內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)組的主要噪聲源是內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣噪聲、進(jìn)氣噪聲、冷卻風(fēng)扇噪聲、燃燒噪聲、機(jī)械噪聲和發(fā)電機(jī)的電磁噪聲以及機(jī)組運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)等。
1、機(jī)械噪聲
內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械噪聲是由于氣體壓力及機(jī)件的慣性作用，使相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件之間產(chǎn)生撞擊和振動(dòng)而激發(fā)的噪聲。機(jī)械噪聲主要包括活塞的敲擊噪聲、齒輪機(jī)構(gòu)噪聲、配氣機(jī)構(gòu)噪聲、軸承噪聲、高壓油泵噪聲、不平衡慣性力引起的機(jī)體振動(dòng)和噪聲等。
內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械噪聲隨轉(zhuǎn)速的提高而迅速增加。低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械噪聲和其他噪聲相比并不重要；但高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械噪聲往往是主要的噪聲源。
2、進(jìn)氣噪聲
進(jìn)氣噪聲是內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的主要空氣動(dòng)力噪聲源之一，它是由進(jìn)氣閥的周期性開(kāi)、閉而產(chǎn)生的進(jìn)氣管內(nèi)壓力起伏變化所形成的。當(dāng)進(jìn)氣閥開(kāi)啟時(shí)，在進(jìn)氣管中產(chǎn)生一個(gè)壓力脈沖，隨著活塞的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，這個(gè)壓力波很快受到阻尼；當(dāng)進(jìn)氣閥關(guān)閉時(shí)，同樣產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)一定時(shí)間的壓力脈沖，也是受到阻尼而迅速消失。在內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中這樣兩個(gè)壓力脈沖交替出現(xiàn)，這就形成了周期性的進(jìn)氣噪聲。
對(duì)于非增壓內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油機(jī)，進(jìn)氣噪聲比排氣噪聲低，接近內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的機(jī)械噪聲水平。
對(duì)于有增壓器的大型內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)組，增壓器會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的高頻噪聲。增壓器吸氣時(shí)產(chǎn)生的氣流脈動(dòng)基頻噪聲及其各次諧波噪聲與進(jìn)氣管口空氣的強(qiáng)烈渦流噪聲疊加，最高可達(dá) 130dB 左右。
3、排氣噪聲
內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣缸內(nèi)的高溫高壓廢氣隨排氣閥間斷開(kāi)閉周期性地噴射到排氣管內(nèi)，排氣管口排出高溫高速的脈動(dòng)氣流，由此產(chǎn)生周期性的排氣噪聲。排氣噪聲是內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)最主要的噪聲源，其強(qiáng)度與內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)，并隨內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的變化而變化。
內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲的頻譜呈明顯的中低頻性，但高頻也達(dá)到了一定的程度。中頻噪聲由基頻的高次諧波所致。而高頻噪聲主要是排氣時(shí)產(chǎn)生的紊流聲、氣缸內(nèi)燃燒爆炸聲，以及撞擊、機(jī)件振動(dòng)、管壁自振所附加的噪聲。
