靜音柴油發(fā)電機(jī)的噪聲降低技術(shù)

柴油發(fā)電機(jī)不同的噪音是由不同部位、不同零件產(chǎn)生的,所以通過分析發(fā)電機(jī)噪音產(chǎn)生的機(jī)理,采取針對(duì)性的措施來降低發(fā)電機(jī)噪音。

1、電磁噪音的降低

(1)定轉(zhuǎn)子槽數(shù)的配合:對(duì)發(fā)電機(jī)振動(dòng)和噪音起主要作用的是振動(dòng)階數(shù)較低、幅值較大的力波,高階數(shù)或磁場幅值部分串聯(lián)匝數(shù)是Y的3時(shí),那么K為奇數(shù)時(shí), Fmv=0,這樣就消除了這些次諧波的影響。

并且此時(shí)的繞組分布系數(shù)比普通三相60° 相帶繞組高,又氣隙磁密與繞組系數(shù)成反比,所以這樣既可以消除某些諧波,又可以減小氣隙磁密 ,從而降低噪聲。在對(duì)一臺(tái) 11kW發(fā)電機(jī)進(jìn)行正弦繞組和普通繞組的對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果如表3。諧波可以不用考慮，而定轉(zhuǎn)子槽數(shù)與電磁力波的階次n呈線性關(guān)系:n={K ZK Z1 11 1++K ZK Z2 22 2+2P} , f = kf1 ZP2式中,n為氣隙中主要力波系數(shù);Z1、Z2 為定轉(zhuǎn)子槽數(shù);f、f1為力波頻率;P為極對(duì)數(shù);K=0,1,2? ;K1、K2=± 1,± 2,± 3?不同槽數(shù)配合的發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生不同階次的力波,為使力波n≠ 0、1、2、3,必要時(shí)n≠4、5,故要選擇適當(dāng)?shù)亩ㄞD(zhuǎn)子槽數(shù),以132S4為樣機(jī)進(jìn)行不同槽配合對(duì)比試驗(yàn)(表1),結(jié)果證明采用36/28槽配合時(shí),發(fā)電機(jī)的噪音明顯低于其他2種槽(36/32和36/33)配合,這與理論分析相吻合。同時(shí)還要考慮力波頻率和定子固有頻率,以避免引起共振。

表 1 不同槽配合的發(fā)電機(jī)噪音測試結(jié)果

規(guī)格

槽配合

噪音平均聲級(jí)(dB)

空載

負(fù)載

132S- 4

36/28

58. 2

59. 1

36/32

60

65. 1

36/33

62. 7

72. 3

表 2 斜槽降低電磁噪音的試驗(yàn)對(duì)比

槽配合

狀態(tài)

主要的電磁噪音

頻率(Hz)

直槽

斜 1個(gè)定子槽距

聲壓級(jí)(dB)

36/33

空載

925

82

61. 5

負(fù)載

906

91

82

表 3 兩種繞組對(duì)噪音影響的對(duì)比試驗(yàn)

繞組形式

效率(%)

功率因數(shù)

空載噪音聲級(jí)(dB)

正弦繞組

91. 7

0. 87

67

普通繞組

91. 6

0. 86

69. 5

(2)采用斜槽:表2顯示在槽配合為36/33時(shí),不管空載還是負(fù)載狀態(tài)下,斜一個(gè)定子槽距的電磁噪音明顯低于直槽。這是由于定子或轉(zhuǎn)子采用斜槽能有效地削弱諧波磁場引起的附加轉(zhuǎn)矩和電磁噪音,所以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子往往采用斜槽,而且對(duì)發(fā)電機(jī)其他性能影響很小,但會(huì)使徑向力沿軸向長度相位不同,產(chǎn)生了扭轉(zhuǎn)力矩,導(dǎo)致鐵心扭轉(zhuǎn)振動(dòng),產(chǎn)生噪音[7]。在小型發(fā)電機(jī)中這種影響可以忽略不計(jì),在大型發(fā)電機(jī)中通常分為2段的雙斜槽轉(zhuǎn)子,以減少產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

(3)增大發(fā)電機(jī)氣隙:發(fā)電機(jī)氣隙的大小對(duì)電磁噪音的影響為:

 L1為L2 =10 lg (δ1/ δ2 )4；

L為發(fā)電機(jī)電磁噪音； δ 為發(fā)電機(jī)氣隙長度。

定轉(zhuǎn)子間氣隙長度δ 增大,氣隙磁道降低,可降低氣隙諧波磁通密度,由于聲功率近似與振幅平方成正比,振動(dòng)幅值和徑向力成正比,徑向力與氣隙磁密平方成正比,磁通密度與氣隙δ 成反比。因此,增大氣隙長度可降低電磁噪音,但會(huì)使發(fā)電機(jī)的功率系數(shù)降低,空載電流增大,基本損耗增加,需綜合考慮。

(4)合適的繞組:選擇合適的定子繞組節(jié)距和短距線圈可降低磁動(dòng)勢波形中的諧波含量和力波幅值。如采用正弦繞組“△ Y”串線方式,同時(shí)Y繞組在空間排列上滯后“△ ”部分30° 的空間角度,那么“Y”部分的電流值 :

 IY =3I?

且“Y”部分的電流在時(shí)間相位上滯后 “△ ”部分30° ,所以正弦繞組的v次諧波磁動(dòng)勢幅值為 :Fmv = Fmv (?)+(−1)absK( ) Fmv (y)當(dāng)△ 和Y兩部分每極每相槽數(shù)相等。

2、靜音發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力噪音的降低

(1)根據(jù)發(fā)電機(jī)的性質(zhì)、規(guī)格和使用環(huán)境嚴(yán)格選擇發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡精度,減少轉(zhuǎn)子鐵芯偏心產(chǎn)生的噪音。

(2)提高軸承及其他部件的質(zhì)量,包括軸承、滑環(huán)和換向器的圓度、光潔度,剛性適中的軸承,硬度剛好的電刷材料。

(3)在裝配軸承前,應(yīng)對(duì)軸承進(jìn)行清洗和消磁,并涂抹相應(yīng)型號(hào)的潤滑油,裝配時(shí)采用熱脹法。

3、靜音發(fā)電機(jī)組的通風(fēng)噪音的降低[

(1)風(fēng)扇的設(shè)計(jì):風(fēng)葉采用奇數(shù)葉片,最好采用不等分的葉片間距;風(fēng)葉采用后傾式,并用圓角過渡 ;合理選擇葉片形狀 ;風(fēng)扇外徑與端蓋間的距離為風(fēng)扇外徑的

10%～15%;風(fēng)扇應(yīng)具有良好的動(dòng)平衡。

(2)風(fēng)路的設(shè)計(jì):合理設(shè)計(jì)風(fēng)路系統(tǒng),降低空氣阻尼;改變風(fēng)道方向時(shí),采用大的半徑;風(fēng)道截面積應(yīng)逐漸變化。

(3)加裝消聲器或隔聲罩,并增大端蓋和罩子的動(dòng)態(tài)剛度。