某发电机房降噪的设计.doc

某发电机房降噪工程的设计设 计 者： 伍家琪班 级： 环工121班学 号： 201210614130指导老师： 明彩兵 刘晖设计时间： 2015.07.052015.07.08目 录一前言31 设计任务31.1设计概况32 设计标准与依据与指导原则42.1设计标准与依据42.2设计指导原则43.治理目标41 发电机房间各功能区的设计51.1 发电机房间各功能区的设计51.2发电机房各功能区的布置原则51.2.1发电机的布置原则51.2.2 进风口、排风口的布置原则51.3排风室的布置原则51.2.4油箱室的布置原则51.2.5油烟净化室的布置原则51.2.6操作控制室的布置原则61.2.7 各部分尺寸的确定61.2.8其它构件的尺寸72 降噪的处理措施72.1噪声源的分析、环境标准以及降噪措施72.1.1噪声源的分析72.1.2环境标准72.1.3降噪措施72.2 吸声的方法72.2.1吸声材料的选择72.2.2 吸声的计算82.3隔声的处理82.3.1隔声墙的选择82.3.2隔声门的选择92.3.3隔声窗的选择92.3.4组合构件的隔声量的设计92.4房间内插入损失的计算103 通风方面的设计103.1风量的估算103.2轴流风机的设计103.3进气消声器的设计113.3.1尺寸的计算113.3.2 吸声棉的安装113.3.3进气消声器长度的计算123.3.4校核此时的气流速度123.3.5校核高频失效效率123.3.6消声器与发电机组位置的调整133.4排气消声器的设计143.4.1消声弯头的计算143.4.2排气消声器尺寸的计算及吸声棉的布置153.4.4排气消声器高度的计算153.4.5校核气流速度153.4.6校核高频失效频率163.5排烟消声器（油烟净化器）的设计164 隔振的设计175其它设备说明18三、图纸19一、前言1 设计任务1.1 设计概况某小区的发电机房的位置为楼盘的 负一层 ，机房的尺寸分别为：13 m×7.0 m×3.8m（不包括墙的厚度）。机房内设卡特彼勒备用柴油发电机组一组，其型号为 300F ，其性能参数见表1。该柴油发电机组的尺寸大小为 3800*1100*1904 ,发电机的原始噪声为 90 分贝，噪声集中在中高频，要求达到国家类标准，即噪声应降为 60 分贝，噪声下降 18 分贝。现在的小区一般是2楼及2楼以上居住，考虑到发电机组的工作噪声最近的影响区域是2楼，从距离发电机组声源2米处传播到距离8米处时，声压级衰减量为，所以噪声下降量应为90-12-60=18dB。本项目主要负责发电机组的安装，机房环保工程的制作与安装.表1 柴油发电机的性能参数型号备用功率KW/KVA主用功率KW/KVA净输出功率KW备用电流（A）380V耗油量柴油L/h机油g/KWh300F 3306240/300220/275268465700.487机油容量汽缸数量缸径行程工作容积冷却空气量排烟量Kg个mlmlLm3/minm3/min29612115210.4037258.00最大排气背压燃气量排烟温度最少进风面积最少排风面积冷却水容量发动机部分散热器部分Kpam3/min0Cm2m2kgkg6.7195801.401.2016.039.0散热器实际排风尺寸机组尺寸及重量宽高长宽高重量mmmmmmmmmmkg100095038001100190430002 设计标准与依据与指导原则2.1 设计标准与依据2.1.1 城市区域环境噪声标准二类标准（GB3096-93）；2.1.2 大气污染排放标准一级标准（GB4427-89）即林格曼一级；2.1.2 发电机组的安装手册。