柴油发电机组声振耦合故障处理

（1. 海军装备部驻上海地区第一军事代表室，上海 202150；2. 上海船舶设备研究所，上海 200030）

朱 泳1，张 权2，赵宸翦2

0 引言

船用柴油发电机组作为现代船舶主要发电设备之一，被广泛应用于不同类型船舶。随着科学技术的不断发展，相关企业对柴油发电机组振动噪声的要求不断提高。除满足自身的发电功能外，还应考虑低排放、低噪声等多方面影响因素，以满足现代社会对柴油发电机组的更高要求。

柴油机作为原动机，受技术手段和工艺水平等限制，降低自身的振动、噪声相对比较困难。为了降低柴油发电机组的辐射振动、噪声，对机组加装消声器、减振器和隔声罩等方式已成为现代最主要的被动控制振动、噪声的手段。在柴油发电机组的应用过程中，难免会由于不同的故障、外部因素等，影响柴油发电机组自身的振动、噪声指标。

本文结合某船用柴油发电机组项目的实际运用情况，通过对振动测点、振动结果等影响分析，确定振动超标原因。通过对影响柴油发电机组振动超标故障问题进行整改及振动复测，解决振动测试异常情况，使得振动指标有效降低，满足振动指标要求[1-2]。

1 振动测试结果

1.1 振动测试与分析

某柴油发电机组进行减振器下振动测试时出现振动异常情况，振动测点示意图见图1。

图1 振动测试示意图

测试结果显示6 300 Hz频率下出现异常，振动幅值明显高于其他频率，超出限制线要求，具体测试结果见图2。

图2 减振器下振动测试结果

为了确定故障原因，对柴油机、发电机出厂数据进行检查，未见振动数据异常。对机组对中数据进行复测检查，满足安装要求。对机组减振器上振动进行测试，具体数据见图3，振动结果未见异常。

图3 减振器上振动测试结果

1.2 空气噪声测试与分析

通过对振动数据及噪声情况分析，发现机组噪声数据在6 300 Hz下存在较大情况。将振动传感器悬空放置在场地，其测试结果出现6 300 Hz振动异常情况，具体测试结果见图4。

图4 振动、噪声测试结果

由图4可知，对与悬空放置的传感器其振动数据在6 300 Hz下仍相对较大，同时与噪声数据频段一致。因此，可初步判断振动异常应为声振耦合所致[3-4]。

1.3 噪声与振动信号相干性验证

为了进一步验证振动异常问题与噪声之间关系，对振动、噪声之间相干性进行分析。

相干函数为0～1的实数，相干系数不同，代表相干程度不同，二者关系见表1[5-7]。

表1 相关程度表

将声音信号与振动信号进行相干分析，具体结果如图5所示。由图5可知，噪声与振动的频率在6 300 Hz以下时，相关系数达到0.8以上。由此可确定，声振耦合为振动异常的主要原因。

图5 振动与噪声相干关系

2 故障处理

通过场地配置分析发现，柴油发电机组为室内进气，具体见图6，通过噪声摸底，确定该位置6 300 Hz噪声幅值最大。由此可见，6 300 Hz频率下的噪声主要是由进气所致，对进行结构进行改造后即可解决声振耦合问题[7]。

图6 场地进气情况

对场地进气形式进行整改，由室内进气改为室外进气的形式，并对进气、排气结构进行包覆处理，具体结果见图7。

图7 场地进气改造后

经过场地整改后，对机组减振器下振动数据进行重新测量，测试结果见图8所示。由图8可知，经过场地改造后，6 300 Hz振动数据明显降低，满足幅值要求。

图8 整改后测试结果

3 结论

本文通过对某船用柴油发电机组项目在振动测试时出现振动异常情况分析，确定声振耦合为振动测试异常情况。通过对场地进气结构进行改进，消除噪声源干扰，最终达到指标要求。声振耦合问题的研究及工程问题处理，不仅可以为同类产品设计提供借鉴经验，同时可为耦合研究方向发展提供理论支撑。