排氣噪聲頻譜常包含以下頻率成分：以每秒鐘內(nèi)排氣次數(shù)為基頻的排氣噪聲、管道內(nèi)氣柱共振噪聲、氣缸亥姆霍茲共振噪聲、廢氣噴注和沖擊噪聲、排氣系統(tǒng)管道內(nèi)壁面處的紊流噪聲和氣閥桿背部的卡門(mén)渦流噪聲等。
A. 基頻排氣噪聲
基頻噪聲是由于內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)每一缸的排氣閥啟開(kāi)時(shí)，氣缸內(nèi)燃?xì)馔蝗灰愿咚賴(lài)姵?，氣流沖擊到排氣道內(nèi)氣閥附近的氣體上，使其產(chǎn)生壓力劇變而形成壓力波，從而激發(fā)出噪聲。這種噪聲是一種典型的低頻噪聲，基頻噪聲頻率與每秒鐘的排氣次數(shù)有關(guān)系，即和氣缸爆發(fā)頻率是相同。
在排氣噪聲頻譜上，通常在基頻 f0 或其第二、三次諧波 2f0、3f0 附近出現(xiàn)峰值，頻率再高時(shí)，以排氣次數(shù)為基頻的排氣噪聲聲壓級(jí)不大。對(duì)排氣噪聲信號(hào)進(jìn)行頻域分析可知，排氣噪聲在低頻段主要由諧波組成，由一系列離散的諧波組成。
通常情況下，內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲的主要成分是以?xún)?nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火頻率為基頻的周期性噪聲，但中間有雜波，這是各個(gè)氣缸的燃燒情況、各個(gè)排氣閥的磨損不完全相同，所以各缸排氣噪聲的周期略有不同。
B. 氣柱共振噪聲
排氣系統(tǒng)管道中的空氣柱，在周期性排氣噪聲的激發(fā)下，因發(fā)生共振而產(chǎn)生空氣柱共振噪聲。排氣管內(nèi)氣柱聲成分包括排氣管、尾管、消聲器內(nèi)部的各部分引起的共振聲。
內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中，從關(guān)閉的氣門(mén)經(jīng)排氣道、排氣管到大氣，構(gòu)成一條一端封閉（氣門(mén)端）、一端敞開(kāi)（大氣端）的氣柱，通常在其固有頻率及其高次諧波處出現(xiàn)噪聲峰值。
C. 噴注噪聲、紊流噪聲和渦流噪聲
基頻噪聲是排氣氣流速度起伏引起的。即使氣流噴注速度恒定不變，也會(huì)激發(fā)出噪聲，叫噴注噪聲，其聲功率與氣流速度的 8 次方成正比，其頻率與氣流速度的一次方成正比。
高速氣流和缸壁、管壁摩擦?xí)?dǎo)致紊流，氣流通過(guò)節(jié)氣門(mén)、氣門(mén)和噴口等節(jié)流元件時(shí)也會(huì)形成紊流，氣流流過(guò)氣門(mén)桿時(shí)還會(huì)脫流而形成渦旋，這些都會(huì)導(dǎo)致噪聲，這些噪聲組成了排氣噪聲的中高頻部分，其頻率分布隨內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速升高而移向高頻段。
D. 亥姆霍茲共振噪聲
內(nèi)燃機(jī)排氣門(mén)打開(kāi)時(shí)，氣缸與排氣道、排氣管組成一個(gè)亥姆霍茲共振腔，它有一個(gè)共振頻率。廢氣流動(dòng)激發(fā)的噪聲中與共振頻率一致的頻率成分在這個(gè)共振腔中得到充分的放大。
亥姆霍茲共振噪聲的最大特點(diǎn)是，其頻率與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，但其共振頻率隨氣缸工作容積而變。亥姆霍茲共振噪聲在單缸機(jī)中表現(xiàn)得最為突出，在兩缸機(jī)和三缸機(jī)中也能發(fā)現(xiàn)，但在四缸以上的多缸機(jī)中，由于各缸之間相互干擾，排氣支管及總管較長(zhǎng)，故此噪聲并不突出。
4、風(fēng)扇噪聲
風(fēng)扇噪聲由旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲組成。旋轉(zhuǎn)噪聲又叫葉片噪聲，是由于旋轉(zhuǎn)的葉片周期性地打擊空氣質(zhì)點(diǎn)，引起空氣的壓力脈動(dòng)產(chǎn)生噪聲，其基頻 f1=nZ/60（n 為風(fēng)扇轉(zhuǎn)速；Z 為葉片數(shù)）。風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)使周?chē)鷼怏w產(chǎn)生渦流，此渦流由于粘滯力的作用又分裂成一系列分立的小渦流。渦流和渦流分裂使空氣發(fā)生擾動(dòng)，形成壓縮與稀疏過(guò)程而產(chǎn)生渦流噪聲，一般是寬頻帶噪聲。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)排氣管安裝消聲器后，冷卻風(fēng)扇便成為重要的噪聲源。風(fēng)扇噪聲一般可達(dá) 100dB(A)左右。
