高原靜音系列汽車電站設計

羅陳　周丹

【摘 要】高原靜音系列汽車電站采用了降噪設計技術、監控技術、高效減震設計技術、車載技術、系列化設計等，具有“噪音低、系列化程度高、全天候的視頻監視、適應高海拔工作”的特點，本文介紹了高原靜音系列汽車電站的結構設計，重點介紹了進排風標準化、系列化、通用化設計。

【關鍵詞】靜音；系列；汽車電站

0 前言

高原靜音系列汽車電站由20kW、50kW、75kW、100kW四個功率段汽車電站組成，為用電設備提供400V，50Hz三相工頻交流電源，每臺電站均為獨立的供電單元，能夠根據用戶需求，為用戶提供不同功率段的電源。電站主要由陜汽二類汽車底盤、4米或5米標準大板車廂、（20kW～100kW）柴油發電機組、1套集中控制柜、蓄電池組、排煙消聲器、電纜盤、輸出電纜、暖風機、備件柜、文件柜及隨機備附件等組成。

1 電站總體結構概述

高原靜音系列汽車電站均采用汽車電站方式，車廂內分隔為機組室、排風室和進風室，中間用隔聲墻隔開。

機組室和排風室內進行降噪處理，排風道采用迷宮式消聲結構消聲，排風口設在廂體頂部，排風道在前部。進風道采用列管式消聲結構消聲，在雙開門上設置有進風百葉窗。兩側壁分別開設兩個單開維修門，門上設置有滅火器。

機組室內布置安裝20kW～100kW柴油發電機組，其水箱朝前對應排風口位置，機組輻射熱量和柴油機冷卻水熱量由水箱風扇排入排風道內并排出車外。機組排煙消聲器在機組室頂部。柴油機的廢氣經消聲器消聲后經車廂頂部排出。

進風室內安裝有列管式進風消音體，可對電站的進風進行有效降噪處理。燃油箱布置在進風室內消音體下面。

在機組室和消音室艙體內壁增加吸音、隔音材料，通過以上的消音隔腔和材料處理，保證艙外噪聲不大于70dB（A）。

具體內部布置如圖1。

2 結構設計特點

2.1 降噪設計和散熱平衡設計

電站在體積小、重量輕的約束條件下對電站的降噪處理存在一定難度，設計時，運用列管式和空腔復合阻抗式降噪設計技術。根據對噪聲源的分析，噪聲主要分為空氣動力噪聲、機械噪聲、燃燒噪聲等。針對噪聲源的特點，電站進行了針對性的設計。第一，在排風口運用了迷宮形式的空腔風道，對氣流噪聲進行氣壓釋放空腔復合阻抗式的降噪處理；第二，在進風口運用了列管式的進風風道，對氣流進行降噪處理；第三，在車廂四周和頂部采用吸音層結構，對機組的機械噪聲進行降噪處理，消除艙體內部的部分混響聲；第四，對柴油機的排氣噪聲采用降噪型消聲器對進行降噪，降低排煙輻射噪聲；第五，對發電機組采用二次高效減震減小電站振動，從而降低噪聲。

a.進排風道降噪及隔離設計

本車廂內部空間長度只有3.9米，進風風道設置在車廂的后側，通過在車廂的風道內設置列管式消音器，將機組室內壁的噪聲通過消音器陣列排布的微穿孔塑料消聲管的吸收后，傳至車廂外部，達到降噪的預期效果。

電站的排風風道位于車廂的前端，為了達到預期的70dB（A），電站的排風降噪設計也是本項目的關鍵之一。柴油機的散熱器前端設有柔性導風罩，將機組散熱器排出的熱風導到消聲室，防止熱風回流至機組室，導致風路短路引起發電機組過熱。消聲室內的排風道采用板式消聲結構，對氣流噪聲進行氣壓釋放空腔復合阻抗式的降噪處理；

b.通風散熱設計

靜音電站設計的關鍵是解決降低噪聲和通風散熱之間的矛盾，通風散熱是否良好直接影響到電站能否正常工作并輸出相應功率，參考以下公式進行電站的通風散熱設計：

根據上述經驗公式，計算發電機組所需的最低鮮風量后進一步反推至進風、排風的風速，為設計方艙的進風門、排風門大小和風道的阻力系數換算提供設計依據。

2.2 列管消聲器設計

為了降低電站的進風噪聲，在進風通道內采用列管式消音器進行降噪處理，該消音器由陣列排布的微穿孔塑料消聲管構成。消聲管之間填充消聲泡沫，管的端頭使用ABS面板作為護面板，并用鋁合金扣條壓緊面板，鋼制外殼進行防護和隔聲。該消聲器對不同的頻率有不同的降噪效果，具體如下：