2.2 设计指导原则工程设计本着节约高效的原则，在达到环境噪声允许标准的前提下，充分利用机组的现场条件，做到充分通风，保证机组正常、安全地运行。3 治理目标根据国际GB3096-93城市区域环境噪声标准适用区域，该区域属规划中的居住区，即二类功能区，昼间和夜间的等效声级分别是60dB和50dB；因此该机房噪声治理目标设定为：昼间和夜间的等效声级分别是60dB和50dB。二、设计说明和计算书1 发电机房间各功能区的设计1.1 发电机房间各功能区的设计发电机组的布置一定要考虑到机组的尺寸，而且要让其尽可能地多通风与换气。1.2 发电机房各功能区的布置原则1.2.1 发电机的布置原则发电机应尽量放于房间内部，有利于进气和排气，保持室内的气流通畅，而且进气与排气一般是对角线方向，走过较长的路径，带走较多的热量，所以要选择好发电机摆放的位置。1.2.2 进风口、排风口的布置原则进风一般在房间的下部，排出一般在房间的上部，但也要考虑实际的控制柜、油箱、观察室、排烟室的安装需要。1.3 排风室的布置原则为保证排风顺畅，发电机组距离墙壁至少有2.0米，而且排风室的大小约为水箱体积的2倍。1.2.4 油箱室的布置原则油箱设置需靠近机器和大门以便于运输，为方便人的进出每边至少留下0.5米的空隙。此处油箱的尺寸为1000mm×810mm×1260mm。1.2.5 油烟净化室的布置原则发电机房在工作时产生黑色的油烟气，故需考虑采用排烟管收集所排出的油烟，设一油烟净化器进行除油烟处理，而且由于排烟道的辐射的噪声主要是低频声为主，同时油烟净化器又起到抗性消声器的作为，由于空间足够，因此单独设一排烟净化室，为方便人的进入每边至少留下0.5米以上的空隙。排烟量从发电机组的说明收中查得，排烟净化器的尺寸按进气的流速为3-5m/s，停留时间为0.5-1 s，净化器的高度考虑到搬运的方便，不可太高，应小于1.5米。1.2.6 操作控制室的布置原则在净化室旁边设置操作控制室，方便从外面观察到内部的运行情况。1.2.7 各部分尺寸的确定按照整体空间的布置，确定各部分的尺寸，占地面积。（单位mm）控制柜的尺寸为： 1900×650×2200 油箱的尺寸为： 1000×810×1260 油箱室的尺寸为： 2000×2000×3800 观察室的尺寸为：4880×2000×3800 排风室的尺寸为：4880×2000×3800油烟净化室的尺寸为： 2000×2000×3800油烟净化器的尺寸为：1130×570×1500 油烟净化器的设计按空塔的流速为3-5m/s，停留时间为0.5-1s计，由表1得排烟量为58m3/min=0.97m3/s，考虑到最不利的情况，本设计取v=3m/s，t=1s。油烟净化器的高度考虑到搬运的方便，不可太高，应小于1.5米，因此高H=v×t/2=3×1/2=1.5m；其横截面A=Q/v=0.97/3=0.32，因此长宽尺寸定为：宽B=0.57m，长L=2B=1.13m.房间布置草图见图1：图1 柴油发电机房间布置草图1.2.8 其它构件的尺寸门1的尺寸： 1500×2000×50 ； 门2（油箱室）的尺寸：1200×2000×50 ；门3（净化室）的尺寸为：1200×2000×50 ；门4（排风室）的尺寸为： 1500×800×50 ；门5（观察室）的尺寸为：1200×2000×50 ；窗的尺寸为：2500×800，距地面1.2m，距门1吸声棉1.028m吸声材料衬贴时悬空高度：40mm2 降噪的处理措施2.1 噪声源的分析、环境标准以及降噪措施2.1.1 噪声源的分析柴油发电机组噪声是由多种声源构成的复杂声源。按照噪声辐射方式, 它可分为空气动力噪声、表面辐射噪声和电磁噪声。按照产生的原因, 柴油机表面辐射噪声又可分为燃烧噪声和机械噪声。