موتور کامینز
موتور کوماتسو
موتور کاترپیلار
موتور بنز
موتور یانمار
موتور دویتس
ژنراتور
هواساز
پمپ هیدرولیکدر محیط‌های کاری که از تجهیزات موتوری بزرگ استفاده می‌شود، یکی از مسائل اغلب نادیده‌گرفته‌شده، سطح صدا است. به طور کلی، موج صوتی به عنوان هر اختلالی تعریف می‌شود که در یک محیط الاستیک نظیر جامد، مایع یا گاز گسترش می‌یابد. نویز به عنوان هر صدای ناخواسته‌ای که گوش انسان قادر به تشخیص آن است، تعریف می‌شود. قرار گرفتن مداوم و طولانی‌مدت در معرض نویز بلند یا مکرر می‌تواند به کاهش شنوایی منجر شود. ایجاد یک منبع نویز بیش از حد در محیط نه تنها خطرناک است بلکه برای مستاجران تجاری و ساکنان اطراف ناخوشایند محسوب می‌شود. به همین دلیل، قوانین مدیریت نویز در سطوح ملی و محلی وضع شده‌اند تا ایمنی و آرامش خاطر حفظ شود. این مقررات معمولاً بر اساس ویژگی‌های کاربری زمین و نزدیکی به مناطق مسکونی یا حساس تنظیم می‌شوند.
کنترل نویز متکی بر سه اصل کلیدی است: صدا، مسیر و گیرنده. قبل از طراحی راه‌حل برای یک مشکل صوتی پیچیده، لازم است منبع اصلی آلودگی صوتی شناسایی شود، ویژگی‌های مسیر انتقال بررسی گردد و سطح مجاز نویز تعیین شود.
در نصب سیستم‌های تولید برق، عوامل گوناگون ممکن است موجب انحراف در سطوح واقعی صدا (SPL) نسبت به سطوح پیش‌بینی‌شده شوند. نویزی که قبل از نصب در محیط طبیعی ژنراتور وجود دارد، نویز محیطی نامیده می‌شود و باید پیش از نصب اندازه‌گیری و محاسبه شود. در صورتی که تمامی شرایط میدانی به دقت بررسی نشود، باید حاشیه ایمنی برای مقادیر محاسبه‌شده لحاظ گردد. برای مثال، ساختمان‌ها و موانع موجود می‌توانند میدان صوتی را تغییر دهند و صدا را منعکس، جذب یا منتقل کنند. شناخت دقیق شرایط میدانی و قوانین محلی دسیبل قبل از آغاز پروژه تولید برق ضروری است.
امواج صوتی نه‌تنها در هوا بلکه در جامدات و مایعات نیز باید مد نظر قرار گیرند. ارتعاشات در جامدات یا تلاطم در مایعات معمولاً مسئول تولید صدای معلق در هوا هستند. امواج صوتی در جامدات و مایعات می‌توانند فواصل زیادی را طی کنند پیش از آنکه در هوا صدای شنیدنی تولید نمایند. مثال بارز این مسئله، شنیدن صدای قطار از راه دور به واسطه امواج صوتی منتقل شده از طریق ریل‌ها است. این نوع انتقال صدا اغلب جداسازی صوتی مجموعه‌های ژنراتور را پیچیده می‌کند. عدم وجود جداسازی ارتعاش مناسب برای پایه ژنراتور منجر به عبور ارتعاشات ناخواسته می‌شود، به طوری که بسیاری از نویزها بدون تداخل با سیستم‌های میرایی صدا به دستگاه منتقل می‌شوند.
بهینه‌ترین حالت این است که ژنراتورها بر روی ایزولاتورها یا پدهای بتنی نصب شوند، به گونه‌ای که محفظه ضعیف کننده صدا کاملاً پایه دستگاه را در بر بگیرد. حتی نشتی‌های کوچک می‌توانند تأثیر زیادی بر سطح کلی صدا داشته باشند. واشرها برای جلوگیری از نشت صدا از شکاف‌های ناهموار ضروری هستند. همچنین، سیال عبوری از لوله‌ها می‌تواند باعث تولید نویزی شود که از طریق ساختمان منتقل گردد. تضعیف صدا با استفاده از کوپلینگ‌های ارتجاعی برای لوله‌ها و کانکتورهای الکتریکی امکان‌پذیر است. در صورت لزوم، اتصالات باید به اندازه کافی منعطف یا عایق باشند تا لرزش یا انتقال صدای اضافی را خنثی کنند.