該消聲器主要為中高頻的消聲，消聲量為30～40dB（A）。

列管消音器與其他相同消聲量性能的消音器相比，具有重量輕、消聲長度短、體積小、占用空間小、造價低、外形美觀、模具制造、不銹蝕等特點，特別適合應用于重要的成套設備中。如果使用片式消音器，在同樣的消聲量情況下，消聲長度需達到4m至8m長，消音器的體積會變得很龐大，有時甚至超過了主機的體積，占用大量的設備使用空間。折板式消音器其流阻過大的特點嚴重影響機組的正常使用。另外片式或折板式消音器，在加工過程中孔板焊接到骨架上時，孔板內側無法防腐，這一情況是業內公認的通病，完全防腐始終無法實現，而列管式消音器能夠很好解決這一問題。

2.3 模塊化、系列化進、排風降噪設計

進、排風降噪消聲體因產品的不同，使設計種類繁多、結構復雜，且往往一些迷宮式消聲風道多與箱體或方艙做成一體，加工繁瑣、工藝性差、方艙的制作難度大。本項目所用列管式進風消聲體為模塊化單元，加工簡單，并可自由組裝，可滿足不同產品的需求，不僅提高了工藝性、還降低了箱體和方艙的制作成本。該降噪方案可形成系列化的降噪結構，滿足20kW～100kW功率段的電站降噪要求。

2.4 高原適應性及環境適應性設計

通過選用高原型發動機、大容量發電機、高原型水箱，使電站能夠滿足在海拔高度不小于4500m時輸出額定功率。電站排風室采用上排風結構，能夠避免風向對電站排風的影響，使電站在任何方向均可穩定工作。電站進風口處設計有百葉窗和防砂網，能夠防止雨水和砂塵進入，排風室處下方開有漏水孔，可疏導雨水和砂塵排出，保證電站在風砂和雨天惡劣環境下穩定工作。進風室和排風室均可方便進入，用高壓水槍進行清洗，且列管式進風消聲體可快速拆卸，進行清理，維護方便。

2.5 車廂內部設備全天候監視設計

在電站機組室布置有高清視頻探頭，視頻探頭安裝在云臺上，可360°旋轉，對發電機組等相關設備進行視頻監控。

視頻圖像監控系統是基于IP網絡的視頻監控系統，電站監控點攝像機的視頻信號及控制信號通過數字視頻服務編碼器編碼壓縮成MPEG-4標準信號，直接與網絡連接，實現真正意義的數字化視頻采集。并設計有視頻圖像監控單步應急操作程序，實現發電機組在非正常情況下通過視頻圖像界面進行單步遠控操作，解決電站應急供電需求。

根據需要，可將視頻采集系統擴展為電站與中心站的交流平臺，實現電站與中心站（或其他擴展站）的視頻交流，為電站的維修保障等管理工作提供了一個交互性強、可視化程度高的技術支持平臺。

2.6 控制系統設計

電站控制系統由集中控制柜，溫濕度監控模塊以及視頻監控裝置等控制裝置組成。

電站系統控制主要完成電站系統運行狀態指示、故障診斷保護、自動/手動運行流程操作、電站環境監測、數字化網絡信息交換等功能。電站控制系統采用自動控制技術，具有自動控制、手動控制兩套獨立的回路，提高了電站系統的任務可靠性。

集中控制柜可實現發電機組的自動運行，監視發電機組運行狀態，故障檢測及保護等功能。同時提供通訊接口，與遠程計算機完成數據傳輸、數據交換，實現電站系統的遠程信息化管理。

3 結論

高原靜音系列汽車電站具有“噪音低、系列化程度高、全天候的視頻監視、適應高海拔工作”的特點，技術性能優異，進、排風單元、控制單元均采用標準化和模塊化設計，大大降低了生產成本，同時該項目充分考慮了全天候、全地域復雜環境下的工作，能適應于各種特殊要求的環境條件，具備起點高、技術功能齊全、人機環境合理等特點，具有廣闊的市場前景，產品具有長期的市場壽命。

【參考文獻】

[1]王文奇，江珍泉，噪聲控制技術[M].北京：化學工業出版社，1987，10.