组合式低噪声方舱电站设计

1.组合式低噪声方舱电站的概述

低噪声方舱电站是针对目前柴油发电机组的振动和噪声污染等问题，采用减振、隔声、吸声和消声等技术手段限制振动和噪声的传播，在保证机组额定功率输出的前提下，达到降低噪声的效果。组合式方舱是一种可拆卸结构，对结构尺寸较大的方舱，由于受道路运输条件的限制，可先拆卸成满足运输要求的小方舱，到达使用现场后再拼装成整体。

组合式低噪声方舱电站可用于无机房降噪条件的场所，机组不必建造机房，可以露天停放，主要用于通信枢纽站的应急备用电力系统。

2.组合式低噪声方舱电站结构的特点

组合式低噪声方舱电站包括柴油机、发电机、安装底座、冷却水箱、启动蓄电池组、减振橡胶垫、组合式降噪方舱、排烟消声装置、日用油箱、系统集成的控制和开关柜等。

安装底座是发动机和发电机的公共底座，其结构为刚性框架。柴油机、发电机和散热水箱都安装在公共底座上。底座下面安装橡胶减振垫并固定在降噪方舱底板的骨架上，以减小机组工作时振动的传递和运输时车辆振动对机组的损害。

降噪方舱是机组的防护罩壳，由控制柜方舱、动力方舱、消声器方舱、进风扩展舱、动力扩展舱和排风扩展舱组成。降噪方舱内置进、排风消声器和排烟消声装置，在保证机组正常通风量的前提下降低噪声的传播。

启动蓄电池组为启动机提供电力，启动蓄电池组布置在靠近机组启动机的方舱内底板上，并给予固定。日用油箱为柴油机提供燃油。控制开关柜是机组的控制系统和电力输出系统总成，包括启动、保护、通信等各种功能和机组电力输出的总开关。

组合式低噪声方舱电站示意图如图6-4所示。组合式方舱根据运输条件设计成6个独立的小方舱，方便移动和运输，到达使用地点后再拼装成整体，6个小方舱通过螺栓和密封条连接，分别为控制柜方舱、动力方舱、消声器方舱、进风扩展舱、动力扩展舱及排风扩展舱，其中控制柜方舱、动力方舱及消声器方舱分别为从左至右依次设置在组合式方舱的下部，进风扩展舱、动力扩展舱及排风扩展舱分别设置在控制柜方舱、动力方舱及消声器方舱的顶面。

同时，方舱电站还配日用油箱。排烟管自柴油发电机组上连接到排烟消声器并从排风扩展舱顶端伸出。排烟管、油管分别用法兰盘和密封垫片连接，电缆用母排连接。在结构设计上充分考虑了方舱拆装的工艺性和可靠性。

3.低噪声原理

（1）减振功能

柴油机和发电机通过飞轮壳和连接套对中定位连成一体，柴油机的飞轮盘和发电机的连接盘用螺栓连接传递动力。由于柴油机的飞轮壳和发电机的连接套具有足够的刚性和强度，其定位凸台和止口与轴的同轴度精度很高，能保证柴油机和发电机连接的同轴度和整体刚度。最大限度地减少机组运转时主轴上的扭振。

橡胶减振垫安装在底座和动力方舱底板骨架之间，有效地隔断机组运转时的振动向方舱传递，同时能缓冲运输时车辆振动对机组的冲击。

橡胶减振垫结构为一种压剪复合型橡胶隔振垫，具有较高的承载能力，较低的刚度和较大的阻尼比，固有频率可做到5Hz。由于很低的固有频率，使减振垫在机组开动时或方舱电站移动时不容易引起共振，而较大的阻尼比使振动时的激振很快衰减。同时，上盖板特有的碗形设计能很好地保护橡胶材料，刚性十足的漏斗型底板和椭圆形平面结构使底板的安装强度大大增强。碗形上盖板和漏斗型底板凹凸相扣，在极端情况下，当橡胶垫遭到破坏时机组也不会因橡胶垫损坏而造成结构破坏，有效地减振和隔振衰减了振动噪声的传播。(www.xing528.com)