مواد رایج جذب صدا
وقتی امواج صوتی شکل می‌گیرند، به‌طور طبیعی هنگام برخورد با سطوح سخت منعکس می‌شوند. استفاده از مواد جاذب روی این سطوح در بسیاری از ژنراتورها می‌تواند بازتاب صدا را کاهش دهد. در اتاق‌هایی با سطوح سخت، مواد نرم مانند پانل‌های سقفی جاذب، فرش‌های کف یا موکت، و پرده‌ها یا دیوارهای جاذب مخصوص می‌توانند با کاهش انعکاس صدا به کاهش نویز کمک کنند. تنها صدای منعکس‌شده قابل کاهش است، در حالی که صدای هدایت‌شده به‌صورت مستقیم تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد.
بیشتر کامپوزیت‌های جاذب صوتی از مواد متخلخل با چگالی متفاوت ساخته می‌شوند که انرژی صوتی را به گرما در منافذ باز خود تبدیل می‌کنند. هنگام جستجو برای مواد عایق خفه‌کننده صدا، بهتر است موادی با کانال‌های هوا که به سطح باز هستند انتخاب کنید تا امواج صوتی بتوانند در آن‌ها انتشار یابند. موادی مانند فوم سلول بسته که منافذ آن‌ها مهر و موم شده، معمولاً ضعیف‌تر عمل می‌کنند. هیچ منفذی نباید با رنگ، پوشش یا هر لایه محافظ دیگری مسدود شود. برای حفظ یکپارچگی ساختاری مواد جاذب صوتی، پوشش‌های محافظ باید سوراخ‌دار باشند.
در شروع ارزیابی مواد برای پروژه، چند عامل کلیدی باید مورد توجه قرار گیرد. معیار اصلی در ارزیابی جذب صدا، توانایی ماده در جذب انرژی با استفاده از ضریب جذب است. ضریب جذب به صورت ریاضی به عنوان نسبت امواج انرژی صوتی جذب شده توسط سطح به انرژی صوتی ورودی تعریف می‌شود. این ضریب از 0 تا 1 متغیر است. به‌عنوان مثال، اگر a = 0.8 باشد، 80٪ از انرژی صوتی جذب می‌شود. یک راه دیگر برای مشاهده سطوح ضریب صدا، بررسی یک پنجره یا در باز است که در آن a = 1 نشان‌دهنده جذب 100٪ امواج صوتی است. ضریب جذب بستگی زیادی به فرکانس دارد و معمولاً برای باندهای اکتاو یا 1/3 اکتاو ارائه می‌شود. جذب‌کننده‌های صوتی مهندسی‌شده متخلخل در فرکانس‌های بالاتر مؤثرتر هستند، در حالی که افزایش ضخامت یا جرم مواد می‌تواند جذب فرکانس‌های پایین را بیشتر کند.
وقتی جذب صدای فرکانس پایین نیاز است، مواد جاذب صوتی پانل معمولاً راه‌حل مناسبی ارائه می‌دهند. پانل‌ها به‌صورت نازک و انعطاف‌پذیر دور از دیوار نصب می‌شوند و فضای هوایی بین پانل و دیوار ایجاد می‌کنند که برای جذب صدا در فرکانس‌های پایین مناسب است. امواج صوتی، در فرکانس خاص، باعث می‌شوند که پانل در این حفره هوا ویبره کند. پر کردن حفره با یک ماده متخلخل ثانویه می‌تواند تنظیم این اثر را کاهش دهد. این نوع راهکار ممکن است پیچیده باشد و عمدتاً برای تعدیل یک تون خاص یا تعدادی محدود از منبع صدای مزاحم استفاده شود.
