发电机噪音的分析与处理

发表时间:2020/8/12   来源:《电力设备》2020年第10期   作者:姜小龙
[导读] 摘要:从保护环境,维护人类健康的角度出发,如何降低电机的噪声,已引起各电机科研机构和生产企业的高度关注,并成为重点解决的问题之一。
        (杭州杭发发电设备有限公司  浙江杭州  311200)
        摘要:从保护环境,维护人类健康的角度出发,如何降低电机的噪声,已引起各电机科研机构和生产企业的高度关注,并成为重点解决的问题之一。文章主要从发电机噪声的危害性出发,分析了电机噪声产生的原因,有针对性的归纳总结了降低发电机噪音的行之有效的措施方法,进而有效的提高了发电机质量,减少了噪音污染,改善了工作环境。
        关键词:发电机;发电机噪音;分析研究
        随着社会的不断进步,发电机被广泛的运用到生活的各个领域,在生活中随处可见,虽然发电机方便了人们的生活,但是发电机的噪音也对人们的生活造成了一定的干扰。而且越追求机器的高效运转,就需要越高功率的电机,也就产生了更大的噪音。
        一、发电机噪音的危害
        发电机噪声轻则对电机安全运行产生一定影响,重则可能导致发电机的损坏,甚至造成安全事故和较大的经济损失。另外,长期或长时间在充满噪声的环境中工作或生活时,容易引起影响人的神经系统,使人急躁、易怒,影响睡眠,造成疲倦,降低工作质量和工作效率,有时甚至会直接导致职业病或工伤事故的产生。噪声能损伤人体听觉器官;噪声损害听力的程度与人体接触噪声的时间及其强度有关系。噪声能引发多种疾病:如对神经系统、心血管系统、消化系统及对人的正常生活都有影响。其影响程度与噪声强弱、接触时间长短有关系。控制和预防噪声的危害首先应从消除或控制噪声源和在噪声传播途径上降低噪声强度入手。对于从声源及传播途径上无法消除或控制的噪声,则需要在噪声接收点进行个体防护。
        总之,噪声污染已是当前国际社会公认的三大污染源之一,而发电机噪声是噪声污染的声源之一。发电机广泛地应用在日常的生活与生产中,与人们的生活有着紧密的联系。随着社会文明的进步,人们对噪声污染的认识逐步的增强。因此,降低发电机噪声已是摆在人们面前的一个重要课题。
        二、发电机噪音产生的原因
        根据发电机组的工作原理,其噪声的产生非常复杂,从产生的原因和部位上来分:排气噪声、机械噪声、机械加工因素引起的噪音、进风噪声、其他因素引起的噪声、发电机电磁噪声。
        1、排气噪声
        排气噪声是一种高温、高速的脉动性气流噪声,是发电机噪声中能量最大,成分最多的部分。比进气噪声及机体辐射的机械噪声要高得多。排气噪声的主要成分有以下几种:周期性的排气引起的低频脉动噪声、排气管道内的气柱共振噪声、高速气流通过气门间隙及曲折的管道时所产生的噪声、涡流噪声以及排烟系统在管道内压力波激励下所产生的再生噪声等,随气流速度增加,噪声频率显著提高。
        2、机械噪声
        机械噪声主要是发电机各运动部件在运转过程中受气体压力和运动惯性力的周期变化所引起的震动或相互冲击而产生的,其中最为严重的有以下几种:机械连杆机构的噪声、风扇的噪声、传动齿轮的噪声、不平衡惯性力引起的机械震动及噪声。
        3、机械加工因素引起的噪音
        定子、转子、转轴等的加工精度,包括同轴度、圆度等形位公差、尺寸公差及表面粗糙度等,对发电机的最终装配质量均有影响,即这些因素有可能导致机械噪音因素的叠加,使电机噪音的增大。如:设计的定子外径公差为(-0.40、+0.70),转子内公差为(0、+0.5),实际加工时如分别取上下限值,则定转子之间的单面径向间隙可能导致最大为6.5mm。间隙的大小影响到电机噪音的大小。
        4、其他因素引起的噪声
        噪声产生还有另外一部分原因,例如在一般的情况下,机械噪声是发电机噪声的主要来源。通常情况下,因散热需要,发电机的密封性有限,致使在长期运转后,吸附的尘埃量会不断增加,其影响了发电机的散热性,运转时产生的热应力容易引起密封件的老化,密封件的老化又会增加发电机的噪音。另外发电机的使用和维护不当等都会引起发电机噪声。


        5、进风噪声