其中空气动力噪声为主要噪声源，包括进气噪声、排气噪声和冷却风扇噪声。2.1.2 环境标准此设计中机器原始噪声为90分贝，当地标准为60分贝，考虑到实际情况，设计所需要的降噪量为18分贝，即本设计所需的插入损失为18分贝。2.1.3 降噪措施降噪措施主要包括隔声，吸声、消声隔振。此设计中，隔声措施包括4个隔声门，一个隔声窗；吸声措施为隔声间贴多孔吸声材料；消声措施包括安装进气消声器，排气消声器，消声弯头，以及排烟消声器；隔振主要安装隔振垫。2.2 吸声的方法2.2.1 吸声材料的选择本次设计选用的吸声棉为面密度为100/,厚度为5的玻璃棉。以下吸声棉均采用此类型吸声棉。各频率下对应的吸声系数见表2。表2 玻璃棉吸声系数频率（Hz）125250500100020004000吸声系数（0）0.150.380.810.830.790.74由公式得可计算其平均吸声系数2.2.2 吸声的计算2.2.2.1 相关尺寸计算查表1发电机组相关参数得散热器的实际尺寸为1000×950=0.95，由空间布置及各部分占地面积可得隔声间的尺寸为8640×6856×3800(除去墙的厚度，其厚度在下面提出)门1的面积= 3 门2的面积= 2.4 门3的面积=2.4 门4的面积= 1.2 观察窗的面积=2 帆布软性连接部分的面积= 0.95 墙壁的面积（不贴吸声棉部分）=8.64×0.5×2+6.856×0.5×2+8.64×0.04×2+6.856×0.04×2=16.742.2.2.2 房间内平均的吸声系数房间平均吸声系数=（iSi）/(S总) （不考虑地面的吸声，Si为房间内的实际衬贴吸声材料的面积；墙壁要考虑地面的防潮处理所预留的高度0.04m，还有天花上的吊顶为0.5m，S总为房间的总面积，不管有无衬贴吸声材料）S总= 8.64×3.8×2+6.856×3.8×2+6.856×8.64×2=236.24，iSi=0.62×（236.24-3-2.4-2.4-1.2-2-0.95-16.74-8.64×6.856）=91.95（本设计采用同一种吸声棉）故=（iSi）/(S总)=91.95/236.24=0.392.3 隔声的处理2.3.1 隔声墙的选择查环境噪声控制工程P157表8-2，选用双层1厚铝板(中空70)安装在两面原有的尺寸为8.64m*3.8m的外墙，其平均隔声量为30dB；选用60厚砖墙（表面粉刷）+60中空+60厚砖墙（表面粉刷），作为另外两堵尺寸为6.856m*3.8m的隔声墙，其平均隔声量为38dB。（由于隔声量跟所需相比较大，故后面隔声构建的隔声量选择可相对降低，以满足要求）2.3.2 隔声门的选择查环境噪声控制工程P159表8-3选用无橡皮条密封的双层门，4mm厚胶合板+40mm后空腔+4mm后胶合板，平均隔声量为23.3dB。2.3.3 隔声窗的选择查环境噪声控制工程P164表8-4选用无乳胶条的双层钢窗，5厚玻璃，45空腔，平均隔声量为18.2dB。2.3.4 组合构件的隔声量的设计由于开有四个门，一个窗户，因此房间内的隔声量低于墙壁的隔声量，不考虑地面和天花板的隔声，房间的总隔声量为TL=（TL：取材料在6个频率下的平均隔声量.）各组合构件相关量，见表3。表3 各组合构件相关量组合构件面积平均隔声量TL/dB隔声门1323.30.0140隔声门22.423.30.0112隔声门32.423.30.0112隔声门41.223.30.0056隔声窗218.20.0303墙1（不考虑门窗）62.66300.0627墙2（不考虑门窗）44.11380.0070故=3+2.4+2.4+1.2+2+106.77=117.77 =0.142房间内总的平均隔声量 =10lg（117.77/0.142）=29.2dB2.4 房间内插入损失的计算本设计要求房间总的插入损失为18dB。