狭小舱室内柴油发电机组噪声测量及评定

董秋苏

（中国船舶电站设备有限公司，上海 200129）

狭小舱室内柴油发电机组噪声测量及评定

董秋苏

（中国船舶电站设备有限公司，上海 200129）

船用柴油发电机组在船上进行噪声测试可以参考相应的规范标准，但如果要对船上狭小舱室内已经安装的柴油发电机组进行噪声测试，就无法完全按照标准和规范来进行。文章介绍了如何在狭小舱室内对柴油发电机组的噪声进行有效的测量和评定的方法，进行了实船应用测量，测量结果取得了第三方验证。可作为船上发电机组或主机噪声测试的方法，具有一定的参考意义。

柴油发电机组；噪声；测量

0 引言

船用柴油发电机组的噪声测试在 GB/T 13032-2010《船用柴油发电机组》标准内规定为型式试验项目，未列入出厂试验项目，因此制造厂家在批量进行机组成套时并不需要单独进行机组的空气噪声测定。然而噪声的要求在船级社规范（如CCS）内被列入船舶舒适性的指标，对于船员工作机舱非连续值守的最大噪声量级要求为110 dB(A)，作为船上噪声源最高的设备之一，柴油发电机组的噪声非常受船员关注。虽然噪声测试不作为系泊试验的项目，但也会因为船舱空间狭小及感觉的不同而会有船员提出进行噪声测试的需求。

对于柴油发电机组的空气噪声测试，在 GJB 1988-94《舰船用柴油发电机组及控制系统通用规范》和GB/T 13032-2010《船用柴油发电机组》都有简单规定，对于转速低于/等于1 000 r/min的机组，噪声不大于105 dB；对于转速高于1 000 r/min的机组，噪声不大于110 dB[1-2]。两者规定的测试方法基本相同，都需要在GB/T 1859-2000《往复式内燃机 辐射的空气噪声测量 工程法及简易法》中规定的试验室内进行，只适合在机组上船前的适合场地进行，这明显不适用于船上柴油发电机组的噪声测试。GB/T 9911-2009《船用柴油机辐射的空气噪声测量方法》也同样只适用于柴油机台架试验时的测量。

对于已经安装在船上的设备，CCS规定可按GB/T 4595-2000《船上噪声测量》来进行，GJB 4058-2000《舰船设备噪声、振动测量方法》同样也可适用于船上测量。然而GB/T 4595-2000只简单规定了测试流程等，并没有详细规定测试的方法。GJB 4058-2000对测试方法有具体规定，这些测试方法对于空间位置较大的柴油发电机组来说是可行的，但对于处于应急机舱等狭小舱室的柴油发电机组来说无法进行有效的测量。

如果按照GB/T 9911-2009关于测试环境的鉴定，通过绝对比较测试法、混响时间测试法或吸声量估算法[3]来对环境进行修正的话，需要花费大量的人力和物力，而且结果不一定符合标准要求。另外如果请第三方机构进行检测，则需要增加不菲的费用和较长时间。为了寻找一种简便优化又能适合在狭小空间进行噪声测试的方法和手段，本文结合实船测量，对狭小舱室的柴油发电机组噪声测量及评定进行了研究。

1 舱室内噪声测试的方法

发电机组的噪声就是发电机组发出的各种噪声的总和，包括发动机和发电机的表面噪声、进气噪声、排气噪声、发动机冷却系统和发电机风扇噪声以及由连接处和底架发出的噪声等[4]。

某船上的一台360 kW应急柴油发电机组在船厂进行系泊试验，船厂反映甲板上机组噪声较大，测量结果达到112 dB(A)。经和某柴油机研究所一同实船勘验，该应急舱室空间较小，机组安装后，一侧位置离舱壁仅30 cm不到，同时舱顶到机组机体顶端的距离也只有50 cm不到，见图1。该舱室不符合标准要求的测试环境，如进行环境修正的话，工作量很大。根据规范要求，测量距离为离主机和产生特有噪声的任何机器或设备约1 m距离处进行噪声测量[5]。但是在该船上，发现船厂在进行相关测试时，测试距离远小于1 m，且测点布置方法不对，测点正对机组排风口，因此得出的数据没有参考价值。

为此，在征得船厂同意的情况下，根据规范要求，对测试方法和程序进行解析，寻找简易可行的测试手段，来满足实际工程需求。

1.1 测点的确定

按照标准要求的测试方法和程序，应如下进行发电机组的噪声测试：测量点的高度与气缸头齐平，距离机组本体距离为1 m，特别是柴油机增压器和发电机排风口等处。测点应均匀分布在测量表面上。根据基准体的大小和噪声辐射的空间均匀性，确定测点位置和数量。图2为基准体长度大于4 m小于/等于15 m时的测点位置分布，其中，“●”表示基本测点，“○”表示附加测点[6]。

然而由于舱室狭小，机组侧面和顶面离舱壁和舱顶的距离均不满1 m，如果减少测量距离，则离舱壁较近的测点会受到反射干扰，换算所得的1 m声场的测量结果也会有较大偏差。

柴油发电机组的噪声主要源自柴油机运动部件的机械噪声和排气噪声，噪声辐射的指向性较均匀，机组对称侧的噪声初步测定值均小于 1 dB，按照GJB 4058的规定，可以适当减少测试点数，靠近舱壁处的3个测试点的值可以由外侧对称的3个测试点来反映。同时由于机组中心上方的测点附近没有主要噪声源，所以选择图3的1#、5#、6#、7#、8#这5点作为机组噪声的基本测点。

