电站方舱设计研究

表面时，其能量被吸收的百分率，即被吸收 的 声 能与 入
射 总 声 能 之 比 ，通 常 用 符 号α 来 表 示 。 吸 声 材 料 种 类 繁 多，设计中吸声材料的选择主要考虑以下几个方面：
（１）吸 声 材 料 的 吸 声 能 力 和 频 段
在选用吸声材料 时，首 先 应 满 足 有 利 于 降 低 声 波
１２５ ２５０ ５００ １ｋ ２ｋ ４ｋ １．１３ ０．９０ ０．６９ ０．７０ ０．８７ ０．９０
由以上数据可知，所 选 用 的 超 细 玻 璃 棉 不 仅 在 高 频，而且在中、低频也 有 较 好 的 吸 声 效 果，而 这 种 吸 声
特性正符合是柴油发 电 机 组 噪 声 的 频 谱 特 点，所 以 选
频谱中峰值频段的噪 声，因 为 声 能 量 主 要 集 中 在 几 个
峰 值 频 率 ，噪 声 峰 值 降 低 了 ，总 的 噪 声 辐 射 就 可 明 显 降
低 。 柴 油 发 电 机 组 的 噪 声 集 中 在 中 、低 频 段 ，为 此 吸 声
材料应在中、低频 段 有 较 高 的 吸 声 系 数。 在 厚 度 不 变
的情况下，材料的容 重 越 大 则 其 吸 声 频 率 就 越 向 低 频
方 向 移 动 ，其 吸 声 系 数 就 越 大 。
（２）吸 声 材 料 的 物 理 特 性
发电机组工作时 散 发 大 量 热 量，内 层 隔 声 结 构 内
空间有限，加之相对 封 闭，因 此 稳 态 温 度 是 比 较 高 的。
图 １ 机 组 噪 声 测 量 示 意 图
为准确定位各个 测 点，用 角 钢 和 细 铁 丝 拉 出 测 量 网格，每个 网 格 尺 寸 大 小 为３００ｍｍ×３００ｍｍ。 对 包 围机组 的 前、后、左、右 和 上 表 面 进 行 测 量 （图 １）。 测 试仪器为 Ｂ＆Ｋ 公司生产的２２６０声学测量分析系统。 为提高测量精度，将 测 量 探 头 靠 近 发 电 机 组 的 表 面 以 降 低 干 扰，因 此 设 置 测 量 面 距 发 电 机 组 外 围 尺 寸 ０．１ｍ，各个面上的网 格 数 目 分 别 为 １１×６（机 组 正 面 和背面）、５×６（机 组 左 面 和 右 面）、１１×５（机 组 顶 面）。 同时对各个面上的 网 格 节 点 进 行 编 号，声 强 探 头 与 测 量面保持垂直。为减少发电机组散热风扇及发电机出 风 对 声 强 测 量 的 影 响 ，在 测 量 风 速 较 大 部 位 的 声 强 时 ， 在测量探头上加装防风帽。
择超细玻璃棉是合适的。
有限空间内的吸声效果常用吸声量Ａ 来表示：
Ａ ＝ｓα珔
（１）
式 中 ，ｓ 为 吸 声 面 积 ；α珔 为 平 均 吸 声 系 数 ，为 各 个 频 率 所 对应的吸声系数的算术平均值。
则超细玻璃棉的平均吸声系数可通过下式计算：
α珔
＝
１．１３＋０．９０＋０．６９＋０．７０＋０．８７＋０．９０ ６
可见超细玻璃棉 有 很 ຫໍສະໝຸດ Baidu 的 吸 声 效 果，选 用 方 案 是
可行的。
方舱各表面面板 内 表 面 均 采 用 吸 声 结 构，即 采 用
穿孔板和隔声壁板间 填 充 吸 声 材 料 的 结 构，这 是 一 种
建立在微穿孔板吸声结构基础上的既有阻又有抗的共
振式消声器，实际上 是 阻 抗 复 合 式 消 声 器 的 一 种 特 殊
图 ２ 发 电 机 组 噪 声 倍 频 呈 频 谱 分 布 图
图 ３ 各 个 测 量 面 的 声 强 等 高 线 图
从发电机组包络面的声 强 测 试等 高线图（图 ３）中 可以看出发电机组噪 声 主 要 可 以 分 为 三 个 区 域：分 别 为发动机噪声区、发 电 机 噪 声 区 和 排 风 扇 噪 声 区。 其 中 排 气 扇 区 的 噪 声 声 压 级 为 最 高 ，达１１０ｄＢ，峰 值 点 位 于排风扇的中下方；发 动 机 噪 声 区 的 噪 声 声 强 级 仅 次 于 排 气 扇 区 域 ，最 高 达１０６．５ｄＢ，峰 值 点 分 别 位 于 机 油 泵上方，油底壳以 及 调 速 器 区 域。 发 电 机 区 域 的 噪 声 普遍偏低，最高 为１００ｄＢ左 右。 从 声 压 等 高 线 图 整 体 分 析 ，发 动 机 两 侧 的 噪 声 声 强 级 整 体 偏 高 ，等 高 线 梯 度 变化小，发动机与发 电 机 联 轴 器 以 及 发 动 机 与 水 箱 之 间的声强等高线梯度变化剧烈。