رویکرد سنتی استفاده از مواد جاذب صدا، شامل قرار دادن آن‌ها میان یک پوشش سوراخ‌دار و ساختار خارجی است. آسترهای سوراخ‌دار از الگوهای مختلف با سوراخ‌های کوچک بهره می‌برند که به‌طور مؤثری فرکانس‌های معمول را جذب می‌کنند. سوراخ‌های متوسط و بزرگتر برای فرکانس‌های پایین‌تر به کار می‌روند اما کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. روی سطح مواد متخلخل جاذب صدا ساخته شده و بسته به ضخامت، فاصله و اندازه سوراخ‌ها، می‌تواند جذب کلی را در فرکانس‌های خاص افزایش دهد. بیشتر صداهای فرکانس بالا با این سیستم به دلیل انعکاس از نواحی جامد قابل کاهش هستند. طراحی آستر سوراخ‌دار که در آن حفره باز حداقل 20 درصد از مواد کلی را شامل شود، می‌تواند به کاهش قابل توجه جذب صداهای فرکانس بالا کمک کند، هر چیزی بیش از 20 درصد بر جذب کلی صدا تأثیرگذار خواهد بود.
ساختارهای محفظه تضعیف‌کننده صدا
اگر یکی از الزامات، محفظه تضعیف‌کننده صدا باشد، پیش از خرید باید اطلاعات مربوط به مشخصات مکانیکی و خروجی هوای احتراق را بررسی کنید. این اطلاعات به طور معمول از طرف سازنده قابل دسترسی بوده و در دسی بل و در فاصله‌ای مشخص از منبع نویز بیان می‌شود. این داده‌ها ممکن است شامل تجزیه و تحلیل کامل طیف نویز باشند که سازندگان مجرب محفظه می‌توانند آن را برای مشتری تفسیر کنند. همچنین مهم است که رتبه نویز رادیاتور که از طرف سازنده ارائه می‌شود را در نظر بگیرید، حتی اگر مربوط به رادیاتورهای دور باشد.
لازم است توجه داشته باشید که ابعاد، نویز و الزامات جریان هوا می‌تواند برای یک رتبه‌بندی kW مشابه، از سازنده‌ای به سازنده‌ی دیگر بسیار متفاوت باشد. به عنوان مثال، یک ژنراتور 800 کیلوواتی مدل 2013 الزاماً همان الگوی نویز یک ژنراتور 800 کیلوواتی مدل 2004 را ندارد. هر واحد کمی متفاوت است. هنگام اندازه‌گیری چندین محفظه برای بیش از یک مجموعه ژنراتور، چه محفظه‌ای تضعیف‌کننده صدا یا ضدآب باشد، توصیه می‌شود بر اساس بدترین داده‌ها انتخاب کنید تا محفظه‌ها با همه مجموعه‌های ژنراتور در نظر گرفته شده برای پروژه هماهنگ باشد.
مبانی حقوق توده ها
رزونانس نویز
تمام مواد، چه طبیعی و چه مصنوعی، دارای فرکانس ارتعاش ذاتی هستند که به آن فرکانس تشدید می‌گویند. این فرکانس تحت تأثیر عواملی از جمله جرم ماده قرار دارد. نصب سازه‌های سبک و لغزنده زیر ژنراتورها گاهی باعث افزایش سطح کلی سر و صدا می‌شود. این امر به دلیل ارتعاش پایه توسط امواجی با فرکانس اجباری ناشی از موتور اتفاق می‌افتد و باعث افزایش سطح فشار صوت در آن فرکانس خاص می‌شود. رزونانس ممکن است در سازه‌های دارای پانل یا پایه، که تأثیر «طبل‌زنی» روی آن‌ها غالب است و صدا را تقویت می‌کند، رخ دهد. هنگام گزینش یک ژنراتور، بررسی و انتخاب عایق‌های ارتعاش مناسب بسیار مهم است. جداسازهای مناسب که به طور صحیح روی ژنراتورها نصب شده‌اند، نقش بحرانی در کاهش اثرات فرکانس اجباری موتور و جدا کردن آن از ساختار اصلی دارند.
