柴油机的噪声测试(左文芝)

柴油机的噪声测试

左文芝

摘要：本文通过实例介绍了柴油机噪声测量方法和过程，分析了存在的问题并提出了改进的建议。

关键词：噪声测量点声压级声功率级误差

引言

柴油机在正常工作状况下，气缸内气体燃烧、进排气、柴油机部件运动、附带的油、水泵等的运动等都会产生噪声，特别是船用柴油机，由于工作环境特殊，可能会给操作者和其他长时间暴露在噪声中的人员造成生理、心理等方面的健康伤害，国家质量技术监督局发布了《船用柴油机辐射的空气噪声限值》（GB11879-89）和《船用柴油机辐射的空气噪声测定方法》（GB/T9911-1988）,要求船用柴油机制造商在设计和生产中对柴油机噪声进行控制，而精确测定柴油机噪声值对柴油机的设计、生产和改进提供有效的依据。以下以我公司开发的5210ZLC－5型柴油机噪声测试为例介绍测试过程。

1 测量过程

1.1测量环境：理想的测试环境只有一个反射面（地面），无其他反射物，最好是消声室；具有坚硬平坦地面的户外开阔地；满足要求的柴油机试验车间；我们测试在柴油机试车台，车间长宽高为150×50×20米，砖混结构。

1.2柴油机的安装：要求柴油机安装在弹性支承上，柴油机不应带齿轮箱和其他被驱动的机械，否则应把结构振动和外带接卸产生的噪声作为外加噪声处理，在噪声测试时，周围其他机械噪声应尽可能小，否则视情况进行背景噪声修正。

1.3测试设备：要求符合GB/3785中规定的Ⅰ型或Ⅰ型以上声级计，用于频谱分析的1/1或1/3倍频滤波器符合GB/3421的要求，声级计经过计量部门周期校准合格，使用前用声校准器标定，我们用的是国营红声器材厂生产的ND2型声级计，配1/1倍频滤波器。

1.4测点确定：假想包络柴油机的最小的一个长方体为基体（长宽高分别为l1l2），根据《船用柴油机辐射的空气噪声测定方法》，通过公式计算出包络柴油机并l

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在其上布置测量点的假想长方体，其表面作为测量表面（长宽高分别为2a 2b c），

测量点的数量和位置随柴油机尺寸不同而各异，测量点的数量可为9、 12、 15 、19点等。

我公司研发生产的5210ZLC－5型柴油机基体为2.97m×1.345m×2.31m，布置测量点为12点，位置如图1

图1柴油机噪声测量点布置图

计算a=l1/2+d =2.485 b=l2+d=1.67 c=l3+d=3.31

h=c/2=1.65 e=a/2=1.242 f=2e =2.485

d=1 单位m

1.5 现场测量按计算好的测量点依次测量1-12点的A声级，按滤波器选频测量在线性计权下进行选择线性，测量时传声器需要正对声源的方向，时间计权特性为“慢”，要求声级计读数波动范围±3dB，读取波动范围内的平均值，一般观察周期不少于4秒，测量频谱特性时，计权开关拨到“线性”档，依次选择不同的频率测量（中心频率分别为31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、8kHz），此时指示的数据为对应频率点的声级值。将测试数据记入表1

表1 柴油机噪声测试记录表（100%负荷率转速:750r/min 功率: 550kw）

根据试验规范，该型柴油机噪声分别在90%、100%、110%工况下测量，应在柴油机工作持续稳定情况下测量。

2 测量表面平均声压级和声功率级的计算

2.1背景噪声修正 因为实测声源运转时测得的声压级与背景噪声声压级之

差大于10dB 故按标准不予修正即 K=0

2.2 测试环境修正A=α·Sv

其中α=0.05

Sv=(120×50+50×20+120×20) ×2=9400 又K 2=10lg(1+4/A/S) 故K 2=2.07

2.3 测试表面平均声压级L p 的计算

¯L p = 10lg[1/N 21)

(1.0K ]10

-∑=-N

j K L li pi

式中¯L p- -测量表面平均声压级，dB ¯L pi--第i 点测得的声压级，dB Kli---第i 点背景噪声修正值，dB

N-----测量总点数 K2----环境修正值，dB

2.4 声功率级Lw 的计算

Lw =¯L p+10lg(S/S 0) 式中L w--声功率级，dB ¯L p--测量表面平均声压级，dB

S---测量表面面积，m 2 S =4×（ab+bc+ca ） S 0---基准面积，m 2

3 报告编制

测量和计算数据核对无误后出具报告，报告内容包括：

柴油机主要参数：缸数、柴油机型号、缸径、标定功率、标定转速等； 柴油机测试环境条件； 声学环境； 测试设备；

测试数据；

计算结果；

测试结论、测试人员及日期；

其他要说明的问题等

4 测试存在的问题及改进的建议

测试环境方面，应保持在测量过程中测试环境和声学环境相对稳定，对一台柴油机测量时，周围其他柴油机试验与调试会造成背景噪声过大或者不稳定，如我们曾经对6150型柴油机进行噪声测试，结果与南通淄柴公司测试结果有1.5-2 dB的差异，分析认为是主要是测试环境不同造成的，南通实验室为半消声室结构，而我们为普通车间，今后可以考虑在允许的情况下，改善测试的测试环境和声学环境；测试设备方面，我们使用的ND2型声级计为老型号，虽然经校准合格，但存在着读数精度不理想、稳定性相对不足的问题，另外由于传声器与仪器是一体的，在现场测量真正按标准找准测量点正对声源是有困难的，而且设备笨重，测试人员极易疲劳，考虑在可能的情况下考察购置较为先进的数显式声级计，传声器与仪器为分体式，带有延长电缆，能够自动存储数据等；

数据计算由于公式复杂，手工计算极易出差错，尝试利用Excel电子表格自动处理数据，效果较为理想。

另外在测试过程中测试人员应注意个体防护、必须佩戴相应的安全防护设施。

5 结束语

通过对多台柴油机噪声的测量，我们认为精确测试柴油机的噪声必须严格按标准计算布置测试点，保证测试环境和声学环境的相对稳定，严格按规定方法测试，才能有效保证测试结果的正确性和重复性。

参考文献

[1] GB11879-89 《船用柴油机辐射的空气噪声限值》国家技术监督局

[2] GB/T9911-1988 《船用柴油机辐射的空气噪声测定方法》国家技术监督局

[3]《内燃机制造》机械工业出版社 1989.4

[4] SB210-005-2009 《5210ZLC－5型柴油机噪声测试报告》 2009.1