型 式 ，其 吸 收 系 数 高 、吸 收 频 带 宽 、压 力 损 失 少 、气 流 再
生噪声 低，能 承 受 较 高 气 流 速 度 的 冲 击。 穿 孔 板 为
１ｍｍ钢板，穿孔率为２０ ％～２５ ％，孔径为６ｍｍ，后贴 厚度为５０ｍｍ、面密度 Ｍ 为３２ｋｇ／ｍ２的无 碱 超 细 玻 璃 棉 ，为 防 止 吸 声 材 料 受 气 流 影 响 飞 落 ，在 吸 声 材 料 和 穿
≈０．８７ （２）
吸 声 处 理 前 后 的 声 压 级 差 ΔＬ（ｄＢ），可 近 似 用 下
式进行估算：
ΔＬ ＝１０１ｇαα珔珔２１ （ｄＢ）
（３）
隔声结构内壁的平均吸声 系 数α珔１ 约 为０．１４，则 超
细玻璃棉的理论吸声量为：
ΔＬ ＝１０１ｇαα珔珔２１ （ｄＢ）＝１０１ｇ００．．８１７４ ＝７．９ｄＢ （４）
２ 降 噪 结 构 设 计
２．１ 总 体 结 构 设 计 发电机组在运行过程中会产生各种类型的噪声，
且噪声分布范围较广，单 纯 某 一 种 噪 声 控 制 方 式 很 难 有 效 解 决 机 组 的 噪 声 污 染 问 题 。 为 此 ，根 据 测 量 分 析 ， 结合机组噪声分布和 频 谱 特 点，方 舱 内 空 间 主 要 分 为 四大噪声区域以方便 噪 声 的 控 制，分 别 为 发 电 机 噪 声 区 、发 动 机 噪 声 区 、内 燃 机 排 气 噪 声 区 和 水 箱 风 扇 排 气
噪声分布及频谱特点设计出相应的低噪声方舱结构。
关 键 词 ：低 噪 声 ；方 舱 电 站 ；消 声 结 构
中 图 分 类 号 ：ＴＭ４６
文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｓｈｅｌｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ６１３５Ｌｏｗ－Ｎｏｉｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｓｅｔ
ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎ－ｈａｉ １，ＬＩＵ Ｊｉａｎｇ２，ＳＵＮ Ｚｈｉ－ｆｅｎｇ３ （１．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｂａｒｒａｃｋｓ Ｓｅｃｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３５，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｏｂｊｅｃｔ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３５，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００３５，Ｃｈｉｎａ）
尺寸为３ ０００ｍｍ×９００ｍｍ×１ ５５０ｍｍ。为了将 整 体 噪声与排气噪声分开，发 电 机 机 组 排 气 管 通 过 管 道 直 接通入地下排烟通道。
１ 噪 声 频 谱 分 析 及 主 要 声 源 的 识 别
为了加强对发电 机 噪 声 源 的 识 别，为 消 声 降 噪 结 构 设 计 提 供 相 应 的 参 考 ，在 此 以 ６１３５ 型 柴 油 发 电 机 组 为实验研究对 象，机 组 在 加 载５０ｋＷ的 稳 态 工 况 下 进 行噪声测试。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｓｏｕｎｄ ｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗｈｅｎ ６１３５ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ ｓｅｔｓ ａｒｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｉｄｅｎｔｉ－ ｆｉｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｎｏｉｓｅ ｓｏｕｒｃｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｏｕｎｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｌｏｗ－ｎｏｉｓｅ ｍｏｄｕｌｅ ｓｔｒｕｃ－ ｔｕｒｅ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｉｓｅ．
