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摘要：作为最常用的备用电源之一的柴油发电机组，其中功率在200kW~250kW的机组应用最为广泛，但它却常常会产生一百多分贝的噪声。而它通常处在居民区附近，对附近居民的影响更为严重，因此如何控制和降低柴油发电机组产生的噪声成为亟待解决的问题。
关键词：柴油发电机；排气；消声器
引言
柴油发电机组的噪声主要包括柴油机的燃烧噪声、结构振动噪声、电磁噪声以及进、排气噪声。由于柴油发电机处组于发电机房内，排气噪声是发电机房对外界环境的影响最主要的因素，因此发电机房的噪声治理关键在排气噪声治理。在排气系统中安装消声器是降低排气噪声最重要、最有效的途径。柴油发电机组的排量相对较大，因此根据其排量设计的消声器容积也较大。消声器的声学性能用消声量（包括计权声级和各频带声压级的消声量）来表征。消声量的量度主要有传声损失、末端减噪量、插入损失和声衰减量。传声损失不依赖于消声器的工作环境，是消声器特有的参数，通常情况下都被用作消声器评价的基本参数。由于消声器的结构较大且壁面较薄，因此声场与结构的耦合作用较为明显，这会影响消声器传声损失的计算。
1柴油发电机组噪声特性分析
发动机是柴油发电机组的主要噪音源，因此，为降低柴油发电机组噪声总水平，应以控制发动机噪声为主要目标。按噪声辐射的方式，发动机噪声源分为直接大气辐射和发动机表面向外辐射的两大类：1）直接向大气辐射的噪声源有进、排气噪声和风扇噪声。2）发动机表面噪声是发动机内部的燃烧过程和结构产生的噪声，是通过发动机外表面以及与发动机外表面刚性连接的零件的振动向大气辐射的。
按发动机表面噪声产生的机理，又分为燃烧噪声和机械噪声：1）燃烧噪声为研究方便，把气缸内燃烧所形成的压力振动并通过缸盖和活塞—连杆—曲轴—机体的途径向外辐射的噪声称为燃烧噪声（是由于气缸周期性变化的压力作用而产生的，与发动机的燃烧方式和燃烧速度有关）。2）机械噪声把活塞对缸套的敲击，正时齿轮、配气机构、喷油系统等运动件之间机构撞击所产生的振动激发的噪声称为机械噪声（是发动机工作时各运动件之间及运动件与固定件之间作用的周期性变化的力所引起的，它与激发力的大小和发动机结构动态特性等因素有关）。
2排气消声器的降噪理论
消声器是一种能够在保证气流通过的前提下衰减声音传播的设备。它控制空气动力性噪声，简便而又有效。常用的消声器按照其声学性能的不同可大致分为阻性消声器、抗性消声器、阻抗复合式消声器、小孔喷注消声器、微穿孔板消声器以及特殊消声器等类型[1]。以下对常用的几种消声器进行简要介绍。
2.1阻性消声器
阻性消声器的消声原理是：在气流通过的管道内部布置吸声材料，当声波通过时，会引起吸声材料孔隙中的空气振动，部分声能通过摩擦阻力和黏滞阻力转换为热能而耗散，从而达到消声的作用。由于其结构相对简单，且对中、高频噪声有良好的消声效果，故而应用广泛。
2.2抗性消声器
抗性消声器的是通过气流管道中突变的截面使声阻抗发生改变，继而使部分声波在管道内发生反射、干涉等而达到消声的效果。扩张室抗性消声器通常是由进、出口管和扩张室构成。它借助管道截面的突变（扩张和收缩）使管道中的声阻抗发生改变，使在管道中传播的某些频率的声波不能通过消声器，而达到消声的目的。
2.3阻抗复合式消声器
阻抗复合式消声器，顾名思义，即将阻性消声器与抗性消声器以一定的形式结合成为新的消声器。故而，该消声器即具有阻性消声器对高、中频消声效果良好的特点又具有抗性消声器对低、中频消声器效果良好的特点，因此其应用更为广泛。
3声学性能评价方法
消声器的声学性能包括消声量的大小和消声频带的宽窄两个方面。选用或者设计消声器时，应该首先分析声源在各频段的声压值，然后依据相关要求计算得到各频段所需要的消声量，再以此为依据来选用或设计消声器。消声器的声学性能通常使用消声量来量度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆消声量有以下几种量度：
3.1传递损失
传递损失即传声损失，是消声器的入口声能与出口声能的差值，其理论计算通常使用式如下计算式：