为了校核能否满足环保要求，房间总的插入损失为IL=10lg+TL=10lg0.39+29.2=25.2dB>18dB故满足环保要求。由于隔声墙、隔声门和隔声窗资料有限，本次设计已尽量选用平均隔声量最小的材料，但校核计算的房间总的插入损失25dB依然比设计要求的18dB大很多而造成不必要的却无法避免的浪费。3 通风方面的设计3.1 风量的估算由表1的相关参数可得，散热所需要的空气量Q1=372 /min。房间换热所需要的空气量 Q2可通过房间对通风要求求出，自然进风：1 -2次/min,强制进风：3-4次/min。本设计按自然进风来计算，因此根据风速为1次/min来估算，房间体积（减去吸声棉的厚度）为（8.64-0.1）×（6.856-0.1）×（3.8-0.5-0.05）=187.5，则Q2=1×V/min=1×187.5=187.5/min<372 /min,故本设计进、排气消声器的风量确定为372/min=22320/h。3.2 轴流风机的设计根据排风量选择轴流风机， Q2为22320/h，故选择上虞市明新通风设备有限公司（公司网址：   表4 T40-8轴流风机性能参数表机号转速（rpm）叶片角度风量（/h）全压（Pa）配用电机轴功率KW噪声dB（A）重量型号功率kW814502023699335YSF112M-443.298012.8图2 T40-8轴流风机安装尺寸表5 T40-8轴流风机安装尺寸表D1D2D3D4M1M2N1N2HLn-ab81085990092043737560048049050016-13163.3 进气消声器的设计3.3.1 尺寸的计算进气的流速一般为5-6m/s，可确定横截面积，根据安装位置确定高度，即可确定宽度的尺寸；本设计选用流速v=5m/s，Q=372/min=6.2/s ，则横截面积A=Q/v=6.2/5=1.24房间高度为3.8m，控制柜的高度为2.2m，进气消声器距天花板预留0.2m，距控制柜为0.6m，故进气消声器的高度H=3.8-2.2-0.2-0.6=0.8m，宽度B=A/H=1.24/0.8=1.55m。3.3.2 吸声棉的安装根据每150-200mm的间距来安装吸声棉从而确定所装吸声棉的块数。本设计选用150的间距来安装吸声棉，故吸声棉的块数n=1.55/0.15=10.33，取10块，其中8块为双层0.05m厚的吸声棉安装在消声器里面，另外2块为单层0.05m厚的吸声棉安装在消声器两端，棉的总厚度d=18×0.05=0.9m；校核进气消声器宽度B=1.55+0.9=2.45m；消声器两端及上下均安装吸声棉，故一共分成9个小室，则吸声棉实际间距为1.55/9=0.172m；H=0.8+0.05*2=0.90m，则其横截面积A=2.45×0.90=2.2053.3.3 进气消声器长度的计算根据轴向声衰减公式,得进气消声器的长度，式中：D进气消声器消声量；L消声器横截面中铺设吸声材料的边长总和，m；0垂直入射吸声系数；消声系数。其中，消声系数与无规入射时材料的平均吸声系数的换算关系使用环境噪声控制工程(第二版)P258经验关系，则为0.62对应的为0.53。L为吸声材料的有效周长，消声器两边及上下均安装吸声棉，L=0.8×18+0.172×2×9=17.5m，S为气流所通过的有效截面积，S=0.172×0.8×9=1.24。本设计要求的进气消声量为18dB，故进气消声器的长度=2.46m。3.3.4 校核此时的气流速度衬贴吸声棉后，其气流所通过的有效截面积=0.172×0.8×9=1.24，此时的气流速度v=Q/=6.2/1.24=5m/s<9m/s，故合适。