风冷式低噪音柴油发电机组设计实例图纸

风冷式低噪音柴油发电机组设计实例图纸

防音型发电机组根据隔音及吸音计算结果，选择固有频率为 6.5Hz无谐振峰减振器，静音箱体通风口进风与排风面积保持平衡，结合工程设计经验，经过现场测试与实验，设计20kw风冷式柴油发电机组外形图如图1所示。

1、 静音箱体降噪层设计

设计静音箱体结构由外向内分别为2mm厚钢板、 2mm厚隔声毡、45mm厚优质岩棉板及1mm厚铝制穿孔板，穿孔板穿孔率为25%，穿孔直径1mm，此时整体重量较轻，隔音与吸音效果良好。

钢板主要起隔声作用；隔声毡材料内损较大，与钢板复合使用可有效增强隔声性能，还具备一定的隔震效果；岩棉板主要起吸声作用，对中高频噪声有很好的吸收效果，还能消除材料空腔中驻波，降低声压；铝制穿孔板固定整个降噪层，还能与岩棉板形成共振吸声结构，吸收低频噪声，静音箱体降噪层整体结构如图2所示。

1.钢板；2.隔声毡；3.岩棉板；4.微穿孔板

图2静音箱体降噪层结构图

静音箱体排风口采用直接冲孔和防雨降噪百叶窗相结合的设计方法，在野外作业时静音机箱底部不会淋雨，因此采用直接冲圆孔设计，通风效率是百叶窗的1 倍以上。箱体侧面通风处采用静音防雨百叶窗，虽然百叶窗通风效率较低，但能起到防雨降噪作用，实验机组百叶窗采用1.5mm厚钢板、5mm厚吸声层加1mm厚铝制穿孔板结构，静音防雨百叶窗结构如图3所示。

图3   静音防雨百叶窗结构图

2、 静音排烟消声器设计

柴油发动机排烟过程伴随着大量的热能及噪声，风冷式柴油发电机组排烟消声器采用双层穿孔板加玻璃纤维内衬材料阻抗复合型消声器，消声器扩张比为12，功率损耗低于4%，噪声频段主要集中在中低频，降噪效果大于28dB。玻璃纤维内衬材料的使用使消声器具有良好的隔热性能，未使用前消声器表面最高温度高于 210℃，使用后表面温度不高于92℃，优异的隔热性能有利于机组高温试验的通过，静音排烟消声器结构如图4所示。

1.法兰；2.消音器外壳；3.玻璃纤维填充物；4.穿孔板；5.阻性消声部件；6.抗性消声部件

图4   静音消声器结构图

3、静音发电机组冷却风量设计

静音及超静音型柴油发电机组在创造低噪音的同时，损耗了柴油发动机的有功功率，也给机组冷却带来更高的要求。风冷式柴油发电机组较水冷式柴油发电机组降噪更困难，采用强制排风手段，就必须增加箱体通风面积[9]，散热量必须保证机组满载及过载工作条件，而且追求散热量就要增加箱体开口面积及排风风扇功率，大的散热量往往伴随大的噪音。静音柴油发电机组各项因素功率损耗如表1所示。

表1   静音柴油发电机组功率损耗表

序号

本体

损耗因素

条件

损耗效率

1

发动机

消声损耗

4%～5%

2

发动机

温升损耗

＞25℃

每上升5℃，损耗2%

3

发动机

海拔损耗

＞0m

每上升100m，损耗1%

4

发电机

自身效率

80%～85%

5

发电机

温升损耗

＞40℃

每上升5℃，损耗3%

6

发电机

海拔损耗

1000m

＜1000m，无损耗；＞

1000m，每升高500m，损耗3%

7

静音机箱 整体损耗

20%左右

8

超静音机箱 整体损耗

30%左右

对性能要求很高的柴油发电机组，需要通过高低温试验，高温50℃时满载运行11h，过载10%运行1h，低温零下40℃实现启动成功，高低温对机组功率影响很大，必须在设计初期就对发动机、发电机性能及功率做全面考虑，对冷却风量做精确计算，此台20kw机组总冷却风量达到52000L/min，确保功率余量使机组在高低温环境下正常运行。