5、燃燒噪聲
混合器燃燒產(chǎn)生的缸內(nèi)氣體里引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)通過(guò)外部和內(nèi)部傳遞途徑傳到內(nèi)燃機(jī)表面，并由內(nèi)燃機(jī)表面輻射形成空氣聲，稱(chēng)為燃燒噪聲。
以柴油發(fā)電機(jī)為例：在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程中，柴油以油霧狀噴入燃燒室后，在高溫高壓作用下，在很短時(shí)間內(nèi)與空氣混合后便自行發(fā)火燃燒，氣缸內(nèi)氣壓急速上升到 6～9MPa，溫度也升到 2000～2500K，在燃燒作功的同時(shí)，產(chǎn)生燃燒噪聲。與汽油機(jī)相比，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比高，一般為 16～22左右，汽油機(jī)一般為 6～9左右，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)一般在9-12左右，所以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒噪聲遠(yuǎn)高于汽油機(jī)或燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。
6、電磁噪聲
電磁噪聲是由電磁場(chǎng)交替變化而引起某些機(jī)械部件或空間容積振動(dòng)而產(chǎn)生的。電磁噪聲的主要特性與交變電磁場(chǎng)特性、被迫振動(dòng)部件和空間的大小形狀等因素有關(guān)。電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器和霓虹燈鎮(zhèn)流器等發(fā)出的噪聲是典型的電磁噪聲。
7、振動(dòng)
內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)是一種往復(fù)式機(jī)械，運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)是不可避免的。發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，除了直接向空間輻射噪聲外，還在與機(jī)組相連的基礎(chǔ)表面?zhèn)鞑ィ趥鞑ミ^(guò)程中，又會(huì)激起基礎(chǔ)、墻體、天花板、門(mén)窗、管道等振動(dòng)，在這些物體表面再次輻射噪聲，產(chǎn)生固體聲。因此對(duì)內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)組進(jìn)行振動(dòng)控制是十分必要的。
噪聲源分析
機(jī)房的噪聲源來(lái)自?xún)?nèi)燃式發(fā)電機(jī)組，參照上文中對(duì)發(fā)電機(jī)組的主要噪聲源進(jìn)行的分析，該機(jī)組的主要噪聲源有：風(fēng)扇噪聲、進(jìn)、排氣噪聲、燃燒噪聲、機(jī)械噪聲和電磁噪聲和機(jī)組振動(dòng)傳聲等。
機(jī)房噪聲向外傳播的主要途徑有排煙道出口，進(jìn)、排風(fēng)口，門(mén)和墻體的聲透射。
按照經(jīng)驗(yàn)分析，當(dāng)大功率發(fā)電機(jī)組滿載荷啟動(dòng)時(shí)，室內(nèi)噪聲可高達(dá) 100dB(A)以上，廠界和敏感點(diǎn)噪聲雖經(jīng)衰減，但聲壓級(jí)依然較高，對(duì)周邊聲環(huán)境產(chǎn)生極大的影響。根據(jù)理論分析和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，高速內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)（＞800rpm）的噪聲頻率在 800～5000Hz 范圍內(nèi)呈現(xiàn)較高的聲級(jí)，同時(shí)由于冷卻風(fēng)扇的影響在 125～500Hz 內(nèi)亦有較高的聲級(jí)。
以上就是內(nèi)燃式發(fā)電機(jī)組噪音的主要來(lái)源和表現(xiàn)形式，只有弄清楚了噪音的來(lái)源，才能有針對(duì)性的展開(kāi)措施，降低或者避免噪音帶來(lái)的環(huán)境污染，不僅為員工創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，也確保生產(chǎn)不影響到周邊住戶(hù)或居民。