پوشش ها
اکثر اجزای ماشین و سیستم‌های لوله‌کشی متصل به یکدیگر با پوشش‌های عایق حرارتی مجهز هستند که هم از پرسنل در برابر سوختگی محافظت کنند و هم از اتلاف حرارت جلوگیری نمایند. تجهیزات بزرگ مانند ژنراتورها یا توربین‌ها معمولاً نیازمند اتصال لوله‌های خدماتی هستند که ممکن است منبع نویز شدید باشند. در بیشتر موارد، می‌توان از یک عملیات کامپوزیت واحد برای عایق صوتی و حرارتی لوله‌ها یا اجزای فلزی استفاده کرد. رایج‌ترین مواد عایق مورد استفاده در ژنراتورها، کامپوزیت‌های فوم یا اسپری‌های شیمیایی هستند که به روی لوله‌ها اعمال می‌شوند.
صدا خفه کن
استفاده از صدا خفه کن، روشی حیاتی برای کاهش صدای ناشی از احتراق موتور، فن‌ها و دمنده‌ها به شمار می‌آید. صدا خفه کن‌ها عموماً به سه دسته واکنشی، جذبی و ترکیبی از واکنشی/جذبی تقسیم می‌شوند. صدا خفه کن های واکنشی در کاهش فرکانس‌های پایین عملکرد بهتری دارند، در حالی که صدا خفه کن‌های جذبی برای تضعیف فرکانس‌های بالا بسیار مؤثرتر هستند. یک طراحی جامع و کارآمد برای مواجهه با انواع مختلف چالش‌های صوتی شامل ترکیبی از عناصر واکنشی و جذبی است. انتخاب صحیح صدا خفه کن به عواملی مختلف از جمله سرعت جریان، طیف نویز، دما، رطوبت، فشار برگشتی مجاز و غیره بستگی دارد.
رایج ترین محفظه های ضعیف صدا
محفظه‌های محافظ در برابر آب و هوا در مقابل محفظه‌های مقاوم به آب و هوا
علاوه بر استفاده از محفظه‌هایی که صدا را کاهش می‌دهند، باید بررسی شود که آیا نیاز به محفظه‌های ضد آب و هوا نیز وجود دارد یا نه. تصمیم‌گیری اصلی در این زمینه بستگی به این دارد که مشتری به یک محفظه محافظ در برابر آب و هوا یا یک محفظه مقاوم در برابر شرایط آب و هوایی نیاز دارد. اگر مشتری فقط می‌خواهد از باران یا برف تحت شرایط معمولی آب و هوایی محافظت کند، راهکار انتخاب یک محفظه ساده محافظتی است. گزینه‌های قابل انتخاب شامل یک محفظه‌ای است که عموماً توسط سازنده مجموعه ژنراتور ارائه می‌شود یا محفظه‌ای مقاوم در برابر آب و هوا از یک تولیدکننده خاص مجموعه ژنراتور.
در شرایط سخت‌تر، ممکن است به یک محفظه کاملاً مقاوم در برابر آب و هوا نیاز باشد که قابلیت مقابله با شرایط شدید مانند باد، بارش، فعالیت‌های لرزه‌ای یا تغییرات دما را داشته باشد. این محفظه باید به گونه‌ای طراحی شود که از ورود رطوبت‌هایی مانند باران، برف، یا تگرگ به داخل دینام یا موتور جلوگیری کند. پارامترهایی نظیر میزان بارگذاری موثر باد بر حسب مایل در ساعت یا بارگذاری سقف بر حسب پوند بر فوت مربع در مناطق با شرایط برفی یا یخبندان و مقاومت در برابر نفوذ باران مورد توجه قرار گیرند. مقایسه تولیدکنندگان مختلف و اطمینان از وجود یک سیستم حفاظتی مطمئن توصیه می‌شود.
یک محفظه واقعی ضد آب و هوا می‌تواند از یک ژنراتور در برابر بادهای شدید تا سرعت 150 مایل در ساعت و بارش سنگین برف (بیشتر از 30 پوند بر فوت مربع بدون تغییر شکل دائمی ساختار) محافظت کند. استاندارد UL 2200 به طور خاص با کدها و استانداردهای مرتبط با ژنراتورها در ارتباط است. محفظه‌ای که ورود آب به پایین‌ترین قسمت آن تعریف نشده باشد به عنوان محفظه‌ای که آب به آن نفوذ نمی‌کند شناخته می‌شود. همواره تحقیق در مورد مشخصات دقیق قبل از خرید ایده‌ای عاقلانه است.
