燃气发电机组由燃气发动机、发电机、控制柜等部件组成,燃气发动机与发电机安装在同一个钢制底盘上。机组以天然气、井口伴生气、煤矿瓦斯气、水煤气、炼化尾气、沼气、焦炉煤气、高炉煤气等可燃性气体为燃料,启动迅速,经济性好,特别是由于高质量城市生活的需求,燃气发电机组已广泛应用于电信、邮局、银行、图书馆、医院、宾馆等部门,作为后备电源。最初燃气发电机组是针对矿场工况设计的,机组运行时产生的噪声一般为95~110dB(A)。

GB3096-93城市区域环境噪声标准对市区的噪声状况进行了严格的规定,对于2类区域(居住、商业、工业混杂区)昼间为60dB(A),夜间为50dB(A);对于1类区域(居住、文教机关区)昼间为55dB(A)、夜间为45dB(A)。机组运行时产生的噪声给城市环境带来了严重的噪声污染,影响了人们的正常工作和生活,也限制了燃气发电机组的广泛应用。本文就是针对燃气发电机组噪声污染问题,提出了一套整改措施,以期降低机组噪声,促进燃气发电机组的推广应用。

一、声源分析

    燃气发动机噪声是燃气发电机组的主要噪声来源,燃气发动机噪声可分为空气动力噪声、燃烧噪声、机械噪声、排气噪声和振动噪声。空气动力噪声主要包括进、排气和风扇旋转引起的空气振动噪声,这部分噪声直接向空气中传播。气缸内燃烧所形成的压力振动通过缸盖，机体向外辐射的噪声叫燃烧噪声;活塞对缸套的撞击,配气机构、喷气系统等运动部件产生的撞击振动噪声统称为机械噪声。机组工作时,废气从排气门高速冲出,沿排气歧管进入消声器,最后从尾管排入大气。排气噪声是发动机的最大噪声,往往比发动机主机噪声高15dB(A)左右,其次分别是燃烧噪声和机械噪声、风扇噪声、进气噪声。

二、改造设计

    基于燃气发电机组的工作原理,难以用降低声源噪声的方法来消声,所以主要是要有效阻断其噪声传播途径。消声技术的核心就是利用声波在传播中自然衰减的规律去缩小噪声的污染面。具体降低噪声的方法有以下几种:吸声、隔声及改变噪声传播方向。在实际工程应用中往往只用其中一种,本文采用三种方法并用的措施,针对燃气发电机组提出了新型组合降噪技术。

三、消声进气道

    机组工作在封闭的机房里面,从广义上讲,进气系统包括机组的进风通道和发动机的进气系统。进风通道和排风通道一样直接与外界相通,空气的流速很大,气流的噪声和机组运转的噪声都经进风通道辐射到外面。发动机进气系统的噪声是由进气门周期性开、闭而产生的压力波动所形成,其噪声频率一般处于500Hz以下的低频范围。在机房墙上设置了两个消声进气道,分别作为机房的进风口和发动机的进气口。由于排风造成的室内负压,使冷空气自然通过消声进气道进入机房内,将机体散发的热量顺利排出。从而保证了机房内有足够的新鲜空气。

四、两级隔振衬垫

    控制机械噪声和燃烧噪声的有效办法是对机组进行隔振处理。燃气机、发电机与钢制底盘间装设复合隔振减振垫,底盘与基础之间亦垫上高效减振胶垫。经过两级隔振处理,不仅使机组的振动被有效隔断,而且使机组运行更加平稳,整体噪声显著降低。

五、消声排风道

    风扇噪声是由旋转噪声和涡流噪声组成。旋转噪声由旋转风扇叶片切割空气流产生周期性扰动而引起。涡流噪声是在旋转叶片截面上发生界层分离时,气体滑脱或分裂而成的一系列的漩涡流,从而辐射出一种非稳定的流动噪声。排风道直接与外界相通,空气流速很大,气流噪声、风扇噪声和机械噪声经此通道辐射出去。为了控制风扇和排风通道的噪声,设计了一个消音排风道。这个消音排风道长度较大,由导风槽和排风降噪腔组成。排风降噪腔的工作原理,类似于阻性消声器。可通过更换吸音材料(改变材料的吸音系数),改变吸音材料厚度、排风通道长度和宽度等参数来提高消音效果。