柴油发电机噪声

柴油发电机噪声（精选8篇）

柴油发电机噪声 第1篇

1 发电机房概况

发电机房主要设备为1台200 kW TZH发电机, 生产厂家为兰州机电公司, 柴油机型号为G 6135ZLD2, 整机尺寸为3.10 m0.95 m1.60 m, 机房尺寸为7.2 m4.2 m4.5 m。东、 西两侧各有两个宽高=2.0 m2.0 m总面积为16.00 m2的百叶窗, 北面墙开有1.90 m2.00 m的进出机房的双叶工作门。

2 噪声现状

对发电机房设备进行了倍频带测试分析, 测试结果显示, 设备噪声主要为低频噪声, 总声级为106.7 dB (表1) 。在机房周围4个敏感目标附近选择了4个监测点, 进行了环境噪声监测, 结果如表2所示。 按照GB 30962008《声环境质量标准》1类标准, 4个监测点噪声全部超标。对机房外1 m处进行厂界噪声监测, 声级为85.0 dB, 根据GB 1234890《工业企业厂界噪声标准》 1类标准, 厂界噪声严重超标。

3 治理目标

根据GB 30962008, 该区域属居住、文教区, 应执行1类标准, 即环境噪声最高限值昼间为55 dB, 夜间为45 dB。根据GB 1234890, 厂界噪声同样执行1类标准, 昼间为55 dB, 夜间为45 dB。为维护区域环境质量标准, 同时保持正常的教学、工作和生活秩序, 在不得不开启发电机的情况下, 必须对发电机房向外辐射噪声进行降噪治理, 环境噪声降幅应达到30～35 dB, 厂界噪声降幅应达到 40 dB。

4 噪声源分析

柴油发动机噪声是由多种声源构成的复杂声源, 按照噪声辐射方式可分为空气动力噪声、表面辐射噪声和电磁噪声。按照产生的原因又可分为燃烧噪声和机械噪声。其中空气动力噪声为主要噪声源。空气动力噪声是由于气体的非稳定过程即由气体的扰动以及气体与物体的相互作用而产生的直接向大气辐射的噪声, 包括进气噪声、排气噪声和冷却风扇噪声。燃烧噪声和机械噪声很难严格区分, 通常将由于汽缸内燃烧形成的压力波动通过缸盖活塞、连轩、曲轴、机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声, 将活塞对缸套的撞击和运动件的机械撞击振动而产生的噪声称为机械噪声。一般直喷式柴油机燃烧噪声要高于机械噪声, 而非直喷式柴油机的机械噪声则高于燃烧噪声, 但是低速运转时燃烧噪声都高于机械噪声。电磁噪声是由发电机转子在电磁场中高速旋转产生的。

5 治理措施

5.1 对原百叶窗进行改造

本发电机房是学校的原水电维修工作房, 东、西墙体上开有4个百叶窗, 对发电机产生的噪声隔音很差, 声音外泄比较严重。机房墙壁为24 cm厚的砖结构, 隔声效果较好, 因此把原百叶窗改造成墙体, 可阻隔噪声外泄。考虑到进气需要和原排烟向西方向的现状, 决定用砖把东西两侧的4个百叶窗封闭, 并在东侧原百叶窗处预留进气通道口。

5.2 对出入机房的门进行改造

机房门原来开在北面, 尺寸为1.90 m2.00 m, 尺寸过大, 且直接向外暴露, 这也是一个外泄噪声的重点部位, 必须对其改造:同样用砖将其封闭, 将工作门改到机房南墙, 与配电房值班室相通, 工作门选用CRGSM隔声门, 尺过为0.8 m1.8 m, 隔声量>50 dB, 其隔声性能见表3。

5.3 增开一隔声窗

经上述改造后, 加上发电机工作时, 工作门仅进出机房时临时开启, 其他时间均保持关闭, 发电机房几乎为封闭状态。为便于观察机房情况, 在机房与配电值班房之间开设一宽高=0.4 m0.3 m的隔声窗[1]。窗芯由双层玻璃构成, 一层3 mm, 另一层5 mm, 中间留空100 mm。

5.4 机房内壁作吸声处理[2]

为进一步提高隔声效果, 还必须对机房室内作吸声处理。墙面安装吸声材料, 吸声材料采用厚50 mm、密度为32 kg/m3的超细玻璃棉板, 用40 mm40 mm的木方做龙骨, 用8 mm厚、孔径Φ3、开孔率20%的穿孔板做内壁, 用孔径Φ3、开孔率20%、 厚2 mm的镀锌板作表面装饰。用同样的方式作吊顶处理, 只是把表面装饰材料改成石膏板。

5.5 进风消声处理

在进风段两端各设置200 mm厚度的进风消声百叶, 通道内再设置1 600 mm长度的进风阻性消声器, 并在弯头处作50 mm厚吸声处理, 消声弯头长1.2 m。

5.6 安装强制排风系统, 排风消声

由于改变了原自然通风系统, 虽然提高了隔声性能, 却由此带来了发电机的散热问题。必须采用强制通风的方法方可满足散热要求。机房换气量由以下公式计算:

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式中, V=为换气量, m3/h; Q为柴油发电机的散热量, kJ/h, 本机散热功率为46 kW;c=1.004 kJ/ (kgK) , 为空气的质量热容;ρ= 1.11 kg/m3 为常温常压下的空气密度;θinside为发电机房室内温度, 取45 ℃;θoutside为室外进气口空气温度, 取 32 ℃。通过计算, 换气量V=11 430 m3/h, 选用2台Dz115A型低噪声轴流风机, 风量6 000 m3/h, 该风机叶轮直径508 mm, 噪声64 dB, 风机由各自独立的温敏开关控制, 可根据季节的变化自动启停, 不必两台同时开启, 也不必长时间开启, 既可节省能源, 又可减少二次噪声污染。风机排风口加装蜂窝式消声器, 消声量 30 dB。