ساخت محفظه ژنراتور
محفظه‌های ژنراتور با در نظر گرفتن معیارهایی مانند استحکام، کاهش صدا و هزینه تولید، طراحی و ساخته می‌شوند. از طرح‌های پرطرفدار در این حوزه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
پیچ و مهره: این نوع محفظه شامل پانل‌های فلزی است که با پیچ و مهره، پرچ یا اتصالات دیگر به هم متصل می‌شوند تا یک محفظه کامل تشکیل شود. ضخامت مواد به همراه عمق کلی بخش پانل به عنوان عناصر ساختاری عمل می‌کند.
جوش داده شده: این طراحی شامل فریم‌های اولیه جوش داده شده از عناصر فلزی است که ورق‌های فلزی به آن‌ها به صورت جوش، پیچ یا پرچ متصل می‌شوند.
پانل‌های پیش ساخته: در این نوع، پانل‌های از پیش ساخته شده به هم متصل می‌شوند تا سقف و دیواره‌های جانبی محفظه را شکل دهند. برای درب‌ها نیز از مجموعه‌های از پیش آویزان استفاده می‌شود و پانل‌های دیوار و سقف به طور معمول دارای عایق حرارتی یا صوتی هستند و با ورق فلزی پوشش داده می‌شوند.
پوسته استرس‌دار یا نیمه مونوکوک: این روش ساختاری از شکل‌های اکسترودی یا تولید شده است که به هم متصل می‌شوند و یک ساختار اساسی را ایجاد می‌کنند. سپس با یک پوسته خارجی ترکیب شده و با استفاده از پرچ‌های محکم به سازه متصل می‌شود. نتیجه نهایی یک محفظه ژنراتور سبک و بادوام است که در آن، پوسته و اسکلت ساختاری یکپارچه شده و به عناصر باربر تبدیل می‌شوند.
مواد محفظه ژنراتور
>در انتخاب محفظه مناسب برای یک ژنراتور جدید، ضروری است که برترین مواد را هم برای استفاده کوتاه‌مدت و هم بلندمدت در نظر بگیریم. باید تعادل مناسبی میان هزینه‌های اولیه و نیازهای بلندمدت مرتبط با نگهداری و موقعیت جغرافیایی ژنراتور برقرار شود. در نمودار زیر، متداول‌ترین موادی که برای محفظه‌ها استفاده می‌شوند، آورده شده است.
توصیه های کاهش صدا
هنگام تصمیم‌گیری برای خرید یک ژنراتور، یکی از عوامل کلیدی که باید در نظر گرفته شود نیاز به کاهش سطح صدا است. این تصمیم باید در آغاز تحقیق اتخاذ شود زیرا می‌تواند اندازه محفظه، روش‌های تهویه هوا و حتی مواد ساختاری را تعیین کند. در ارزیابی نیاز به صدا، توجه به این نکته که فشار صوت بر اساس دسیبل اندازه‌گیری می‌شود، بسیار حائز اهمیت است. تضعیف صدا در محفظه با این اندازه‌گیری در ارتباط است: هر چه اندازه و پیچیدگی محفظه بیشتر شود، هزینه‌های کلی نیز افزایش می‌یابد.
به جای سرمایه‌گذاری بیش از حد در کاهش صدا، باید نیازهای واقعی به سطح نویز را از ابتدای پروژه تعیین کرد. بسیاری از شهرها محدودیت‌هایی برای حداکثر سطح صدای مجاز در مرز املاک دارند، اما ممکن است مشخص نباشد که چگونه ژنراتورهای آماده به کار را که فقط برای امور نگهداری یا قطع برق مورد استفاده قرار می‌گیرند، در نظر بگیرند. برای اطمینان از رعایت این قوانین، با مقامات محلی قبل از خرید محفظه مشورت کنید.
اکثر برنامه‌های ژنراتوری دارای رتبه‌بندی آماده به کار هستند و بسیاری از شهرداری‌ها قوانین سخت‌گیرانه‌تری برای کاربردهای تأمین برق اولیه یا دائمی دارند. چنانچه سطح مشخصی از صدا نیاز باشد، این امر باید به سازنده محفظه اعلام شود. افزون بر این، باید با خصوصیات فیزیکی محیط مانند ساختارها و فضای پیرامون ژنراتور آشنا بود چراکه می‌توانند بر انتشار صدا تأثیر بگذارند.