3.3.5 校核高频失效效率当声波的频率越高，传播的方向性越强。对于一定截面积的气流通道，当入射声波的频率高到一定程度时，由于方向性很强而形成“声束”状传播，很少接触帖附在管壁的吸声材料，消声量明显下降，当频率高于失效频率时，每增高一个倍频道其消声量约下降1/3，所以主要的声频区须小于高频的失效频率。高频的失效频率为：fn=1.85C/D，此进的fn应大于500Hz。C为声速340m/s，D是小室的边长平均值为（0.172+0.8）/2=0.486m；故fn=1.85C/D=1.85×340/0.486Hz=1294Hz>500Hz，符合要求。3.3.6 消声器与发电机组位置的调整此时进气消声器的最右边应为发电机组的最左边，以保证气流充分将热量带走，若无法达到此要求，可以调整观察室和排烟室的尺寸，将房间的墙壁往左移，或将控制柜放入观察室增加进气消声器的高度以缩短其宽度；而且还要保证进气消声器的出气位置位于发电机组的边线上，以利于气流有效地带走发电机组表面的热量；若无法保证则需调整进气消声器的高度或者与发电机组的安装位置等来达到要求。综合以上结果：进气消声器的具体尺寸为：2.46m×2.45m×0.9m（包括吸声棉）。其宽度为2.45m，为了防止固体传音所造成的噪声，进气消声器距观察室墙应有一定距离，调节进气消声器距其左边隔声墙2.13m，调节机组距排气消声室墙距离为0.26m，此时进气消声器的最右边为机组的最左边，符合条件。其长度为2.46m，调节机组距后墙吸声棉约为3.3m，此时进气消声器出气位置位于发电机组的边线上。其它尺寸均符合要求（机组中心线向门1方向偏离排气消声器中心位置约1.4m）。其高度为1.1m，此时距天花板0.2m，距控制柜（高度2.2m）0.3m（包括外吸声棉）。符合要求。进气消声器的大样图见图3：图3：进气消声器的平面图（上）及立面图（下）3.4 排气消声器的设计排气消声器的消声量+消声弯头的消声量=房间所要求的插入损失3.4.1 消声弯头的计算查钢铁企业采暖通风设计手册P880页表11-27，选用“无导流片的方形弯头”，弯头前后内衬，风管宽度为1.0m，其对应的各频率下的隔声量如下表：表4 消声弯头各频率下的消声量频率（Hz）631252505001000200040008000消声量（dB）16121416181818弯头的平均消声量为其安装情况根据排气由机组的高度决定。3.4.2 排气消声器尺寸的计算及吸声棉的布置3.4.2.1 风量的估计以及横截面积的确定由3.1可知排气消声器的气量约等于进气量，即Q=372/min=6.2/s，取v为5m/s ，故排气横截面积A=Q/v=6.2/5=1.24。3.4.2.2 吸声棉的布置取双层厚度为0.05m的吸声棉，两端左右均无吸声棉，设块数为n，则消声室共分成n+1个小室，间距为0.15m，故有0.1×n+0.15×（n+1）=7-2-0.12=4.88，解得n=18.92，取19，即有38块棉,20个小室，每个小室的准确距离为（4.88-0.1×19）/20=0.149m，综上计算，排气消声器通气管道 =2×0.149×20=5.96。3.4.4 排气消声器高度的计算根据轴向声衰减公式,得排气消声器的高度，式中：D进气消声器消声量；L消声器横截面中铺设吸声材料的边长总和，m；0垂直入射吸声系数；消声系数。由3.3.3可知，为0.62对应的为0.53。L为吸声材料的有效周长，因为选用双层吸声棉，两端左右均无吸声棉，L=2×19×2=76m，S为气流所通过的有效截面积，S=0.149×2×20=5.96。