5.7 对柴油机排气管作排烟消声处理

发电机组自带的排烟消声器的消声量很小, 只有约20 dB , 不能满足达标排放要求, 必须对排烟系统进行改造。改造措施是对排烟系统加装三级扩张室消声器。

5.8 对发电机整机、排烟管、消声器作隔振处理[3]

在发电机底座安装橡胶隔振垫, 减少发电机组对外噪声辐射。用减振吊架将排烟管和排烟消声器吊装在房顶, 减少增添设备产生的二次噪声污染。

6 结果

(1) 通过对该发电机房的噪声治理, 在不破坏机房主体结构的前提下, 采用隔声、 吸声、 强制通风、 隔振等技术措施对发电机房进行了噪声综合治理, 依然保证了发电机的正常运行。

(2) 选择时间10:00、 18:00、 23:00, 在厂界1.0 m处进行厂界噪声监测, 得到昼间排放噪声为51.3 dB, 夜间排放噪声为44.6 dB, 厂界噪声达到了1类排放标准。学校恢复了应有的宁静, 师生、 居民不再投诉, 产生了良好的社会效益。

参考文献

[1]朱建林.窄小场地下柴油发电机噪声综合治理[J].环境工程, 2001 (1) :36-37.

[2]刘惠玲.环境噪声控制[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2002:98-104.

柴油发电机 介绍 第2篇

主要用途 柴油发电机组是一种小型发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。尽管柴油发电机组的功率较低，但由于其体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门，作为备用电源或临时电源。淮安市淮阴区王营镇赵华东柴油发电机修理厂就是租赁、售卖柴油发电机的厂家。工作原理 在柴油机气缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。

将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。

这里只描述发电机组最基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。

柴油发电机噪声 第3篇

我军通信指挥车辆野外供电主要是安装小功率柴油发电机组来提供, 但由于发电机组的原动机通常为柴油机, 震动和噪声比较大, 发热量高, 实际使用时往往会抬到远离车辆几十米的地方进行发电, 制约了通信指挥车“行进中通信”和“行进中指挥”的能力。再由于机组通常不具备密封效果, 车辆涉水时一般不能发电, 影响了车辆越野机动性能。目前, 国内正在注重发展机动性好、环境适应性强的车载型发电机组, 要求可满足在车载运输环境下的能涉水和工作。项目的研制, 不仅能满足设备的全天候高机动趋势, 而且还可以用于邮电、楼宇建筑、金融、公路交通等领域。

1 低噪声车载涉水型柴油发电机组结构概述

低噪声车载涉水型柴油发电机组主要由柴油机、发电机、控制系统、底盘 (含油箱) 、排烟消音系统、减震装置、隔声罩、进风降噪系统、排风降噪系统、防水密封系统、车载安装系统等周边配套系统组成。机组是由柴油机带动发电机旋转, 发电机转子通过切割定子磁感线, 产生电能, 并通过控制系统完成配电, 再通过密封式隔声罩, 使柴油发电机组达到低噪声并且能短时间涉水的目的。在柴油机带动发电机旋转的同时, 会产生大量的热需要, 需要良好的通风把热量排出隔声罩。低噪声车载涉水型柴油发电机组同时满足系统低噪声、车载运输及短时间涉水工作 (涉水深度500mm, 占机组高度尺寸60%) 的特点。

2 结构设计特点

2.1 低噪声车载涉水型柴油发电机组的通风散热及降噪设计

机组工作时, 对外要散发大量热量, 同时又会产生高分贝的噪声污染 (1米处的裸机噪声值达98d B[A]) , 隔声罩内在高温环境条件的温升直接影响到机组的工作, 温升主要由机组表面辐射、排烟系统与热排风引起, 控制好温升必须有一个良好的风路设计。

柴油机的进风、排风通道采用独立的风道结构, 进风风道在有限的距离内通过设置隔声挡板, 并形成风道的型式, 降低箱体外罩部分的进风风速, 防止由于风速过大产生再生噪声。柴油机排风风道采用隔离、扩展风道的方式, 将隔声罩上的排风口尽可能放大, 通过在短距离的风道内设置吸声材料、隔离风栅板。

1) 风道设计, 针对柴油机、发电机的进风、排风特点, 机组隔声罩内部设计时进行针对性设计, 直接将柴油机的冷却进风、燃烧进风、散热排风通过各自独立风道直接导入、导出隔声罩, 不直接与隔声罩内部的风道进行混合, 防止各风路在隔声罩内部形成紊流, 造成隔声罩内部的热量无法顺畅排出, 导致柴油机长期在高负荷条件下运行。并且考虑到机组涉水的要求, 将隔声罩所有进、排风口引向高于机组500mm处的位置, 并在进排风口加装防水槽和防水板, 杜绝涉水时水进入隔声罩内。

2) 通风设计, 通过对机组内部各发热部件的功率进行分析、统计, 计算出内部在高温环境条件下的发热量。根据机组内部的布置特点, 在箱体一侧上部位置设置两台轴流风机, 单台轴流风机在最大转速条件下的排风量为1865 m3/h, 并综合考虑隔声罩内部的整个气流存在局部紊流, 轴流风机的排风效率有所下降, 两台轴流风机在使用效率达到60%的条件下也能满足低噪声车载涉水型柴油发电机组的运行要求。

3) 隔声罩内部的热平衡设计是该通风散热的设计重点, 尤其在满足机组高温环境下机组可靠工作。设计时既要利用进风、排风道进行降噪又同时不能造成机组的进风、排风阻力过大, 并且保证隔声罩内部的热交换达到平衡。机组在设计时, 通过在机组底盘的底封板位置设置进风百叶窗, 使进风噪声在隔声罩底部进行衰减, 形成对流后的换热空气通过设置在隔声罩两侧的两台低噪声轴流风机强制排出箱体内部, 最终在箱体外时要求能得到降噪和换热的效果。