（1）
式中，——消声器传递损失值（）；——消声器进口处的声功率（W）；——消声器出口处的声功率（W）；——消声器的进口声功率级（dB）；——消声器的出口声功率级（dB）。消声器的传递损失是其固有属性，受声源或环境的影响较小。因此，传递损失通常是实验室内用来评价消声器消声量的最佳选择。
声功率级不方便测量，但平均声压级却比较容易得到，因此常常先测得消声器进出口截面的平均声压级，而后使用下式计算得到声功率：
式中：——消声器进口处的平均声压级（dB）；——消声器出口处的平均声压级（dB）；——消声器进口处的横截面面积（m2）；——消声器出口处的横截面面积（m2）。
3.2末端减噪量
末端减噪量是指消声器进、出口的声压级差。其计算式如下：
（4）
式中：——消声器末端减噪量（dB）；——消声器进口处的平均声压级（dB）；——消声器出口处的平均声压级（dB）。
用末端减噪量表示消声量时，包括了反射声的影响在内。该方法受环境的影响较大，测量时常会产生较大的误差，所以，仅在实验室内对消声器性能进行评估会使用到，而在工程实践中很少使用。
2.3插入损失
插入损失是测量系统中接入消声器前、后系统外某固定点的声压级之差，其计算式如下式：
（2-12）
式中，——消声器的插入损失（dB）；——系统接入消声器前在某定点测得的声压级（dB）；——系统接入消声器后在某定点测得的声压级（dB）。
插入损失在工程实际的测量中使用广泛，在现场常用“管口法”获取插入损失的近似值。“管口法”在理论上符合噪声现场评价的要求，经实践验证，用该方法得到的数据具有很好的可靠性。“插入损失法”对测试环境要求较少，能较好地适应高温、高气流速度以及有侵蚀作用等各种恶劣环境，所以，人们普遍能够接受使用该方法对消声器声学性能进行评价。“插入损失”值是一个反映消声器本体、消声器末端和声源三者的综合声学特性的数值，因此，在使用“插入损失法”测量时，只有保持声源特性的恒定，才能准确地反映消声器的声学性能。
2.4声衰减量
声衰减量是指声学系统中任意两点间声功率级的降低值，也称作消声器内轴向声衰减量，它能够反应声波在消声器内传播时的衰减属性，通常使用声功率级每米衰减的分贝数来表示。消声器声衰减量的测量最常用的方法是“轴向贯穿法”，具体操作方法是：将传声器探管伸入消声器的内部，沿着消声器的轴线，每隔一定距离测量一个声压级，然后利用所测数据推出消声器内部声压级以及各频带的声压级与测点位置的关系，继而得到消声器的总消声量和各频带的消声量。“轴向贯穿法”能够很好地避免周围环境对测量结果的干扰，测得的数据能够很好地反应声波在消声器内部的衰减过程，与其他测量方法相比，能更为细致地反映了消声器的消声特性。比较适用于测量结构尺寸较大，消声效果较好的消声器的消声量。但由于该方法的实施需要使用专用的传声器，且通常需要较长的时间才能完成测量，因此，除了个别特殊的现场外，该方法很少被使用。
结束语
以上声学性能指标中，插入损失是评价消声器实际消声效果最合适的参数，它反映了消声器安装前后管口辐射声功率级的差值。插入损失虽然容易测量，但由于它与声源的阻抗以及管口辐射阻抗相关，因而难以预测。相比之下，传递损失易于测量，但是它只是消声器实际消声效果的一个近似参数。应当注意的是，消声器的插入损失和传递损失在声源和管端无反射时数值是相同的。减噪量虽然不要求知道噪声源信息，但仍与管口辐射特性相关。
参考文献：
[1]方丹群等.噪声控制工程学[M].北京：科学出版社，2013，154-805.
[2]田红莉.柴油发电机组的降噪仿真分析[D].北京工业大学，2007.
[3]王国治，叶林昌，唐曾艳.移动式柴油发电机组消声器的设计计算[J].江苏科技大学学报（自然科学版），2009，（05）：411-415.
[4]王日尧.柴油发电机组噪声分析与排气消声器声学仿真[D].广东工业大学，2013.
论文作者:宾成胜
论文发表刊物:《建筑细部》2018年1月中
论文发表时间:2018/8/13
标签：消声器论文; 噪声论文; 声压论文; 损失论文; 声学论文; 声源论文; 发动机论文; 《建筑细部》2018年1月中论文;