机房噪音降低方案的设计

1.机房降噪方案的设计原则

在进行机房降噪的设计工作时，应针对主要发声源，分别采取有效措施。对于不同结构特点的机房，进行科学合理的分析，做到环保、经济、方便、实用、可靠，设计出优化方案。还应遵循如下降噪方案的设计原则：

1）在机房降噪方案设计时，首先确保不降低机组功率的原则。应充分考虑到机组正常运行时所需的最低进、出风量标准以及排放背压不能超出额定许用背压值等因素。机房的降噪和通风量是一对尖锐的矛盾，但是无论如何首先要保证的是通风量，否则将会严重影响到机组的功率输出，使机组的温升较高，频繁发生故障甚至会缩短柴油发电机组的使用寿命。

2）在设计工作中必须十分注意消防安全，降噪设备在机房内的布置应不影响防火通道的畅通，所选用的降噪材料应为阻燃性物品。

3）为了安装更经济、操作更有效率，发电机组的位置应安装在使排气管尽可能短，弯曲和堵塞都尽可能小的地方。通常排烟管伸出建筑物外墙后会继续沿着外墙向上直到屋顶，在墙孔处安置一减振套，并在管子上有一个弹性接头补偿烟管因热胀冷缩而产生的长度变化。排气消声器应安装在靠近发电机组的地方，这样可提供最佳的消声效果，使排气管从消声器通往户外，或可以安装在户外的墙或屋顶上。

4）由于排气噪声是机组噪声中能量最大、成分最多的部分，故首先应针对该噪声进行降低处理。排气消声器的设计主要考虑消声量、消声频率范围（主要为消声量峰值的频率范围）及阻力损失三大指标，此外消声器还应具有好的结构刚性、防止受激振而辐射再生噪声，尺寸适宜、便于安装等。在某些情况下（如安装在排烟管道上）要求内部结构能耐高温和抗腐蚀。

5）降噪设备结构的设计和吸音、隔音材料的选择应集中在针对降低500～3000Hz这一频率段的噪声上，因为这一频率段正处于人体听觉最敏感区域，而且机组的噪声源也主要是分布在500Hz附近，同时也要十分注意和坚决避免与噪声源产生共振的可能。

6）不能忽略振动噪声的治理，这方面可从基础设计入手。

7）若机房内设有控制室，为保证工作人员的环境，应注意控制室和机房间的隔振、隔音。在机房结构的设计上，机房与操作室应用厚度为240mm的隔墙隔开；墙壁上开三层防爆玻璃观察窗（玻璃厚度为4～5mm），外面两层玻璃的间隔应大于100mm，面向机房的玻璃上端最好与机房地坪面略为倾斜，使噪声反射效果更好，并能防止结雾；操作室与机房之间的门应用双层夹板制成的隔音门。

8）设计机房时还需要考虑的主要因素有地基承载力、通道位置、维护保养的操作空间、机组的振动、通风散热、排气管的连接、隔热、降噪；燃油箱的大小和位置，以及与之有关的国家和地方建筑、环保条例和有关法规的规定，结合实际需要进行综合分析，确定满足实际需要和最为经济的降噪方案。

9）通常机组排风口的面积应略大于水箱的有效面积，从降低风阻考虑，排风口离前面障碍物的距离应大于600～2000mm，机组进风量应大于机组的排风量和燃气量的总和，机组在运行时机房内不能产生负压。

2.机房内的布置原则

在满足机组排风量要求的前提下，机房的降噪效果主要由进排风通道消声箱的长度和选用的吸音材料决定。根据机房实际结构，遵循轴向通风方式的原则，选择机组最佳布置位置和进风口的布置形式。机房内的布置原则：

1）排风管道和排烟管道架空敷设在机组两侧靠墙2.2m以上空间内。排烟管道一般布置在机组背面。

2）安装、检修、搬运通道，在平行布置的机房中安排在机组的操作面。在平行布置的机房中，气缸为单列直立式机组，一般安排在柴油机端；V形柴油发电机组一般安排在发电机端。对于双列平行布置的机房，机组的安装、检修、搬运通道安排在两排机组之间。

