發(fā)電機消聲器設計

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計,其結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

圖2原消聲器結(jié)構(gòu)簡圖

　其對高頻消聲效果好且加工制造簡單優(yōu)勢明顯,但結(jié)合測量數(shù)據(jù)分析可知,欲使整機排氣噪聲顯著降低則必須加強對中低頻段噪聲的消除。這勢必要求設計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,如,增加吸波材料的厚度、容重、空氣層厚度等,而這些措施勢必增加設計成本及難度且無法使消聲器對

　中低頻的消聲效果得到明顯的改觀。抗性消聲器卻可以很好地解決這個問題。綜合考慮,我們采取雙層阻抗復合式消聲器設計思想。

2、設計目標

　原有消聲器總消聲量帶5kW負載時達到19.3dB,考慮到現(xiàn)有的技術水平、材料種類、工藝、成本及使用場合,預期新設計消聲器總的插入損失在原消聲器基礎上再降低10dB,即相比未裝消聲器有30dB左右降幅,使高頻峰值顯著降低,低頻峰值進一步下降。同時,原消聲器壓力損失有100Pa,新設計消聲器壓力損失應不高于此值。

3、設計方案

　為了滿足整機噪聲加裝新消聲器后較未加消聲器有30dB左右的降噪,我們在設計過程中留有了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張結(jié)構(gòu)的設計。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)擴張室無法滿足要求,因此,采取多個擴張結(jié)構(gòu)串聯(lián)的形式以達到各頻率傳聲損失較均勻的特性,其每個擴張室長度因所消對應頻率不同而各異。

　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擴張室的消聲量主要取決于其擴張比m,m適當?shù)脑龃髮⒚黠@改善消聲效果。受空間所限結(jié)合LTL-kl圖線可知擴張比為50~70左右為佳,由此空腔截面積也易計算得知。

　擴張結(jié)構(gòu)之間的連接部分設計為阻性結(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玻璃棉具有較高的性價比,特別是具有耐熱性能好、柔軟、不燃、密度低等特點。因此,在阻性消聲器中內(nèi)襯超細玻璃棉。

　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)合穿孔率計算出合理值。

　這樣,消聲器主體大致設計完成。對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設計,可改善其消聲效果。針對非倍頻程外某些頻段消聲效果較差的問題,另行設計附加結(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超過90Pa。

4、實驗效果及分析

　4.1 實際測量值

　取下原消聲器,將新設計好的消聲器安裝在原機組上,其它實驗條件不變,對新消聲器對各頻段的消聲量及總消聲量進行測量,其結(jié)果見圖4。

　圖4、加裝新設計消聲器后機組各頻段噪聲聲壓級

　新消聲器的壓力損失值測量結(jié)果為75Pa。

　4.2 數(shù)據(jù)分析

　通過新消聲器堅固后的測量可知,新設計消聲器對于中高頻段的噪聲插入損失有了顯著降低,對低頻段也有較大改善,從而使得總聲壓級也下降了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比見圖5。而壓力損失較原消聲器低,比設計目標低15Pa,滿足設計要求。

圖5、效果對比