دستورالعمل‌های مربوط به صدا معمولاً از سوی نهادهای مرتبط با حفاظت از محیط زیست تعیین می‌شوند و متنوع‌اند. برای اندازه‌گیری و تعیین پارامترهای صوتی استانداردهای مختلفی وجود دارد، مانند شاخص ISO 8528-10 که روشی برای سنجش میزان سروصدا ارائه می‌دهد.
تجهیزات اندازه‌گیری سطح صدا، مانند سطح‌سنج‌های صوتی و تحلیلگرهای صدای بلادرنگ، ابزارهایی مهم برای ارزیابی منابع صدا هستند. قانون مربع معکوس نیز اصل مهمی در فیزیک صوت است که بیان می‌کند با افزایش فاصله از منبع صدا، شدت آن کاهش می‌یابد—این واقعیت مستلزم آن است که تا زمانی که شرایط میدان آزاد فراهم نباشد (حدود 30 تا 50 فوت از ژنراتور)، این کاهش صدا به صورت کامل رخ نمی‌دهد.
طبقه بندی تضعیف صدا
در مواردی که استاندارد مشخصی برای سطح دسیبل جهت دستیابی به فواصل معین وجود ندارد، اغلب ارائه مشخصات عملکرد مرسوم است. این به معنای تعیین میزان تضعیف صداست که هر محفظه باید داشته باشد. بیشتر تولیدکنندگان محفظه‌های ژنراتور، سطوح مشخصی از تضعیف صدا را برای فاصله‌ای مشخص تعریف می‌کنند. به عنوان نمونه، ممکن است یک تولید کننده بیان کند که کاهش 25 دسیبل (A) در 10 فوت و کاهش 10 دسیبل (A) در 1 متر قابل دستیابی است. این مشخصات عموماً میانگین عملکرد محفظه را که در نقاط مختلف اطراف آن اندازه‌گیری شده است، نشان می‌دهند.
هنگام بررسی طراحی‌های محفظه ژنراتور، بهتر است اطمینان حاصل شود که ساختار محفظه به گونه‌ای طراحی شده باشد که هیچ نقطه‌ای بیش از 3-5 دسیبل (A) بالاتر از میانگین وعده داده شده نباشد. به عنوان مثال، اگر هوای تخلیه شده از رادیاتور به‌خوبی مدیریت نشود، ممکن است سطح صدای حاصل در نزدیکی محفظه به طور نامطلوبی بالا باشد، حتی اگر میانگین تضعیف همچنان مطابق با معیار طراحی باشد.
هر کاهش صدای اعمال شده بر یک مجموعه ژنراتور، نویز تولیدشده توسط موتور را تغییر می‌دهد و صدای مطلوب‌تری ایجاد می‌کند که بیشتر با صدای جریان هوا، به جای صدای مکانیکی یا صدای فن موتورهای دیزلی یا گازی با سرعت بالا، مشخص می‌شود. تعیین مشخصات عملکرد بستگی به مواد و روش تولید دارد که توسط سازنده محفظه تعریف می‌شود.
هزینه های کاهش صدا
یکی از جنبه‌های نادیده‌گرفته‌شده در انتخاب سیستم محفظه تضعیف صدا این است که با افزایش میزان کاهش صدا، اندازه محفظه ژنراتور نیز بزرگتر می‌شود. این امر مستقیماً با میزان کیلووات و جریان هوای موردنیاز برای ژنراتور مرتبط است.
زمانی که میزان تضعیف صدا به حدود 40 دسیبل (A) نزدیک می‌شود، که سقف کاهش اقتصادی مقرون‌به‌صرفه برای یک محفظه پیش‌ساخته استاندارد محسوب می‌شود، معمولاً مشاهده می‌شود که بخش بیشتری از فضای محفظه به انتقال هوا و خنک کردن موتور اختصاص یافته است.
بنابراین، همکاری نزدیک با سازنده محفظه ژنراتور جهت تعیین سطح مناسب تضعیف بر اساس نیازهای سایت، فضای لازم برای دستیابی به سطح خاص dB(A)، و بودجه مشتری، بسیار اهمیت دارد.