2.2 低噪声车载涉水型柴油发电机组的整体防涉水设计

为满足低噪声车载涉水型柴油发电机组的整体防涉水要求, 同时兼顾散热和防水密封、低噪声的要求, 机组隔声罩防水密封结构及电气防水绝缘处理是一大技术关键点。

机组在涉水深度500mm (占机组高度尺寸60%) 的状态下能够正常工作, 机组的隔声罩采用防水百叶、增加机组密封性、对控制系统进行密闭设计的措施来解决:1) 对隔声罩在涉水深度500mm以下部分均采用全封闭防水设计, 从结构防止水进入隔声罩, 同时对需开门部分采用专用导水槽和胶条密封的结构。2) 发电机方面, 发电机采用全封闭风道冷却形式, 并对发电机进行专用进风和出风设计, 防止雨水的直接进入;同时对发电机的出线口采用防水型接插件形式, 既保证电气连通又保证防水要求。3) 控制系统方面, 器件选型采用防水型器件;对于需操作的部件通过适当增加防水胶套的形式进行防水, 同时不得影响操作;对控制屏体与面板的贴合面进行迷宫式的引水槽和密封垫的形式, 防止水进入控制屏内。

2.3 低噪声车载涉水型柴油发电机组整体防震及车载工作设计

低噪声车载涉水型柴油发电机组的各个部件均要采用高效减震设计, 采取积极主动的隔震方式避免车载涉水型柴油发电机组对其它设备的震动影响, 这也是本车载涉水型柴油发电机组研制过程中的一大内容。

本机组直接安装于装载平台上, 选择合理减震隔振装置, 设计合理的减震结构, 对振动进行控制和分析十分必要, 机组设计时通过对柴油机、发电机各载荷位置进行计算, 并对借助分析仪器对柴油机、发电机的震动进行测量, 考虑到垂直振动位移、横向位移、纵向位移并结合柴油机、发电机支撑点的载荷分布, 机组采用四点支撑较合理, 且柴油机端、发电机端的减震器载荷基本一致。

3 结论

柴油发电机租赁合同 第4篇

1、甲方派遣技术人员安装发电机组。乙方负责甲方工作人员的食宿和机组的安装场地(如搭棚)。

2、设备每天工作个小时以内。设备的最大有功负载不能超过电流。设备每月正常维护时间为两天。

3、甲方负责发电机组正常的维修费用，但乙方违反甲方规定使用发电机组造成的损坏其修理费用由乙方负责。如发电机组在使用过程中产生的故障在 个工作日内不能排除，甲方需更换同等功率的机组给乙方使用。

4、乙方负责发电机组所需的柴油(所用的柴油品牌应为国标的0#柴油)。乙方负责机组的租用期内的安全保卫工作，如乙方人为破坏、机件、机组被盗所造成的损失由乙方负责按机件、设备价值赔偿给甲方。

5、甲方于本合同中所提供的服务仅限于设备的租赁，对于乙方的生产质量、进度等问题无连带责任。

六、违约责任：

凡违反本合同约定即视为违约，违约方应支付人民币违约，甲方有权将发电机组收回。

七、合同终止：

1、租赁期满。

2、合同一方违约，另一方有权终止合同。

3、不可抗力。

八、其它：

1、在本合同履行期间，如双方发生争议，应协商解决，协商不成的，可在甲方所在地的法院起诉。

2、合同未尽事宜，双方可另行协商签订补充合同，补充合同和本合同具有同等法律效力。

3、本合同一式两份，双方各执一份。

甲方： 乙方：

代表： 代表：

日期： 日期：

柴油发电机租赁合同范文三

甲方：

乙方：

因乙方施工需要，向甲方租赁发电机组。双方本着诚信互利的原则订立协议如下：

1、甲方提供柴油发电机组租赁给乙方使用。(注：租赁机组总价值： )

2、租期至少为/天)，租金为/天/台(大写： 元整)(注：租期满按实际天数每天 元/天/台计算)

3、租赁期间未经甲方同意，乙方不得将该设备转租，转借，买卖。如有物品丢失，乙方应付相应机组总价值的赔偿责任。

4、租赁期间第一次使用的机油由甲方负责，机油到更换时间由乙方负责，柴油由乙方负责，如由于乙方提供的柴机油质量问题所造成的柴油机组的损坏，由乙方负责相应责任。

5、付款方式：乙方预付一个月租金，到次月的同一时间收取第二月租金，如乙方到期未付款，甲方有权要求停止发电机组的使用权。

6、设备的进出场由甲方负责，由乙方负责付相应的进出场费用。

7、设备的基本维护由甲方负责，乙方保障甲方每月有贰天的机组保养时间)，严禁乙方超负荷运行发电机组，如乙方人员违规操作造成的发电机组的损失由乙方负责。

8、设备操作由四方负责，机器发生故障时由甲方负责维修(故障在当天内不能排除，甲方次日更换发电机组，确保乙方的正常使用)。

9、以上未尽事宜，由双方友好协商，如有纠纷由甲方法院仲裁执行。

10、本合同一式贰份，由乙双方各执一份。

甲方：

代表人：

电话：

年 月

日

某柴油机噪声的声压及声强测试分析 第5篇

柴油机噪声是运输车辆及工程机械噪声的重要来源,我国对车辆噪声提出了越来越严格的标准,使降低发动机噪声成为目前汽车及工程机械行业的一项重要任务。

控制发动机噪声首先要对发动机噪声进行测量,而声压测试和声强测试正是测量发动机噪声的主要方法。本文分别采用这两种方法对某型柴油机的噪声进行了测试,给出了噪声评价结果;并对结果进行对比、分析,探讨了两种测量评价方法的特点,为以后的测试、降噪工作提供了一定的借鉴依据。

2试验对象及试验条件

试验对象为增压直喷式、四缸直列水冷柴油发动机,额定功率为200 kW。为了提高测量精度,减少干扰,噪声测试在半自由声场消声试验室中进行,在试验时不带风扇、空气压缩机等,并将排气管引出室外,抑制空气动力噪声。试验额定转速为2 100 r/min,最大扭矩转速为1 300 r/min,对这两个常用工况进行测试。