所以还应充分考虑吸声材料的耐热和安全性能。
综 合 以 上 因 素，将 吸 声 材 料 选 定 为 体 积 密 度 为
３２ｋｇ／ｍ３的无 碱 超 细 玻 璃 棉。 超 细 玻 璃 棉 的 吸 声 特 性 见 表 １。
表 １ 超 细 玻 璃 棉 的 吸 声 特 性 （混 响 室 法 ）
频 率／Ｈｚ 吸 声 系 数α
试验是在本实验 室 电 源 机 房 中 进 行，机 房 房 顶 较 高，面积大 于１ ０００ｍ２，且 背 景 噪 声 低 于５０ｄＢ。 测 试 对象为带载５０ｋＷ的６１３５型柴油 发电机 组，机组外形
收 稿 日 期 ：２０１０－１０－２５ 作者 简 介：张 振 海 （１９７８－），男，山 东 临 沂 人，助 理 工 程 师，现 在 重 庆 通 信 学 院 营 房 科 工 作 ，主 要 研 究 方 向 为 电 源 通 信 技 术 。 刘 江（１９８４－），男，重庆人，重 庆 通 信 学 院 在 读 研 究 生，主 要 研 究方向为电源通信。 孙志峰（１９７８－），男，河北新乐 人，重 庆 通 信 学 院 移 动 教 研 室，主 要研究方向为移动通信。
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图 ４ 静 音 箱 模 拟 结 构 简 图
２．２ 吸 声 和 隔 声 量 计 算 为 确 保 隔 声 结 构 的 效 果 ，隔 声 罩 采 用 金 属 钢 板 ，但
由于金属钢板为刚性 壁 面，机 组 噪 声 遇 到 内 壁 易 形 成
多 次 反 射 ，造 成 混 响 和 声 能 量 的 迭 加 ，舱 内 声 压 级 可 因
从图２噪声频谱图上可以看出机组噪声分布频段 较广，机组各个表面的噪声有两个峰值频率，其 中 以 频
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率为１０ｋＨｚ的噪声最为 强 烈，最 高达１１０ｄＢ（机 组 左 侧 面），另 一 个 噪 声 较 高 的 频 率 处 于 ５００～４ ０００ Ｈｚ处 。
噪 声 区 ，对 每 一 部 分 有 针 对 性 地 分 别 处 理 ，根 据 这 个 观 点 设 计 静 音 箱 结 构 简 图 ，如 图 ４ 所 示 。
研制开发
电站方舱设计研究
张 振 海１，刘 江２，孙 志 峰３ （１．重庆通信学院 营房科，重庆 ４０００３５；２．重庆通信学院 军事目标特征控制，重庆 ４０００３５；
３．重庆通信学院 移动通信，重庆 ４０００３５）
摘要：针对６１３５发电机组工作时的声场分布进行测量分析，通过 对 机 组 声 强 的 测 量 找 出 其 主 要 噪 声 源，针 对 机 组 的
此增加３～５ｄＢ（Ａ）。为消除混响，又不致影响隔声 性 能 ，采 用 穿 孔 板 后 贴 纤 维 吸 声 材 料 的 结 构 ，这 样 既 可 保
证 吸 声 降 噪 效 果 ，又 不 占 用 有 限 的 空 间 。
吸 声 材 料 或 吸 声 结 构 的 吸 声 性 能 好 坏 ，主 要 用 其 吸
声系数的高低来表示。吸声系数是指声波入射到物体
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｗ－ｎｏｉｓｅ；ｓｈｅｌｔｅｒ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ；ｎｏｉｓｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
０ 引 言
６１３５型固定柴油发电机组 做 为 通 信 后 备 电 源，其 噪 声 声 压 级 高 ，分 布 频 带 宽 ，不 但 对 通 信 台 站 的 正 常 值 勤产生强烈的干扰，同 时 声 振 特 征 信 号 也 易 于 遭 受 敌 方的侦测打击。研制低噪音方舱电站就是为了解决这 一 突 出 问 题 ，通 过 降 低 发 电 机 组 的 噪 声 ，最 终 提 高 其 战 场生存能力。作者通过对该机组噪声倍频程的测量， 分析掌握了其噪声分 布 规 律；通 过 对 机 组 声 强 的 测 量 找出其主要噪声源，并 针 对 机 组 的 噪 声 分 布 及 频 谱 特 性 ，设 计 出 了 符 合 降 噪 要 求 的 双 层 隔 声 罩 结 构 。