柜方艙、動(dòng)力方艙及消聲器方艙的頂面。
同時(shí),方艙電站還配日用油箱。排煙管自柴油發(fā)電機(jī)組上連接到排煙消聲器并從排風(fēng)擴(kuò)展艙頂端伸出。排煙管、油管分別用法蘭盤(pán)和密封墊片連接,電纜用母排連接。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮了方艙拆裝的工藝性和可靠性。
二、低噪聲原理
(1)減振功能
柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)通過(guò)飛輪殼和連接套對(duì)中定位連成一體,柴油機(jī)的飛輪盤(pán)和發(fā)電機(jī)的連接盤(pán)用螺栓連接傳遞動(dòng)力。由于柴油機(jī)的飛輪殼和發(fā)電機(jī)的連接套具有足夠的剛性和強(qiáng)度,其定位凸臺(tái)和止口與軸的同軸度精度很高,能保證柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)連接的同軸度和整體剛度。最大限度地減少發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主軸上的扭振。
橡膠減振墊安裝在底座和動(dòng)力方艙底板骨架之間,有效地隔斷發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)向方艙傳遞,同時(shí)能緩沖運(yùn)輸時(shí)車輛振動(dòng)對(duì)發(fā)電機(jī)組的沖擊。
橡膠減振墊結(jié)構(gòu)為一種壓剪復(fù)合型橡膠隔振墊,具有較高的承載能力,較低的剛度和較大的阻尼比,固有頻率可做到5hz。由于很低的固有頻率,使減振墊在發(fā)電機(jī)組開(kāi)動(dòng)時(shí)或方艙電站移動(dòng)時(shí)不容易引起共振,而較大的阻尼比使振動(dòng)時(shí)的激振很快衰減。同時(shí),上蓋板特有的碗形設(shè)計(jì)能很好地保護(hù)橡膠材料,剛性十足的漏斗型底板和橢圓形平面結(jié)構(gòu)使底板的安裝強(qiáng)度大大增強(qiáng)。碗形上蓋板和漏斗型底板凹凸相扣,在極端情況下,當(dāng)橡膠墊遭到破壞時(shí)發(fā)電機(jī)組也不會(huì)因橡膠墊損壞而造成結(jié)構(gòu)破壞,有效地減振和隔振衰減了振動(dòng)噪聲的傳播。
(2)吸聲、消聲功能
動(dòng)力方艙四周墻壁和頂板均采用高效吸音材料鋪設(shè),里層材料為鍍鋅沖孔鋼板,沖孔鋼板和高效吸音材料的配合就像無(wú)數(shù)聲音活塞,當(dāng)噪聲穿過(guò)沖孔鋼板小孔沖擊吸音材料時(shí),就像推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)一樣,聲波引起吸聲材料孔隙中的空氣和細(xì)小纖維的振動(dòng)。由于摩擦和黏滯阻力,把一部分噪聲能量變成聲音活塞的動(dòng)能消耗掉,從而減少了部分噪聲向外傳播。
排煙噪聲是柴油機(jī)空氣動(dòng)力噪聲的主要部分,噪聲一般要比柴油機(jī)整機(jī)高10~15db(a),消聲器是控制排煙噪聲的一種基本方法,正確選配消聲器(或消聲器組合)可使排氣噪聲減弱30~40db(a)以上。
發(fā)電機(jī)組排煙系統(tǒng)的降噪處理:在柴油機(jī)允許的排煙背壓范圍內(nèi),應(yīng)用一個(gè)波紋減振節(jié),一個(gè)阻性消聲器和一個(gè)抗性消聲器的組合,有效地隔斷了排煙振動(dòng)和排煙噪聲的傳播。同時(shí),對(duì)排煙管道進(jìn)行隔熱、隔音包扎,也改善了發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行環(huán)境和由排煙管引起的噪聲。