3声压测试

声压测试法主要依据GB/T 1859-2000《往复式内燃机 辐射的空气噪声测量 工程法及简易法》以及GB/T 1859-2000《声压测定噪声源声功率级 消声室和半消声室精密法》进行。根据被测发动机尺寸及环境确定测点布置,如图1所示。经过对各点测试,得到表1所示的测量结果。

根据各点的声压级,用公式(1)计算表面声压级LpA:

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其中:Lpi为第i个测点处A计权声压级,dB;N为测量点总数;K为测量表面平均环境修正值,dB。

经过计算得到两工况下发动机表面总声压级分别为103.2 dB和109.9 dB。再采用下式计算声功率级LWA:

LWA=LpA+10lg(S1/S0) 。 (2)

其中:S1为测量表面面积,约26.91 m2;S0为基准值,为1 m2。

经计算得到1 300 r/min及2 100 r/min两工况下的声功率级分别为117.5 dB和124.2 dB。

4声强测试

声强测试依据GB/T 16404-1996《声强法测定噪声源的声功率级》的要求,将被测发动机作为声源,设其被一矩形包络面包围。为该包络面划分网格,取网格中点为测量点,用声强探头逐点测量信号并记录保存。

经过计算,得到两种工况下的各点声强、声功率及各面声强云图。由于篇幅所限,仅列出发动机右侧网格划分情况及其额定转速下声强云图,如图2所示。

从声强云图中可确定主噪声源位置,进行声功率排序,分析部件的噪声贡献大小,并计算出各辐射面的声功率,最后得到两工况整机总声功率级分别为93.8 dB和96.7 dB,。主要噪声部件声功率级及总声功率级如图3所示。

5结果分析

声压法测量两工况下总声功率级分别为117.5 dB和124.2 dB,已达到《中小功率柴油机噪声限值》中所规定的上限。而采用声强法测量,其结果为93.8 dB和96.7 dB,差值达到了23.7 dB和27.5 dB,结果远低于限值。造成这样的差值,主要是声压法测量的包络面远大于声强测量,而发动机进、排气噪声及其他附件的噪声不可避免地成为影响测量结果的重要因素。

利用声强分布测试法,发现在两种工况下发动机噪声源分布及其辐射特性有较大变化;经过声功率排序发现:飞轮壳、涡轮增压器、油泵、托架等是最主要的噪声源。在2 100 r/min时,飞轮壳是最大的噪声源,声功率级达到了92.73 dB,飞轮壳的噪声辐射不仅剧烈而且其辐射面积大,所以飞轮壳是首要要解决的噪声部位件,其次是涡轮增压器和皮带轮,声功率级都接近90 dB;在1 300 r/min时,涡轮增压器成为最大噪声源,声功率级达到91.55 dB,其次为托架和飞轮壳,声功率级均达到86 dB以上。

6结论

本文利用声压及声强测试法,对柴油机表面辐射噪声进行了评价,得到了不同工况下的声功率级,并且利用声强分布测点法,获取了各面声强云图,在此基础上,识别出各主要噪声源,并计算了主要噪声源的声功率级,进行了声源排队,为进一步的降噪工作提供了依据。

用声压测量法进行发动机噪声评价,简便、快速,但其结果与声强测量法有较大差距。如本试验所示,由于声压测量本身的缺陷,即便在半消声室中,也极容易受背景噪声及其他因素的影响,误差较大;而声强法测声功率,在测量包络面内,其结果理论上不受其他声源或背景噪声的影响,在实际测试中,测量准确性远高于声压测量法。对于柴油机噪声评定来讲,更宜采用声强测量法以获取较精确的评价结果。

参考文献

[1]蒋孝煜,连小珉.声强技术及其在汽车工程中的应用[M].北京:清华大学出版社,2001.

[2]马大猷.噪声与振动控制工程手册[M].北京:机械工业出版社,2002.

[3]韩军,郝志勇,刘月辉.柴油机表面噪声的声强测量与分析[J].汽车工程,2003(3):557-560.

[4]沙云东,盛元生.用声强法测量内燃机噪声的有效性研究[J].内燃机工程,2001(1):48-53.

柴油发电机噪声 第6篇

柴油机作为重载机动车辆的主要动力装置之一,起着重要作用。如果多缸柴油机出现失火故障,在其做功能力下降的同时,运转平稳性也会变差。针对柴油机失火故障,目前提出了多种诊断方法,如燃烧压力诊断法、输出扭矩诊断法、瞬时转速诊断法、缸体振动诊断法、高压油管压力诊断法等[1,2]。

本文针对某型坦克柴油机,在实车上模拟了失火故障,对不同状态下的排气噪声进行了经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD),利用Hilbert变换求取了主固有模态分量(intrinsic mode function,IMF)的瞬时频率(instantaneous frequency,IF),并在此基础上提出了一种柴油机失火故障诊断的有效方法。

1 柴油机排气噪声的特点与测量

1.1 柴油机排气噪声的特点

试验用坦克动力装置为V形12缸四冲程柴油发动机。柴油在气缸内燃烧后的高压废气经过排气管形成的排气噪声主要由三部分组成:周期性排气产生的噪声、排气管内产生的共鸣声和高速气流带来的噪声[3]。其中,以周期性排气产生的低频噪声为主,它的基频为:

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式中,n为转速,r/min;z为缸数;i为冲程数(二冲程i=2,四冲程i=4)。

1.2 柴油机排气噪声的测量

柴油机排气噪声测试系统主要由传声器及其固定架、A/D转换器、计算机和应用软件组成。为了统一测试条件,突出排气噪声,减小动力舱振动噪声和风扇噪声的影响,测点选在车体一侧的排烟口附近。将传声器安装在固定架上,然后将固定架放置在车体一侧地面上。在转速较低时,受调速器的作用,柴油机运转平稳性较差,排气噪声的起伏较大;而在转速较高时,柴油机运转平稳性变好,但各缸爆发间隔变短,分辨各缸工作的差异性会变得困难。经过对比分析,将柴油机转速控制在1 000 r/min左右较为理想。因此,测试条件为将坦克停放在低背景噪声的空旷地带、原地空挡、柴油机转速为1 000 r/min。采用拧松某一缸高压油管连接螺栓、切断油路的方法进行了失火故障模拟,测得了正常状态时和失火状态时的排气噪声信号。

