讲述柴油发电机的噪声来源和特性

摘要：柴油发电机的噪声来源复杂多样，是多种声源共同作用的结果，了解其来源和特性对于降噪设计和环境控制至关重要。主要来源和特性如下：

一、 主要噪声来源

燃烧噪声：

来源： 柴油在气缸内压缩燃烧时，压力急剧升高并产生冲击波，引起缸内气体剧烈震荡，并通过气缸壁、活塞、缸盖等结构向外辐射噪声。这是柴油机最主要的噪声源之一。

特性：

频率范围宽： 涵盖低频到高频。

低频成分突出： 燃烧压力的急剧变化（压力升高率）主要产生低频噪声（通常低于500Hz），传播距离远，衰减慢，穿透力强。

与燃烧过程密切相关： 受喷油正时、喷油压力、燃油品质、压缩比、负荷、转速等影响显著。冷启动、高负荷或燃烧不良时噪声更大。

具有冲击性： 表现为“砰砰”或“哒哒”的敲击声。

机械噪声：

来源： 由发动机内部运动部件之间的撞击、摩擦和振动引起。

活塞敲击噪声： 活塞在上止点附近换向时，侧向力方向改变，活塞裙部撞击气缸壁。

曲柄连杆机构噪声： 曲轴、连杆、轴承等高速旋转和往复运动产生的惯性力不平衡引起的振动噪声。

配气机构噪声： 气门开闭时（尤其是落座时）与气门座的撞击声，以及凸轮、挺柱、摇臂等传动部件的摩擦和撞击声。这是高频“哒哒”声的主要来源。

齿轮噪声： 正时齿轮、机油泵齿轮等啮合传动时产生的冲击和摩擦噪声。

喷油泵噪声： 高压油泵柱塞运动、出油阀落座等产生的机械噪声。

不平衡力引起的振动噪声： 旋转和往复部件的不平衡力导致发动机整体振动，并通过底座向外辐射噪声。

特性：

中高频成分为主： 撞击和摩擦声通常集中在中频到高频范围（500Hz - 5000Hz甚至更高），听起来更尖锐、刺耳。

离散频率（线谱）特性： 与运动部件的转速（RPM）直接相关，噪声频谱上会出现明显的基频（如曲轴转速频率）及其谐波成分。

随转速升高而显著增大： 机械撞击的频率和强度都随转速增加。

空气动力噪声：

来源： 由气流（进气和排气）的脉动、湍流和高速流动引起。

进气噪声： 空气高速流经空气滤清器、进气管路、进气门时产生的涡流噪声、脉动噪声和高速喷射噪声。涡轮增压器压气机叶轮旋转噪声也是重要来源（哨声或呼啸声）。

排气噪声： 高温高压废气周期性排出气缸，在排气歧管和排气管内产生强烈的压力脉动和湍流噪声。这是柴油机最显著的外部噪声源之一，即使经过消声器处理，仍有明显的低频轰鸣和气流噪声。涡轮增压器涡轮端的旋转噪声也贡献于此。

风扇噪声： 冷却风扇（发动机散热器和发电机散热）旋转时切割空气产生的宽频带涡流噪声和旋转噪声（“呼呼”声）。其强度与风扇转速、叶片形状、数量、护风圈设计密切相关。大功率机组风扇噪声可能成为主要噪声源。

特性：

宽频带特性： 涵盖很宽的频率范围。

排气噪声低频突出： 排气压力脉动主要产生低频噪声，消声后中高频气流噪声仍明显。

进气/风扇噪声中高频突出： 涡流和旋转噪声以中高频为主。

随负荷和转速增大而增大： 进气量和排气量随负荷转速增加，气流速度加快，噪声增大。

发电机噪声：

来源：

电磁噪声： 转子旋转时磁场变化引起定子铁芯和机壳的振动（磁致伸缩和电磁力脉动），产生“嗡嗡”的电磁声。

冷却风扇噪声： 发电机自身冷却风扇产生的气流噪声（与发动机风扇噪声类似）。

轴承噪声： 发电机转子支撑轴承旋转产生的噪声。

碳刷摩擦噪声（如有）： 有刷发电机碳刷与滑环摩擦产生的噪声。

特性：

电磁噪声基频为电源频率（50/60Hz）或其倍数： 以低频为主。

风扇噪声特性与发动机风扇类似： 中高频宽频噪声。

总体强度通常低于发动机噪声： 但高频电磁啸叫或风扇噪声在特定情况下可能显著。

二、 噪声的主要特性总结

宽频带特性： 柴油发电机噪声覆盖从几十赫兹到几千赫兹甚至上万赫兹的宽广频率范围。

低频噪声突出： 燃烧噪声、排气压力脉动噪声、部分机械振动噪声（活塞敲击、不平衡力）和电磁噪声的主要能量集中在低频段（<500Hz）。

低频危害： 穿透力强，衰减慢，传播距离远，容易引起建筑结构振动产生二次噪声（结构传声），治理难度大。

中高频噪声显著： 机械撞击（配气机构、齿轮、喷油泵）、气流涡流（进气、排气气流、风扇）噪声主要分布在中高频段（500Hz - 5000Hz+）。

中高频危害： 虽然衰减相对较快，但人耳对其更敏感，主观感觉更吵闹、刺耳，是影响“响度”感觉的主要成分。

离散频率（线谱）与连续谱并存： 机械噪声（与转速相关的周期性撞击）和电磁噪声表现为离散的线谱（纯音）；燃烧噪声、气流噪声表现为连续的宽频谱。

声源指向性： 不同噪声源的辐射指向性不同。例如，排气口和冷却风扇出风口通常是强指向性噪声源。进气口也是一个重要辐射点。

随工况变化：

转速： 转速升高，所有噪声源（尤其是机械噪声和空气动力噪声）的强度和频率通常都增加。

负荷： 负荷增加，燃烧更剧烈（燃烧噪声↑），进气排气量增大（气动噪声↑），冷却需求增加（风扇转速/噪声可能↑）。

温度： 冷机启动时燃烧噪声尤其显著。

声功率级高： 柴油发电机属于高声功率设备，尤其是大功率机组，噪声可达100分贝(A)甚至更高，对周围环境造成显著影响。

理解这些噪声来源和特性是进行有效噪声控制（如选用低噪声机组、设计隔声罩、优化进排气消声系统、采用减振底座、合理布局等）的基础。 通常需要结合隔声（阻挡噪声传播）、吸声（吸收罩内混响声）、消声（降低气流噪声）和减振（阻断固体传声）等多种措施进行综合治理。

-------------------------------------
康明斯动力设备（上海）有限公司
柴油发电机组销售供应与价格咨询-一站式预集成电力解决方案提供商
如果想要掌握更多柴油发电机组技术资讯，请在官网http://www.cumins-power.com查询电话联系方式