        发电机组在正常工作的时候需要有足够的新风供应,一方面保证发电机的正常工作,另一方面要给机组创造良好的散热条件,否则机组无法保证其使用性能。机组的进风系统基本包括进风通道和发电机本身的进气系统,机组的进风通道必须能够使新风顺畅的进入机房,同时机组的机械噪声、气流噪声也可以通过这个进风通道辐射到机房外面。
        6、发电机电磁噪音
        气隙空间的磁场是一个旋转力波,它的径向力波使定子和转子发生径向变形和周期性震动,产生了电磁噪声。气隙磁场中除了电源基波分量外,还有高次谐波分量,高次谐波的径向力波也都分别作用于定转子铁心上,使它们产生径向变形和周期震动,在一般情况下,对高次谐波来说,发电机转子刚度相对较强,定子铁心的径向变形是主要的,可能产生较大的噪声。定子铁心不同阶次谐波的变形,有不同的固有频率,当径向力波的频率与铁心的某个固有频率接近或相等时,就会引起共振,在这种情况下,即使径向力的波幅不大,也会导致铁心变形、周期性震动和产生较大噪声。定子变形后引起周围空气振动,从而产生噪声。这时,定子相当于一个声辐射器。当铁心饱和时,将会使磁场正弦分布的顶部变得平坦,在磁场分布中加大了三次谐波分量,将使电磁噪声增加。
        三、法如何降低发电机的噪音
        发电机降低噪音最根本的办法是从声源着手,采用一些常规的降低噪声的技术;如消声器、隔声、吸声、隔振等都是比较有效的方法。
        1、降低排气噪声
        排气噪声是机组最主要的噪声源,其特点是噪声级高,排气速度快,治理难度大。采用特制的阻抗型复合式的消声器,一般可使排气噪声降低40-60 分贝
        2、降低轴承噪音
        首先注意轴承的选择,大多数的发电机轴承在运转过程当中,轴承的振动程度会随轴承内径的增加而增大,每增加5mm的直径,振动约增大1~ 2分贝。然后注意轴承径向游隙的大小。过大的径向游隙会引起低频噪声升高,反之,过小的间隙则会导致高频噪声升高。为了减少轴承旋转时的振动与噪声,轴承径向工作间隙应控制在0.05mm到0.12mm范围内为宜。一般来说,电机轴承本身的振动噪声与发电机整机要求的噪声大约相差10dB,即当电机所要求的噪声小于42分贝时,轴承本身的噪声就应小于32分贝。这一点应通过平常对轴承或发电机整机的检验进行对比,对同规格型号的轴承应选择质量稳定、噪声值低的供应商生产的产品。
        3、机房的隔声、吸声处理和机组隔振
        机组的排气噪声和冷却风机噪声降低之后,剩下来的主要噪声源是电机的机械噪声。采用的方法是除必要的与观察室相连接的内墙观察窗之外,其余窗户均除去,所有孔、洞要密实封堵,砖墙墙体的隔声量要求要40 分贝以上。机房门窗采用防火隔声门窗。机房隔声处理之后,要解决机房内通风散热问题。进风口应与电机组、排风口设置在同一直线上。进风口应配以阻性片式消声器,由于进风口压力损失亦在容许范围之内,可以使机房内进出风量自然达到平衡,通风散热效果明显。机房内除地面外的五个壁面可作吸声处理,根据电机组的频谱特性采用穿孔板共振吸声结构。室内空气的交流,机房的良好隔声,会使电机组停机时机房内的空气得不到对流,房内的高温亦不能及时降下来,可采用低噪声轴流风机,再配上阻性片式消声器就可以解决问题。最后是机组隔振。电机组安装前,应严格按厂家提供的有关资料进行隔振处理,避免造成结构声的远距离传播,并在传播中不断幅射空气声,无法使厂界噪声级达标。对因超标而要求治理的现有电机组,必须实测机组附近地面的振动情况,如果振感明显,则先要对发电机组进行隔振处理。
        结束语
        实践证明,噪音对人们的日常生活有着非常大的影响,不仅干扰着人们的日常生活,也影响着人们的身心健康,只有解决了发电机的噪音问题才能维持日常生产的顺利。有效的从源头降低噪音,减少污染,人们的日常生活才得以保障。
        参考文献:
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        [2]宋喜岗,王洪超,姜意驰,孙明瑞,陈文静.乘用车超静音发电机研究方法探究[J].汽车实用技术,2019(02):58-60.
        [3]夏惠珍.水轮发电机电磁噪音超标处理[J].电机技术,2012(05):46-48.
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