2 排气噪声信号的EMD分解

Hilbert-Huang变换是一种新的非平稳信号处理方法[4],目前,HHT已在流体力学、结构动力学、地球物理学、故障诊断学等众多领域获得了广泛应用。

2.1 EMD分解过程

一个信号可以包含许多个IMF分量,为了找到信号中不同的IMF分量,需要对其进行EMD分解。具体分解过程和步骤为:

(1) 确定信号x(t)所有的局部极值点。

(2) 拟合所有的局部极大值点形成上包络线,拟合所有的局部极小值点形成下包络线,上下包络线应该包络所有的数据点。

(3) 上下包络线的平均值记为m1(t),求出h1(t)=x(t)-m1(t)。如果h1(t)是一个IMF,那么h1(t)就是x(t)的第一个IMF分量。

(4) 如果h1(t)不能满足IMF的条件,将h1(t)作为原始数据,重复步骤(1)～(3),得到上下包络线的平均值m11(t),再判断h11(t)=h1(t)-m11(t)是否满足IMF的条件。如果不满足,则重循环k次,得到h1k(t)=hk(t)-m1k(t),使得h1k(t)满足IMF的条件。记c1(t)=h1k(t),则c1(t)为信号x(t)的第一个满足IMF条件的分量。

(5) 将c1(t)从x(t)中分离出来,得到r1(t)=x(t)-c1(t)。将r1(t)作为原始数据重复步骤(1)～(4),得到x(t)的第二个满足IMF条件的分量c2(t)。重复循环n次,得到信号x(t)的n个满足IMF条件的分量。当rn(t)=rn-1(t)-cn(t)成为一个单调函数,不能再从中提取满足IMF条件的分量时,则循环结束。

这样,x(t)就可以表示为:

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式中,rn(t)为残余函数,代表信号的平均趋势。

EMD分解过程其实是一个筛分过程。在筛分过程中,不仅消除了模态波形的叠加,而且使波形轮廓更加对称。EMD方法从特征时间尺度出发,首先将信号中特征时间尺度最小的模态函数分离出来,然后分离特征时间尺度较大的模态函数,最后分离特征时间尺度最大的分量。因此,可以将EMD方法看成是一组高通滤波器,且滤波器的截止频率是自适的[5] 。

2.2 EMD分解控制

本文对排气噪声信号EMD分解的应用软件采用Delphi7编写。其中,拟合曲线的选择、端点效应的改善、IMF判别准则、分解终止准则如下:

(1) 局部极值点的拟合采用光滑性较好的三次样条曲线,具体使用三弯矩算法,边界条件为指定端点处的一阶导数存在,且取值为零。

(2) 在数据2个端点处各插入1个极值点,使所有局部极值点均变为内点。具体方法为:找到距端点最近的局部极值点,并且与端点值进行比较,对于上包络线,在端点处插入的极值点为两者的较大值;对于下包络线,在端点处插入的极值点为两者的较小值。这样,既可以改善端点飞翼,又可以使分解过程中数据端点对齐,同时也与插值算法的边界条件相对应。

(3) 采用相继两次筛分得到的h(t)标准差的大小:

undefined

作为IMF判别准则,控制迭代次数。迭代阈值设定为SD=0.2。

(4) 采用残余信号平均幅值的大小:

undefined

作为分解终止准则,控制IMF分量的个数。终止阈值设定为TD=0.03。

图1为柴油机正常状态时排气噪声信号x(t)及其EMD分解得到的6个IMF分量c1(t)～c6(t)和残余信号r6(t)。

2.3 主IMF分量的确定

图2为柴油机正常状态时排气噪声(图1中的x(t))的幅值谱Ax(f)。由图2可见:其主要频率成分为100 Hz,即转速为1 000 r/min时周期性排气噪声的基频。

图3为经过EMD分解后第五个IMF分量(图1中的c5(t))的幅值谱Ac(f)。由图3可见:其主要频率成分与x(t)的主要频率成分基本相同,且具有较大的时域幅值,是本文研究的重点,c5(t)为排气噪声的主IMF分量。

3 基于瞬时频率的特征提取

排气噪声信号经过EMD分解得到主IMF分量,主要目的是使主IMF分量的时域波形满足IMF的条件:(1)在整个数据段内,极值点的个数和过零点的个数必须相等或相差最多不能超过一个;(2)在任意时刻,由局部极大值点形成的上包络线和由局部极小值点形成的下包络线的平均值为零,即上下包络线相对于时间轴局部对称。

由此,主IMF分量就成为满足单分量信号物理解释的一类信号,在每一时刻只有单一频率成分,从而使瞬时频率具有了物理意义。

3.1 主IMF分量的瞬时频率

对于主IMF分量c(t),其Hilbert变换为:

undefined

以c(t)为实部、undefined为虚部,构造解析信号:

undefined

式中,undefined;θ(t)=arcundefined。

瞬时频率为:

图4为正常状态时排气噪声信号的主IMF分量(图1中的c5(t))瞬时频率f(t)随着时间的变化波形。由图4可见:瞬时频率基本上是围绕柴油机周期性排气噪声的基频100 Hz上下波动。

当柴油机发生失火故障时,原有的排气规律被破坏,在主IMF分量的瞬时频率的变化上一定会有所体现。图5为失火状态时排气噪声信号x(t)和EMD分解后的主IMF分量c5(t)。其他IMF分量和残余信号波形省略。

图6为失火状态时排气噪声信号主IMF分量(图5中的c5(t))的瞬时频率f(t)随着时间的变化波形。由图6可见:瞬时频率基本上围绕柴油机周期性排气噪声的基频(100 Hz)上下波动,与正常状态时相比,其失火后主IMF分量的疏密变化较为明显,瞬时频率波动变缓,且分散程度增大。