另外，由于测点1处为柴油机出风口轴线中心，为避免出风涡流产生的附加噪声，因此测点1位置选择在排气口轴线的水平面内，与排气口轴线成45°的方向，与排气口的距离为1 m，见图4[7]。

1.2 测量仪器的选定

测量仪器使用GB/T 3785中规定的II型或II型以上的声级计或准确度相当的其他声级计。用慢档测量（或积分时间t>8 s，至少平均3次）。声级计或其他测量仪器与传声器之间最好使用延伸电缆或延伸杆，传声器与声源之间不应有障碍物。本次测试选用的声级计为BK 4189A型电容式传声计。

1.3 测量时需要注意的事项

1）测量时，测点处空气流速应低于5 m/s，当空气流速大于1 m/s时，传声器上应加防风罩[7]。

2）环境条件会对测头带来不利影响，可以通过选择测头和/或确定测头的适当位置来避免该干扰的影响，例如较强的电场或磁场、被测发电机组上的空气运动及过高或过低的温度；测头应当以正确角度对准测量平面[4]。

3）测量过程中，人员的存在会对测量结果产生影响，为减少这种影响，测头最好固定安装。测量人员与测头的距离应保持不小于1.5 m[4]。

2 噪声数值的计算和评定

2.1 关于背景噪声的修正问题

由于柴油机运行时本体噪声较大，一般比环境噪声要大很多。实测柴油机运转时各测点声压级大约在106 dB左右，而环境噪声一般在60 dB～70 dB左右，两者差值超过10 dB以上，按GB/T1859和GB/T9911背景噪声修正值规定，声源运转时测得的声压级与背景噪声声压级之差大于10 dB，修正值K1=0。

2.2 噪声测量结果的计算

按照规范要求，在柴油发电机组整定于额定转速、额定负载后，分别测定其在50%额定负载、100%额定负载和空载下的噪声，对图2每个测点应重复测量3次，每次测量结果之差应不大于2 dB。

根据该机组实际布置情况，测量 1#、5#、6#、7#、8#这5点的噪声值，实测数据如表1所示。

表1 船上各测试点的实际测量值

测得的声压级LP应在测量面上进行平均，表面声压级的计算公式为[8]：

计算所得额定负载下的机组表面平均声压级为107.07 dB(A)。

需要注意的是，测试结果是测试表面各点的声压级计权之后计算的结果，而不是单点测试所得的结果，这两者存在差异。

2.3 测量结果的评定

按照上述测试计算方法，背景噪声干扰可以忽略不计，机组靠舱壁侧的三个测点也可不计入测量范围，舱内反射噪声也忽略不计，实际测得的噪声即为柴油发电机组的噪声。

柴油发电机组在气缸侧、增压器侧和出风口是最大噪声产生源，相对来说发电机背部和侧面出风侧噪声较低。

根据GB/T 13032和GJB 1988的规定，柴油机转速高于1 000 r/min时，空气噪声A计权声压级应不大于110 dB，该船实测结果为107.07 dB，满足规范要求，噪声测试结果合格。

2.4 与第三方评测机构的测试对比

船厂邀请第三方评测机构（某大学）上船测试，采用吸声量估算法对测试环境条件进行了繁琐的修正，并最终给出了噪声测试评价报告，其结果为额定负载下机组表面平均声压级为107.1 dB(A)，当然船厂也为第三方机构支付了不少检测费用。上述测试结果与第三方的结果进行了数据对比，二者的测试结果基本一致。图5为第三方评测机构出具的报告。

3 结论

柴油发电机组的噪声测试实际上是一门十分复杂的测量工程，特别是已安装在不具备实验室测试环境的狭小机舱内的机组，如果需要精准地测得实际噪声，非常困难，且成本较高。

本文介绍的这种简化测试方法基本可以满足规范测试要求，能够客观地评价安装在狭小机舱等恶劣测量环境下的柴油发电机组的噪声水平。本方法相对简单易行，在不增加成本，且测试人员不经特殊培训的情况下，均能完成操作，并能达到测试的目的。必要时，方便测试人员在舱室环境内对机组噪声进行测试。

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.船用柴油发电机组: GB/T 13032-2010[S].2010.

[2]国防科学技术工业委员会.舰船用柴油发电机组及控制系统通用规范: GJB 1988-94[S].1994.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.船用柴油机辐射的空气噪声测量方法: GB/T 9911-2009[S].2009.

[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.往复式内燃机驱动的交流发电机组 第10部分: 噪声的测量(包面法): GB/T 2820.10-2002[S].2002.

[5]国家质量技术监督局.船上噪声测量: GB/T 4595-2000[S].2000.

[6]国家质量技术监督局.往复式内燃机 辐射的空气噪声测量 工程法及简易法: GB/T 1859-2000[S].2000.

[7]国防科学技术工业委员会.舰船设备噪声、振动测量方法: GJB 4058-2000[S].2000.

[8]高品贤.振动、冲击及噪声测试技术(第二版)[M].成都: 西南交通大学出版社, 2010.

Noise Measurement and Evaluation of Diesel Generator Set in Narrow Cabin

DONG Qiusu
(China Ship Power Station Co., Ltd., Shanghai 200129, China)

The noise testing of marine diesel generator set on board can be referred to relative rules and standards.But for the marine diesel generator set already installed in narrow cabin, it cannot be tested according to the standards and rules exactly.The article introduces the valid measurement and evaluation method for noise testing of diesel generator set in narrow cabin.The method is used on actual ship and verified with the third party.The method can be used for noise testing of marine diesel generator set or diesel engine, which has some reference.

diesel generator set; noise; measurement

TK427

A

10.14141/j.31-1981.2017.04.012

董秋苏（1964—），女，高级工程师，研究方向：技术设计。