图6-4 组合式低噪声方舱电站的示意图

1—控制开关柜 2—控制柜方舱 3—进风扩展舱 4—减振橡胶垫 5—动力方舱 6—安装底座 7—发电机 8—动力扩展舱 9—柴油机 10—散热水箱 11—排风扩展舱 12—消声器方舱 13—排烟消声器 14—日用油箱 15—进风消声器 16—蓄电池组 17—排烟管 18—排风消声器

（2）吸声、消声功能

动力方舱四周墙壁和顶板均采用高效吸音材料铺设，里层材料为镀锌冲孔钢板，冲孔钢板和高效吸音材料的配合就像无数声音活塞，当噪声穿过冲孔钢板小孔冲击吸音材料时，就像推动活塞运动一样，声波引起吸声材料孔隙中的空气和细小纤维的振动。由于摩擦和黏滞阻力，把一部分噪声能量变成声音活塞的动能消耗掉，从而减少了部分噪声向外传播。

排烟噪声是柴油机空气动力噪声的主要部分，噪声一般要比柴油机整机高10～15dB（A），消声器是控制排烟噪声的一种基本方法，正确选配消声器（或消声器组合）可使排气噪声减弱30～40dB（A）以上。

机组排烟系统的降噪处理：在柴油机允许的排烟背压范围内，应用一个波纹减振节，一个阻性消声器和一个抗性消声器的组合，有效地隔断了排烟振动和排烟噪声的传播。同时，对排烟管道进行隔热、隔音包扎，也改善了机组的运行环境和由排烟管引起的噪声。

进、排风通道是机组燃气量供应、冷却和热风排出的通道，同时也是机组噪声泄出的出口。为了保证机组的正常通风量，使机组满功率输出和减少噪声排放，在机组的进、排风通道都设有阻性片式消声器，片式消声器通道的有效面积满足正常通风量的要求，同时在与进、排风扩张舱对接时分别形成1～2个扩张腔，新风路径为电动百叶窗——扩张腔——排风消声器——动力方舱。噪声通过进风通道泄出的路径沿新风路径逆向传播。热风沿排风通道排出的路径为散热水箱——消声器——扩张腔——消声器——扩张腔——电动百叶窗排出方舱外。噪声沿排风通道泄出与热风同向传播。由于布置了扩张腔，使噪声在经过片式消声器衰减后再经扩张腔扩张产生声阻抗不匹配的反射和干涉作用，达到噪声再衰减的目的。同时由于进、排风路径的拉长，使噪声在泄出过程中自然衰减，增加了降噪效果。

4.设计的技术特点

（1）易拆易装的整体结构

组合式结构能拆易合，方便道路运输，降噪方舱由控制柜方舱、动力方舱、消声器方舱、进风扩展舱、动力扩展舱和排风扩展舱6个小方舱组合而成。能拆易合，到达使用地点后再拼装成整体，方便移动和道路运输。

组合式方舱把日用油箱、控制开关柜和进风消声器固定在控制柜方舱，机组整体固定在动力方舱，排风消声器和排烟消声系统固定在消声器方舱，进风扩展舱和排风扩展舱分别安装电动百叶窗，可以控制进、排风的方向。动力扩展舱起连接作用。这6个小方舱分别在其接口处用螺栓和密封条连接。排烟管、油管分别用法兰和密封垫片连接，电缆用母排连接。在结构设计上充分考虑方舱拆装的工艺性和可靠性。

（2）降噪装置的功率损失小

降噪装置的功率损失很小，满足额定功率低噪声工作。大功率柴油发电机组运行时，通常会产生110dB（A）以上的噪声，必须对振动、噪声进行控制。本项目降噪方舱通过减振和隔振装置，以及机舱采用高效吸音材料，用降噪消声装置对进、排气系统进行降噪处理，满足了国家环保要求。

一般来说，方舱降噪处理改变了机组正常的工作环境，如果处理不好，将会影响机组的功率输出，严重时会停机保护。通过对机组进、排风量和排气背压的准确设计，把握了满功率输出和降噪的平衡点，确保机组在满足通风冷却及允许排气背压条件下实现低噪声工作的要求，达到了额定功率低噪声工作的目的。