本设计要求的消声量为18-12.9=5.1dB，故进气消声器的高度=0.735m故排气消声器的最终尺寸为4880×2000×7353.4.5 校核气流速度经过衬贴吸声棉后，其气流所通过的有效截面积为=5.96此时的气流速度v=Q/=6.2/5.96=1.04m/s<9m/s，满足降噪要求。3.4.6 校核高频失效频率如3.3.5得fn=1.85C/DD=（2+0.149）/2=1.0745mfn=1.85C/D=1.85×340/1.0745=676Hz>500Hz，符合要求。排气消声器的大样图见图4：图4 排气消声器的平面图（左）和剖面图（右）3.5 排烟消声器（油烟净化器）的设计尾气的处理方法：净化器的设计消声器风量的计算可根据产品说明书上查取管道中的气体的流速一般为14-15m/s，选择合适的排气管。本设计取14m/s，据表一可得排烟量58/min=0.97/s，则排气管横截面积A=Q/v=0.97/14=0.069m2,即排气管管径D=0.296m,取300mm。排气管的隔振和隔热处理（保温层的设计）此处略；排烟净化器的尺寸按空塔的流速为3-5m/s，停留时间为0.5-1 s，计算过程见1.2.7 ，计算出油烟净化器的尺寸为1130×570×1500。综合以上结果：排气管管径为300mm；排烟消声器（油烟净化器）的具体尺寸为：1130×570×1500。4 隔振的设计本设计机组的重量W=3000kg，运载负荷为其自重的1.25倍，所选的隔振垫一般为双数，被隔振机组电机转速为1500r/min，则风机振力基本频率为1500/60=25HZ，隔振效率为90%，故Tf=0.1。根据电机转速1500r/min和Tf=0.1,查环境噪声控制工程P212页图10-8隔振设计图，查得本设计机组的静态压缩量x=0.5cm，机组固有频率fo=7Hz。参照阳江环保设备公司的产品说明书所选取隔振垫为DJ系列橡胶隔声器，采用6点支撑，则每点的平均荷载为3000×1.25/6=625N，据此选择DJ1-70隔振器，参数及安装尺寸分别如表6，图5所示。（f/fo=1.41.9）表6 产品技术特性规格参数型号主要尺寸（mm）重量（kg）载荷范围（N）压缩量（）垂向固有频率(Hz)DHMd1d2DJ1-7086351270300.2870012002.07.013.510.0注：阻尼比：0.15±0.02c/cc，工作温度：-5+50图55 其它设备说明5.1 护面板为镀锌穿孔钢板，板厚1mm，孔直径为5mm，穿孔率>20；5.2 吸声棉固定用铝合金菱形压网：5.3 防爆灯管在隔声室安装2支，排风室、尾气净化室、油箱室各安装1支；5.4 预留1.5×2.5空间安装电控柜和电缆；5.5 地板采用防火吸声地面漆，厚23mm;5.6 天花上吊装液体CO2灭火喷林和温度与烟度感应报警器。6 工程预算本设计工程预算见表7。表7 设备与材料表设备与材料规格单位数量单价总价柴油发电机卡特彼勒备用柴油发电机组300F台1轴流风机型号为T40-8台2玻璃棉密度为100/m3，厚度5mm225.17隔声墙160厚砖墙+60中空+60厚砖墙44.11隔声墙2双层1厚铝板(中空70)66.66单层普通墙120mm砖墙15.2铝合金菱形压网60mm×60mm247.39无橡皮条密封的双层门2000×1200×50（）扇2无橡皮条密封的双层门2000×1500×50（）扇1无橡皮条密封的双层门1500×800×50扇1无乳胶条的双层钢窗5mm厚玻璃，45mm空腔；2502500×800面1无导流片的方形弯头弯头前后内衬，风管宽度1000mm，半径2000mm个1护面板板厚1mm，孔直径5mm，穿孔率>20，600mm600mm块防爆灯管盏5地面漆其它费用总价三、图纸发电机房平面图及剖面图，比例1：1，见附图1和附图2。