進(jìn)、排風(fēng)通道是發(fā)電機(jī)組燃?xì)饬抗?yīng)、冷卻和熱風(fēng)排出的通道,同時(shí)也是發(fā)電機(jī)組噪聲泄出的出口。為了保證發(fā)電機(jī)組的正常通風(fēng)量,使發(fā)電機(jī)組滿功率輸出和減少噪聲排放,在發(fā)電機(jī)組的進(jìn)、排風(fēng)通道都設(shè)有阻性片式消聲器,片式消聲器通道的有效面積滿足正常通風(fēng)量的要求,同時(shí)在與進(jìn)、排風(fēng)擴(kuò)張艙對(duì)接時(shí)分別形成1~2個(gè)擴(kuò)張腔,新風(fēng)路徑為電動(dòng)百葉窗-擴(kuò)張腔-排風(fēng)消聲器-動(dòng)力方艙。噪聲通過(guò)進(jìn)風(fēng)通道泄出的路徑沿新風(fēng)路徑逆向傳播。熱風(fēng)沿排風(fēng)通道排出的路徑為散熱水箱-消聲器-擴(kuò)張腔-消聲器-擴(kuò)張腔-電動(dòng)百葉窗排出方艙外。噪聲沿排風(fēng)通道泄出與熱風(fēng)同向傳播。由于布置了擴(kuò)張腔,使噪聲在經(jīng)過(guò)片式消聲器衰減后再經(jīng)擴(kuò)張腔擴(kuò)張產(chǎn)生聲阻抗不匹配的反射和干涉作用,達(dá)到噪聲再衰減的目的。同時(shí)由于進(jìn)、排風(fēng)路徑的拉長(zhǎng),使噪聲在泄出過(guò)程中自然衰減,增加了降噪效果。
三、設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)
(1)易拆易裝的整體結(jié)構(gòu)
組合式結(jié)構(gòu)能拆易合,方便道路運(yùn)輸,降噪方艙由控制柜方艙、動(dòng)力方艙、消聲器方艙、進(jìn)風(fēng)擴(kuò)展艙、動(dòng)力擴(kuò)展艙和排風(fēng)擴(kuò)展艙6個(gè)小方艙組合而成。能拆易合,到達(dá)使用地點(diǎn)后再拼裝成整體,方便移動(dòng)和道路運(yùn)輸。
組合式方艙把日用油箱、控制開(kāi)關(guān)柜和進(jìn)風(fēng)消聲器固定在控制柜方艙,發(fā)電機(jī)組整體固定在動(dòng)力方艙,排風(fēng)消聲器和排煙消聲系統(tǒng)固定在消聲器方艙,進(jìn)風(fēng)擴(kuò)展艙和排風(fēng)擴(kuò)展艙分別安裝電動(dòng)百葉窗,可以控制進(jìn)、排風(fēng)的方向。動(dòng)力擴(kuò)展艙起連接作用。這6個(gè)小方艙分別在其接口處用螺栓和密封條連接。排煙管、油管分別用法蘭和密封墊片連接,電纜用母排連接。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮方艙拆裝的工藝性和可靠性。
(2)降噪裝置的功率損失小
降噪裝置的功率損失很小,滿足額定功率低噪聲工作。大功率柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí),通常會(huì)產(chǎn)生110db(a)以上的噪聲,必須對(duì)振動(dòng)、噪聲進(jìn)行控制。本項(xiàng)目降噪方艙通過(guò)減振和隔振裝置,以及機(jī)艙采用高效吸音材料,用降噪消聲裝置對(duì)進(jìn)、排氣系統(tǒng)進(jìn)行降噪處理,滿足了國(guó)家環(huán)保要求。
一般來(lái)說(shuō),方艙降噪處理改變了發(fā)電機(jī)組正常的工作環(huán)境,如果處理不好,將會(huì)影響發(fā)電機(jī)組的功率輸出,嚴(yán)重時(shí)會(huì)停機(jī)保護(hù)。通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)、排風(fēng)量和排氣背壓的準(zhǔn)確設(shè)計(jì),把握了滿功率輸出和降噪的平衡點(diǎn),確保發(fā)電機(jī)組在滿足通風(fēng)冷卻及允許排氣背壓條件下實(shí)現(xiàn)低噪聲工作的要求,達(dá)到了額定功率低噪聲工作的目的。
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