3）在机组安装或检修时，利用预留吊钩用手动葫芦起吊活塞、连杆、曲轴所需的高度。

4）水、油管道分别设置在机组两侧的地沟内，地沟净深一般为0.5～0.8m，并设置支架。

3.机房降噪方案的设计

机房降噪方案的设计是针对机房的现场结构条件，结合噪声控制目标值，在保证机组正常使用的前提下，充分发挥高品质柴油发电机组的优良特性，延长使用寿命和提高可靠性能，做到环保、经济、方便、实用和可靠。

1）先确定选用的发电机组的型号，并根据厂家提供的对应型号机组，查找相关的技术参数，并分别列出机组外形尺寸、机组净重、水箱有效面积、排风量、燃气量、排烟管口径、排气背压等。

2）按照机组本身的长宽尺寸各向外增加200～300mm，确定基础平台的长宽尺寸。

3）根据机组的净重，一般参照基础厚度公式计算基础的厚度，基础的承重W应按照1.5～2倍机组重量计算。

4）根据机房实际结构形状，同时考虑控制系统和配电装置的尺寸，以及用户的其他安装要求，进行合理布置，确定基础平台的位置。

5）结合噪声控制目标值，选择进、排风降噪装置的结构形式，进行各项降噪措施和装置的具体计算，确定进、排风降噪装置的外形尺寸、各降噪措施和装置安装位置及进、排风通道的走向。

①排风口面积A_排（m²）

A_排=k·S_水箱（m²）

式中S_水箱为水箱净面积；k为风阻系数；k值见表14-2。

②排风降噪箱尺寸计算

A_排降噪箱=k·S水箱（m²）

式中一般取k=3，根据表14-2，标准结构降噪箱有效通风面积是1/3，故取k=3。

风速验算：

通常进、排风最强风速应控制在6.5m/s以内，如V_排降噪箱≤6.5m/s，则A_排降噪箱满足要求；否则必须调整A_排降噪箱直至风速验算满足。确定A_排降噪箱后；再根据现场排风口及排风通道结构，确定排风降噪箱长宽尺寸。

③进风降噪箱尺寸计算

一般设计中，取A_进降噪箱=1.2·A排（m²），

同样，进行风速验算

V_进降噪箱≤6.5m/s，则A进降噪箱必须满足要求；否则必须调整A_排降噪箱直至风速验算满足。确定A_排降噪箱后；再根据现场进风通道结构，确定进风降噪箱长宽尺寸。

④进、排风降噪箱风道长L_风

L_风=C

式中C为常数，其值与降噪效果有关，C值见表14-6。

表14-6C值

对于功率在1200kW以上的机组，C值应适当加大至2200～2400mm。

至此，可确定进、排风降噪的具体外形尺寸，根据机房具体结构条件，灵活布置，以满足设计原则和布置原则。

⑤进、排风百叶窗面积计算 百叶窗应按有效面积大于80%来制作，进、排风百叶窗是通向室外的最后环节，风速应控制在更低值，最强不能超过6.0m/s，可取值

同样，在进、排风百叶窗也进行风速验算

V_进降噪箱、V_排降噪箱 验算必须都在6.0m/s以内，否则重新调整直至满足。

4.排气背压的计算

排烟系统应尽量减少背压，因为废气阻力的增加将会导致柴油机输出功率的下降及温升的增加。通过排气管道让排出的气体自由地流动以减少排气背压，过大的排气背压会严重影响柴油机的输出功率。造成高背压的主要因素有：

1）排烟管的直径太小。

2）排烟管过长。

3）排烟系统弯头过多。

4）排烟消声器阻力太大。

5）处于某种临界长度，压力波导致高阻力。(www.xing528.com)

影响排烟背压的因素主要有排烟管的直径、长度、弯头及其内部表面的光滑程度，管子超长、弯头过多、内部表面粗糙都会增加排烟背压。有时还需要考虑因使用时间较长而产生的烟垢和变质造成管道阻塞而增大的排烟阻力。

