發(fā)電機(jī)消聲器設(shè)計(jì)

1、方案論證

　經(jīng)研究,伊藤配備的消聲器采用了單體式以阻性為主的設(shè)計(jì),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖2。

圖2原消聲器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

　其對(duì)高頻消聲效果好且加工制造簡(jiǎn)單優(yōu)勢(shì)明顯,但結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)分析可知,欲使整機(jī)排氣噪聲顯著降低則必須加強(qiáng)對(duì)中低頻段噪聲的消除。這勢(shì)必要求設(shè)計(jì)阻性消聲器的過程中必須調(diào)整某些參數(shù)才能使消聲器的優(yōu)化消聲頻段變寬向中低頻段移動(dòng),如,增加吸波材料的厚度、容重、空氣層厚度等,而這些措施勢(shì)必增加設(shè)計(jì)成本及難度且無法使消聲器對(duì)

　中低頻的消聲效果得到明顯的改觀?？剐韵暺鲄s可以很好地解決這個(gè)問題。綜合考慮,我們采取雙層阻抗復(fù)合式消聲器設(shè)計(jì)思想。

2、設(shè)計(jì)目標(biāo)

　原有消聲器總消聲量帶5kW負(fù)載時(shí)達(dá)到19.3dB,考慮到現(xiàn)有的技術(shù)水平、材料種類、工藝、成本及使用場(chǎng)合,預(yù)期新設(shè)計(jì)消聲器總的插入損失在原消聲器基礎(chǔ)上再降低10dB,即相比未裝消聲器有30dB左右降幅,使高頻峰值顯著降低,低頻峰值進(jìn)一步下降。同時(shí),原消聲器壓力損失有100Pa,新設(shè)計(jì)消聲器壓力損失應(yīng)不高于此值。

3、設(shè)計(jì)方案

　為了滿足整機(jī)噪聲加裝新消聲器后較未加消聲器有30dB左右的降噪,我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中留有了5dB裕量,則在63~8000Hz倍頻段要有25~40dB的消聲值。

　首先是消聲器中抗性擴(kuò)張結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在中頻段,噪聲峰值出現(xiàn)的倍頻段主要集中在500~2000Hz的范圍內(nèi),單節(jié)擴(kuò)張室無法滿足要求,因此,采取多個(gè)擴(kuò)張結(jié)構(gòu)串聯(lián)的形式以達(dá)到各頻率傳聲損失較均勻的特性,其每個(gè)擴(kuò)張室長(zhǎng)度因所消對(duì)應(yīng)頻率不同而各異。

　為了降低壓力損失控制氣流再生噪聲,管道截面積宜與原連接管道截面積大致相當(dāng)擴(kuò)張室的消聲量主要取決于其擴(kuò)張比m,m適當(dāng)?shù)脑龃髮⒚黠@改善消聲效果。受空間所限結(jié)合LTL-kl圖線可知擴(kuò)張比為50~70左右為佳,由此空腔截面積也易計(jì)算得知。

　擴(kuò)張結(jié)構(gòu)之間的連接部分設(shè)計(jì)為阻性結(jié)構(gòu),用穿孔率30%的穿孔管連接,中間腔體部分襯有吸波材料,既可體現(xiàn)阻性消聲器性能又能保持原有抗性消聲性能,減小局部氣流阻力。由于多孔型吸波材料對(duì)于高頻段的噪聲聲能吸收比較好,特別是在2kHz以上的頻段,其吸聲系數(shù)A>0.78,而諸多吸波材料中超細(xì)玻璃棉具有較高的性價(jià)比,特別是具有耐熱性能好、柔軟、不燃、密度低等特點(diǎn)。因此,在阻性消聲器中內(nèi)襯超細(xì)玻璃棉。

　為了減小壓力損失,降低相互干擾及再生噪聲,我們將管道穿孔集中在共振腔中部,孔徑大小可以結(jié)合穿孔率計(jì)算出合理值。

　這樣,消聲器主體大致設(shè)計(jì)完成。對(duì)于連接處的消聲彎頭,襯貼2~4倍截面線度尺寸的吸聲材料并采取外折內(nèi)圓90b彎折角及局部180b設(shè)計(jì),可改善其消聲效果。針對(duì)非倍頻程外某些頻段消聲效果較差的問題,另行設(shè)計(jì)附加結(jié)構(gòu)予以消除。最終得到了完整的消聲器結(jié)構(gòu),見圖3。

　新消聲器在該結(jié)構(gòu)下,根據(jù)已經(jīng)算得的腔體及管道尺寸,將主要的壓力損失,如,摩擦壓力、管道收縮壓力、彎道壓力等加以估算可知其總的壓力損失要比原消聲器低且不應(yīng)超過90Pa。

4、實(shí)驗(yàn)效果及分析

　4.1 實(shí)際測(cè)量值

　取下原消聲器,將新設(shè)計(jì)好的消聲器安裝在原機(jī)組上,其它實(shí)驗(yàn)條件不變,對(duì)新消聲器對(duì)各頻段的消聲量及總消聲量進(jìn)行測(cè)量,其結(jié)果見圖4。

　圖4、加裝新設(shè)計(jì)消聲器后機(jī)組各頻段噪聲聲壓級(jí)

　新消聲器的壓力損失值測(cè)量結(jié)果為75Pa。

　4.2 數(shù)據(jù)分析

　通過新消聲器堅(jiān)固后的測(cè)量可知,新設(shè)計(jì)消聲器對(duì)于中高頻段的噪聲插入損失有了顯著降低,對(duì)低頻段也有較大改善,從而使得總聲壓級(jí)也下降了10dB左右,為了有明確直觀的感受,未加消聲器與新舊消聲器消聲效果對(duì)比見圖5。而壓力損失較原消聲器低,比設(shè)計(jì)目標(biāo)低15Pa,滿足設(shè)計(jì)要求。

圖5、效果對(duì)比