3.2 状态识别特征参数的提取

为了反映瞬时频率围绕柴油机周期性排气噪声的基频(100 Hz)波动的分散程度和快慢程度,定义了特征参数:(1)波动方差σf。类似于方差的定义,但不使用瞬时频率的实际均值,而是指定均值为100 Hz;(2)平均穿越率zf。类似于平均过零率的定义,但穿越线不是零频率线,而是100 Hz频率线,可以通过计算f(t)-100的平均过零率获得。

至此,可以求得正常状态时主IMF分量瞬时频率的波动方差σf=824.624,平均穿越率zf=0.033;而失火状态时,主IMF分量瞬时频率的波动方差σf=1 349.495,平均穿越率zf=0.021。

利用上述方法,通过在某型坦克柴油机上进行试验并统计分析,合理确定波动方差σf和平均穿越率zf的阈值,就可以实现失火故障的实车不解体诊 断。本文波动方差的阈值取为1 000,平均穿越率的阈值取为0.025,如果实测波动方差σf>1 000,且平均穿越率zf<0.025,则判定柴油机发生失火故障。当然,失火可以看作是各缸工作不均匀性的一种特殊情况,所以上述方法也可以用于柴油机各缸工作不均匀性评价。

4 结论

(1) 对坦克柴油机噪声信号进行EMD分解,得到多个IMF分量,每个IMF分量成为满足单分量信号物理解释的一类信号,使瞬时频率具有了物理意义。

(2) 主IMF分量反映了原信号的主要特征,其波形的疏密变化能够反映坦克柴油机各缸工作状态的变化。

(3) 以主IMF分量的瞬时频率函数围绕柴油机周期性排气噪声基频的波动方差和平均穿越率为特征参数来诊断失火故障是切实可行的。

摘要：针对坦克柴油机失火故障诊断问题,在实车上模拟了失火故障,应用EMD对不同状态下的排气噪声信号进行了经验模态分解,利用Hilbert变换求取了主固有模态分量(IMF)的瞬时频率函数,以其围绕周期性排气噪声基频的波动方差和平均穿越率为特征参数,建立了一种诊断柴油机失火故障的方法。应用结果表明了诊断方法的可行性。

关键词：内燃机,柴油机,经验模态分解,排气噪声,失火,故障诊断

参考文献

[1]刘世元,杜润生,杨叔子.利用神经网络诊断内燃机失火故障的研究[J].内燃机学报,1999,17(1):67-70.Liu S Y,Du RS,Yang S Z.Fault diagnostics forinternal com-bustion engines using flywheel speed fluctuations and neuralnetworks[J].Transactions of CSICE,1999,17(1):67-70.

[2]米东,徐章遂,王平.模糊信息融合及其在发动机失火故障诊断中的应用[J].河北工业大学学报,2005,34(1):65-69.Mi D,Xu Z S,Wang P.Fuzzyinformationfusion andits appli-cations in the fault diagnosis of engine misfire[J].Journal ofHebei University of Technology,2005,34(1):65-69.

[3]赵升吨,尚春阳,韩慧兰,等.间歇性排气噪声辐射特性的研究[J].声学学报,2000,20(1):61-65.Zhao S D,Shang C Y,Han HL,et al.Studyin radiation char-acteristics of intermittence exhaust noise[J].Acta Acustica,2000,20(1):61-65.

[4]Huang N E,Shen Z,Long S R,et al.The empirical mode de-composition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary ti me series analysis[J].Proceedings of the Royal So-ciety of London A,1998,454:903-995.

柴油发电机噪声 第7篇

关键词：直喷柴油机,高原,运转性能,噪声特性

0前言

柴油机运行在高原地区时,由于大气压力降低和空气密度减小,使得柴油机的性能随之恶化,影响其动力性和经济性[1]。此外,随着人们对环境的要求越来越高,噪声法规越来越严格,故降低发动机的噪声成为当前研究的紧迫课题。因此,开展不同大气压力下柴油机性能及噪声特性研究十分重要。

迄今为止,关于高原柴油机的运行特性已经展开了部分研究。诸如,申立中等人[2]采用微机化大气模拟综台测量系统对自然吸气柴油机运行在不同海拔地区下的性能进行了研究。并且分析和比较了不同海拔下的柴油机负荷特性、速度特性、万有特性以及碳烟排放特性的关系。刘瑞林等[3]采用内燃机高海拔(低气压)模拟试验台上,研究了不同模拟海拔高度下的涡轮增压柴油机性能,分析了不同海拔高度对涡轮增压柴油机动力性、经济性的影响。另外,沈颖刚等[4]采用表面声压级测量法研究了不同海拔不同转速下声功率以及不同转速下不同供油提前角对噪声声功率级的影响。

本试验采用模拟大气压力装置研究了不同大气压力下直喷柴油机运转性能;采用声压级测量法,测试不同转速、不同大气压力以及更换油底壳、摇臂室罩等情况下的表面辐射噪声,分析大气压力对柴油机工作特性(扭矩、功率以及油耗)的影响以及表面辐射噪声随不同转速、不同大气压力时变化关系,和改进后的油底壳和摇臂室罩降噪的效果。该研究对高原运行的柴油机设计以及降低噪声有着重要的意义。

1 试验台架及方法

1.1 试验台架及测点布置

图1给出了试验台架及噪声测试位置示意图。试验研究的发动机是某款四缸四冲程直喷柴油机,缸径为100 mm,压缩比为17.5:1,测功机是WE系列水涡流测功器;表面噪声测量采用了日本小野LA-220型声级计和北京声望声电技术公司的BSWAVS302N(USB)型双通道分析仪。

