柴油發電機組聲振耦合故障處理

（1. 海軍裝備部駐上海地區第一軍事代表室，上海 202150；2. 上海船舶設備研究所，上海 200030）

朱 泳1，張 權2，趙宸翦2

0 引言

船用柴油發電機組作為現代船舶主要發電設備之一，被廣泛應用于不同類型船舶。隨著科學技術的不斷發展，相關企業對柴油發電機組振動噪聲的要求不斷提高。除滿足自身的發電功能外，還應考慮低排放、低噪聲等多方面影響因素，以滿足現代社會對柴油發電機組的更高要求。

柴油機作為原動機，受技術手段和工藝水平等限制，降低自身的振動、噪聲相對比較困難。為了降低柴油發電機組的輻射振動、噪聲，對機組加裝消聲器、減振器和隔聲罩等方式已成為現代最主要的被動控制振動、噪聲的手段。在柴油發電機組的應用過程中，難免會由于不同的故障、外部因素等，影響柴油發電機組自身的振動、噪聲指標。

本文結合某船用柴油發電機組項目的實際運用情況，通過對振動測點、振動結果等影響分析，確定振動超標原因。通過對影響柴油發電機組振動超標故障問題進行整改及振動復測，解決振動測試異常情況，使得振動指標有效降低，滿足振動指標要求[1-2]。

1 振動測試結果

1.1 振動測試與分析

某柴油發電機組進行減振器下振動測試時出現振動異常情況，振動測點示意圖見圖1。

圖1 振動測試示意圖

測試結果顯示6 300 Hz頻率下出現異常，振動幅值明顯高于其他頻率，超出限制線要求，具體測試結果見圖2。

圖2 減振器下振動測試結果

為了確定故障原因，對柴油機、發電機出廠數據進行檢查，未見振動數據異常。對機組對中數據進行復測檢查，滿足安裝要求。對機組減振器上振動進行測試，具體數據見圖3，振動結果未見異常。

圖3 減振器上振動測試結果

1.2 空氣噪聲測試與分析

通過對振動數據及噪聲情況分析，發現機組噪聲數據在6 300 Hz下存在較大情況。將振動傳感器懸空放置在場地，其測試結果出現6 300 Hz振動異常情況，具體測試結果見圖4。

圖4 振動、噪聲測試結果

由圖4可知，對與懸空放置的傳感器其振動數據在6 300 Hz下仍相對較大，同時與噪聲數據頻段一致。因此，可初步判斷振動異常應為聲振耦合所致[3-4]。

1.3 噪聲與振動信號相干性驗證

為了進一步驗證振動異常問題與噪聲之間關系，對振動、噪聲之間相干性進行分析。

相干函數為0～1的實數，相干系數不同，代表相干程度不同，二者關系見表1[5-7]。

表1 相關程度表

將聲音信號與振動信號進行相干分析，具體結果如圖5所示。由圖5可知，噪聲與振動的頻率在6 300 Hz以下時，相關系數達到0.8以上。由此可確定，聲振耦合為振動異常的主要原因。

圖5 振動與噪聲相干關系

2 故障處理

通過場地配置分析發現，柴油發電機組為室內進氣，具體見圖6，通過噪聲摸底，確定該位置6 300 Hz噪聲幅值最大。由此可見，6 300 Hz頻率下的噪聲主要是由進氣所致，對進行結構進行改造后即可解決聲振耦合問題[7]。

圖6 場地進氣情況

對場地進氣形式進行整改，由室內進氣改為室外進氣的形式，并對進氣、排氣結構進行包覆處理，具體結果見圖7。

圖7 場地進氣改造后

經過場地整改后，對機組減振器下振動數據進行重新測量，測試結果見圖8所示。由圖8可知，經過場地改造后，6 300 Hz振動數據明顯降低，滿足幅值要求。

圖8 整改后測試結果

3 結論

本文通過對某船用柴油發電機組項目在振動測試時出現振動異常情況分析，確定聲振耦合為振動測試異常情況。通過對場地進氣結構進行改進，消除噪聲源干擾，最終達到指標要求。聲振耦合問題的研究及工程問題處理，不僅可以為同類產品設計提供借鑒經驗，同時可為耦合研究方向發展提供理論支撐。