为了在应用中设计正确合理的排气管道及其最小口径，达到既符合机房总体设计和布置要求，又保证整个系统的排气背压不至于超过发电机组最大允许范围的目的。在进行排气系统计算时，可先作这样的设定：机组标准配置的波纹避振节、工业型消声器等同于同管径的直管，弯头折算成直管当量长度（见表14-7），把以上三项和连接直管的长度相加后用排气管道背压的计算公式计算背压，可使整个计算简化，并不失计算精度。排烟流量、排烟温度、极限背压值等数据可由机组技术参数中查找。

表14-7 直管当量长度表

（1）排烟管背压的计算

式中 P_排——排烟管的总排烟背压（kPa）；

L——排烟管直管当量总长度（m）（见表14-7）；

T——排烟温度（℃）；

Q——每秒钟排烟量（m³/s）；

D——排烟管内径（m）。

（2）消声器背压P_消的计算

由于现实施工及周围环境对噪声要求的限制，在机房设计中通常都使用了消声器，则计算排烟系统总背压P时，除了应考虑排烟管的背压P_排，还应考虑消声器的排烟背压P_消。消声器的排烟背压P_消的计算方法如下

先计算消声器的管流速V管

式中 A_管——消声器排烟口的截面积。

用计算出的管流速值如图14-12所示（流速/阻力曲图）查出消声器的阻力值F_阻，则消声器排气背压P_消的计算公式

（注：1毫米水柱=0.0098kPa）

图14-12 流速/阻力曲线图

（3）排烟系统总背压P的计算

排烟系统总背压P等于排烟管的背压P_排与消声器的排烟背压P_消之和，

P_总=P_排+P_消

在排烟系统的设计和安装中，必须保证系统许用背压[P]大于或等于排烟系统总背压P，即

P=（P_排+P_消）≤[P]

式中 P_排——排气管的背压（kPa）；

P_消——消声器的背压（kPa）；

[P]——系统许用背压值（kPa）；

P——排气系统总背压（kPa）。

如果不能满足P=（P_排+P_消）≤[P]，会造成高排气背压的情况出现，则必须将排烟管口径进行扩大，以减小排气系统总背压P，直至发电机组最大允许范围内。即

P=（P_排+P_消）≤[P]成立

5.排气背压的计算示例

以某一机房排气背压计算为例。机房内设计安装科泰机组KM2250E，发动机为S16R-PTAA2，选用14″住宅型消声器，住宅型消声器前面有一工业型消声器，一波纹管避振节。机房内排烟管长度为11m，管径为ϕ377（内直径为369mm），管壁厚度为4mm；伸出外墙竖直向上的排烟管长度为36m，考虑排烟管总长度较长，为避免高背压，竖直向上的排烟管扩大至管径ϕ377（内直径为412mm），管壁厚度为4mm；90°弯头2个，45°弯头1个。

由科泰机组KM2250E数据资料查取：

排烟量Q=420m³/min=7m³/s，排气温度T=520℃，发动机的最高允许背压值[P]=5.6kPa

1）机房内排气管当量长度

L₁=11m+2（弯头）×5.32m+1（弯头）×2.44m=24.08m

竖直段排气管长度

L₂=16m

2）排气管背压P_排的计算

式中 L——直管当量总长度；

Q——排气流量；

D——排气管直径；

T——排气温度。三菱机组T=520℃。

所以，

3）14寸住宅型消声器的背压计算先计算消声器的管流速V管

式中 A_管——消声器排烟口的截面积；

A_管=3.14×（0.369/2）2=0.1069m2

由V_消如图14-12所示（流速/阻力曲图）查出消声器的阻力值F_阻=300（毫米水柱），则消声器排气背压P_消的计算公式如下

4）排气系统的背压P=P_排1+P_排2+P_消=1.38+1.18+2.5=5.06kPa

发动机的最高允许背压值[P]=5.6kPa＞5.06kPa

因此，竖直向上的排烟管扩大至内直径为412mm的排气管道满足要求。

另外，考虑到排气管道的热胀冷缩问题，一般需在每15～20m处设一伸缩节（伸缩度不小于5cm）。

设计时要合理布置烟管走向，尽量缩短烟管长度，可以减小烟管沿程阻力，同时通过绘制综合管线图，避免管道交叉，减少弯头数量，减小烟管局部阻力。