表面辐射噪声测试采用了辐射的空气测量工程法及简易法。根据GB8194-1987《内燃机噪声声功率级的测定工程法及简易法》噪声测试标准[5]为了确定测量表面和测量点位置,假想一个包络内燃机主要噪声辐射部位并终止于反射面上的最小矩形六面体作为基准体,确定基准体尺寸时可以不考虑辐射噪声不大的内燃机凸出部分。测量位置与基准体的各对应面应相平行,间距为d,通常d为1m。当基准体的最大尺寸小于2 m时,取9个测量点测量。基准体上的9个测点位置见图1。

1.2 声功率级的计算[5]

声功率级的计算用公式如下:

式中,为声功率级,dB;为测量表面的平均声功率级,dB;S为测量表面面积,m2。

其中,S=4(ab+bc+ca)

a=L1/2+d,b=L2/2+d,c=L3+d

式中,L1,L2,L3分别为基准体的长、宽、高,m;S0为基准面积,m2。

根据柴油机的实际尺寸,可以分别测量出L1,L2,L3的值,而按照国标d=1m,从而计算a,b,c,其值分别为1.4,1.3,2.14 m。根据以上的公式和说明,可计算出声功率级。

2 试验结果及分析

2.1 不同大气压力下的性能特性

图2给出了大气压力对于直喷柴油机转矩的影响。由图2可知,随着转速增加,三种大气压力下柴油机转矩均呈现先增加后减小的规律。随着大气压力增加,柴油机转矩也增大,主要是由于大气压力增大,导致吸入气缸内的空气量增加,以致于柴油机吸气终了时的缸内温度及压力也趋向增大,从而导致压缩终了时的缸内压力增大所致。

图3给出了不同大气压力对柴油机功率的影响。由图3所示结果可知,随着转速增加,三种大气压力下柴油机功率均呈现减小趋势。随着大气压力增加,柴油机功率增大,主要是由于大气压力增加吸入气缸内空气量增加,相同喷油量条件下,缸内燃烧更加充分所致。

图4给出了不同大气压力对柴油机油耗的影响。由图4所示结果可知,三种大气压力下,柴油机油耗均呈现先减小后增大的趋势。随着大气压力增加,柴油机比油耗有所减小。主要是由于相同转速与负荷下,大气压力增加,吸入新鲜空气量增加,主要是由于缸内燃烧更加稳定充分。

2.2 不同大气压力下的整机辐射噪声

根据图5可知,转速较高时,表面辐射噪声声功率级随转速增长基本呈线性的关系,受海拔影响不是十分显著,这主要是因为在高转速时机械噪声是主要的噪声源。而机械噪声主要的激励源是不平衡的惯性力及力矩、活塞的拍击、进排气门落座时的拍击以及齿轮啮合传动等。随着转速增加,活塞的横向运动以高速进行,气门撞击也将增强等因素,机械噪声大幅度增加,因此表面辐射噪声随转速增加而增大[4]。在转速较低时,整机辐射噪声受大气压力影响较转速较高时显著,主要是由于转速较低时机械噪声降低,而较高大气压力导致进入气缸的新鲜空气量增加,进而导致更加快速的燃烧,增加了燃烧噪声。

2.3 不同转速对整机辐射噪声的影响

通常情况下,内燃机的噪声按照噪声辐射的途径可以分为,空气动力噪声(主要是风扇噪声、进气噪声和排气噪声)和结构辐射噪声。由于本试验中,没有安装风扇,排气管直接接出实验室外,因此空气动力噪声在本次试验中的影响可以忽略,发动机的噪声主要为结构辐射噪声。在结构辐射噪声中,按照激励源的类型,可以分为燃烧噪声和机械噪声。

根据图6中所示结果可知,表面辐射噪声声功率级的增长基本呈线性的关系,这主要是因为机械噪声在不断增加的缘故。机械噪声主要的激励源是不平衡的惯性力及力矩、活塞的拍击、进排气门落座时的拍击以及齿轮啮合传动等。由于随着转速增加,活塞的横向运动以高速进行,气门撞击也将增强等因素,机械噪声也大幅度增加。燃烧噪声产生的根本因素则是压力升高率,压力升高率主要决定于滞燃期与形成的可燃混合气多少,而非取决于转速高低,因此,燃烧噪声随转速增加变化不是很大。

2.4 改进后的壳类部件降低噪声的效果

根据图7测试结果可知,对于更换油底壳和摇臂室罩部件的柴油机,在中低转速,更换油底壳和摇臂室罩可以将柴油机的噪声降低1dB左右,而到了高转速,噪声声功率级不但没有降低,反而出现了增大的现象。初步通过噪声产生机理分析得出的结论为:更换油底壳后,带有覆层的油底壳在散热方面较原油底壳差很多,从而在高转速导致机油温度过高,使机油粘度下降,从而由机械运动产生的机械噪声较原来有较大幅度的增加。从而导致更换部件后的发动机噪声较原来发动机有所增加。建议对发动机机油实行机外循环冷却,使其不至于温度过高。

3 结论

a.随着大气压力增加,直喷柴油机扭矩、功率增加,而比油耗减小。

b.整机辐射噪声在转速较低时较转速较高时受大气压力影响显著。

c.随着转速增加,整机辐射也增加。

d.改进油底壳和摇臂室罩在转速较低时噪声降低了1 dB左右,在转速较高时反而增大。由此可以推出带有覆层的油底壳在散热方面可能较原油底壳差。

参考文献

[1]申立中,沈颖刚,毕玉华,等.不同海拔高度下自然吸气和增压柴油机的燃烧过程[J].内燃机学报,2002, (1):49-52.

[2]申立中,沈颖刚,毕玉华,等.不同海拔地区下自然吸气柴油机性能研究[J].汽车技术,2001,(2):13-15.

[3]刘瑞林,刘宏威,秦德.涡轮增压柴油机高海拔(低气压)性能试验研究[J].内燃机学报,2003,21(3):213 -216.

[4]沈颖刚,范钱旺,石玲,等.不同海拔下涡轮增压柴油机表面辐射噪声试验研究[J].声学技术,2008,27 (4):235-239.

[5]GB8194-1987,内燃机噪声声功率级的测定工程法及简易法[S].

[6]刘月辉,郝志勇,付鲁华,等.车用发动机表面辐射噪声的研究[J].汽车工程,2002,24(3):213-216.

[7]梁兴雨,舒歌群.柴油机噪声源的识别及降噪研究[J].兵工学报,2006,27(4):587-591.

风力发电机气动噪声测量分析方法 第8篇

现有的风机噪声标准IEC 61400-11［5］,用声功率来进行噪声的量化分析,对具有很强时域特征的调幅噪声不能很好地表征。调幅噪声,是风力发电机特有的一种噪声,又称为嗖嗖噪声,因其很强的时域特性,又在人耳可听范围之内,致使风电场周围处在噪声传播范围之内的居民产生睡眠及相关精神健康等一系列问题［6］。目前,在国外它已也成为影响风力发电机安装的主要因素之一。因此,这种特殊风场的气动噪声问题亟待解决。

风力发电机的调幅噪声因其时域特性,使得其测量、分析方法与常规噪声不同,同时其包络线是叶片通过频率,所以它给人“低频”噪声的印象。因此,有必要针对风力发电机叶片的气动噪声构建一套标准的测试流程和测试技术,以规范风力发电机叶片气动噪声的测量与记录方法。 Lundmark G提出了一种测量调幅噪声的新方法［7］,笔者结合这种方法测量调幅噪声,对结果分析,同时基于测量模型对风力发电机进行声学模拟,并与测量结果关联对比分析。

1测量方法1

1.1测量位置

定义下风向测量位置为标准位置,两个调幅噪声测量位置分别位于风机前端的上风向 ± 45处,如图1所示。高频麦克风安装于风机上风向45°( 误差不大于15°) ,并距离风机中心125m的两个测点,用于测量叶片的气动调幅噪声。第三个测点是风机下风向125m处,用于测量风机的声功率。

各测点至风机中心的水平距离的计算公式为［5］:

式中D ———叶轮直径;

H ———叶轮中心到地面的垂直距离。

1. 2测量方法

国外对风力发电机叶轮气动声学［8，9］、叶轮气动噪声［10，11］、调幅噪声［7，12］和转动噪声［13］进行了相应的理论和数值研究。Lundmark G［7］定义了衡量和量化调幅噪声的方法,即以10min为测量区间,记录大于5d B ( A) 的观测振幅。振幅为50ms基准时间内最大幅值与平均最小值之差。

为了更有效地测量风力发电机的调幅噪声, 结合Lundmark G的分析方法,笔者提出了新的方法,测量和分离调幅噪声,如图2所示。

风力发电机调幅噪声测量和数据分析方法分以下几步:

a. 在风力发电机前端的上风向 ± 45°处测量并记录风力发电机的时域声压值;

b. 将测得的声压信号经过高通滤波器处理得到调频噪声,对测量数据频谱分析选取合适的截止频率,本风力发电机高通滤波器的截止频率为200Hz;

c. 将调频噪声信号通过d B计算获得即时噪声强度水平;

d. 通过FFT获得调频噪声幅值和叶片通过频率。

1. 3气动声学模拟方法

现代大型风力发电机在需要高效率的同时也应降低噪声。风力发电机的噪声源与风轮空气动力性能和叶片气动弹性变形具有强耦合关系。因此,需要研究风力发电机气动性能和噪声产生的机理,数值模拟能够发挥作用,同时可以与翼型、 风力发电机的风洞数据和现场测试数据对比、验证。图3为风力发电机气动噪声模拟原理。

降低风力发电机噪声最有效的方法是在设计阶段就考虑降低噪声。有必要整合风力发电机模拟分析与噪声实测数据,开发气动噪声预测方法。 开发的方法和工具同时可以用于风力发电机的优化设计。风力发电机的模拟分析基于风力发电机和风场模型,包括风力发电机的模拟、风场的流动模拟、翼型、风力发电机和风场的声学计算。计算得到的翼型、叶轮的时域和频域噪声信号,要与风洞测试数据和现场测量数据验证关联。

风力发电机气动声学模拟方法为:

a. 理论计算得到叶片截面的入流角,CFD计算得到翼型、叶片表面压力和气动性能参数;

b. 使用FWH噪声理论预测模型,基于CFD的计算结果对风力发电机远场噪声评估。

2结果分析

基于上述测量和建模方法,笔者对2MW风力发电机进行测量分析。图4a为实际测量的信号和滤波后的时域信号,图4b为模拟信号和滤波后信号的对比,结果显示模拟数据和滤波后数据之间有着非常良好的相关性。测量数据的振幅有波动,可能是由非稳态风与大气湍流效应引起的。

图5a为高通滤波后数据的时间频率图,从中可以清楚地看出低频频谱占主要部分。因此,图5b中所示的db C标准更适合于评估噪声的调幅信号。

图6中显示了滤波后数据和模拟数据之间的相关性,可以看出主要的峰值特征和趋势有很好的关联,测量数据存在的波动,是由于实际风况下不稳定的风和湍流引起的。图7为一组滤波后数据和模拟数据频谱图。其中,模拟数据中高频部分能量少,主要是由于在模拟计算中相对低的分辨率造成的。

近年来,海上风力发电大幅增长,由于海上噪声传播和热反效应的影响,噪声传播与陆地不同, 为了更好地理解海上风力发电机噪声与陆地风力发电机的噪声传播差异,对海上5MW风力发电机和陆上2MW风力发电机在风速8m/s的工况进行研究。5MW风力发电机叶片直径140m,转速13r/min; 2MW风力发电机叶片直径100m,转速15r/min。

为了简化计算,此处不考虑塔影的影响,主要集中在低频噪声和调幅噪声。测量位置为近场IEC标准测量位置和10km远场位置。图8为低频噪声和调幅噪声在两个测量位置的声功率水平。可以看出,在近场位置,海上5MW风力发电机幅值较高,而在远场位置,由于海上风力发电机大都离岸边距离大于10km,因此可以忽略噪声的影响。

3结束语