柴油发电机组的噪声主要来源于柴油机（包括燃烧噪声、机械噪声、进气噪声、排气噪声、风扇噪声和表面辐射噪声等）和发电机（包括气动噪声、机械噪声、电磁噪声和传动噪声等）两大部分。要降低发电机组噪声，需要对主要噪声源进行控制，准确地找出主要声源是控制的关键。
6.2.1 柴油机的主要噪声源
柴油机噪声由气体动力噪声（进气噪声、排气噪声、冷却风扇噪声）、燃烧噪声和机械噪声（活塞敲击噪声、配气机构噪声、齿轮噪声等）3部分组成。
通过分解试验，可以测定各主要噪声源的强弱。对最强的噪声源采取降低噪声的措施，是噪声控制的关键。
柴油机噪声，一般用距其表面1m处的平均A计权声压级测量。测定时排气噪声通常不包括在内，测定值要换算到自由声场条件。现代柴油机的噪声级一般为80～100dB（A）。通常柴油机噪声较汽油机高、非增压柴油机噪声较增压柴油机高、风冷柴油机较水冷机高。且噪声随转速及强化程度的提高而增加。根据试验的统计资料，不同类型的柴油机，在标定工况下的整机噪声，可用下列公式估算。
对于非增压直喷式柴油机
Lp=30lgn 50lgd-101. 8[dB（A）]
对于增压直喷式柴油机
Lp=40lgn 50lgd-137. 1[dB（A）]
对于非增压间喷式柴油机
Lp=43lgn 60lgd-174. 5[dB（A）]
式中：n，发动机转速（r/min）；d，发动机气缸直径（mm）。上述公式适用于4～6缸柴油机，误差在2 dB（A）以内。可参照GB8194-87估算噪声声功率。
1.进排气噪声
进、排气噪声是柴油机最强的噪声源。对非增压柴油机来说，排气噪声最强。对增压柴油机来说，进气噪声往往超过排气噪声而成为最强的噪声源。
进气噪声的主要来源
（1）空气在进气管中的压力脉动，产生低频噪声。
（2）空气以高速流经进气门的流通截面，产生高频的涡流噪声。
（3）增压柴油机增压器压气机的噪声。
（4）二冲程柴油机扫气泵的噪声。
排气噪声的主要来源
（1）废气在排气管中的压力脉动，产生低、中频噪声。（2）排气门流通截面处的高频涡流噪声。
进、排气噪声中最强的主要低频成分的频率由下式决定
式中：k，谐波次数，k=1，2，3……；
n，发动机转速，r/min；
i，气缸数；
τ，冲程数，四冲程τ=4，二冲程τ=2.
排气管长度对排气噪声的强度和频谱有很大影响，当排气管长度l与转速n符合下式时，气流在排气管中发生共振，使排气噪声大大加强式中：k′，排气管内波动的谐波次数，k′=1，2，3……；
Cr，是排气管中的声速（m/s）。
2.燃烧噪声
燃烧噪声是内燃机的主要噪声源。气缸内可燃混合气燃烧而引起气体压力周期性的急剧变化，是活塞、气缸盖、气缸体、连杆、活塞销、曲轴等零件受到冲击载荷，而引起结构振动和噪声。柴油机燃烧噪声的频谱特性。燃烧噪声的主要成分属于中、高频噪声。
影响燃烧噪声的主要因素有结构因素、运转因素和其他因素。
（1）结构因素：燃烧室结构型式及整个燃烧系统的设计对压力升高比、最高爆发压力及气缸压力频谱曲线有明显影响。因而影响到所产生的噪声。一般直喷式燃烧室中开式燃烧室的噪声最高，球型燃烧室噪声较低，而间喷式燃烧室的噪声最低。
燃烧噪声通过柴油机气缸套、机体、气缸盖等结构件而传播到外界。由于这些结构件的刚性较高，自振频率处于中、高频范围，低频成分不能顺利地传出。因此，人耳听到的燃烧噪声的主要成分属于中、高频范围。
燃烧噪声通过曲柄连杆机构而传递。减小气缸直径和增大活塞行程，即在气缸工作容积不变的情况下采用较大的S/D值，可有效地减小燃烧噪声的传播。
（2）运转因素：噪声随转速与负荷的变化而变化。一般直喷式柴油机噪声随转速和负荷增加而增加，间喷式柴油机则增加较少。
（3）其他因素：如柴油机的喷油时间、燃油品质、混合气质量以及各种影响压力升高比的因素均会影响燃烧噪声。
3.机械噪声
由于在柴油机内部各零部件间作用力发生周期性的变化并相互撞击，因而导致表面振动产生噪声。机械噪声随转速的提高而迅速增强。产生机械噪声的主要零部件有活塞、气缸盖、气缸体、气缸套、连杆、活塞销、曲轴、配气机构、传动齿轮、喷油泵等，因此这些零件的设计、制造质量以及材料的选用对噪声都有重要影响。柴油机的结构刚度、转速和运动件间隙是机械噪声的主要影响因素。
（1）活塞敲击噪声
活塞对气缸壁的敲击往往是柴油机最强的机械噪声源。产生活塞敲击噪声的原因是活塞与气缸壁之间有间隙，以及作用在活塞上的气体压力、惯性力和摩擦力作周期性的变化。敲击不但在上止点和下止点附近发生，而且也发生在活塞行程的其他位置上。
（2）气门机构的噪声
低速及中速柴油机气门机构的噪声并不突出，但高速柴油机及汽油机气门机构的噪声则是重要的机械噪声源。产生气门机构噪声的原因是：①由于气门间隙的存在，当气门开或闭的瞬间，挺柱与推杆、推杆与摇臂及摇臂与气门的接触点上，要发生敲击；②气门落座时，气门与气门座之间也要发生敲击；③气门机构本身在上述周期性的撞击力作用下产生振动，甚至在高速时会产生气门的跳动。
6.2.2 发电机的主要噪声源
发电机的主要噪声源有通风噪声、电磁噪声和机械噪声。
1.通风噪声
它包括风扇或其他通风设备以及转子旋转形成的气体涡流噪声，风扇旋转使冷却气体周期性脉动或气体冲击障碍物而产生的单频噪声，风路中薄壁零件谐振或回路设计不合理产生的“笛声”。
2.电磁噪声
它是由电机气隙中定、转子磁场相互作用产生随时间和空间变化的径向力，使定子铁心和机座随时间周期性变形而引起振动，产生噪声。
（1）径向电磁力波
设b（θ，t）为气隙中距坐标轴线圆周θ的某一点在时间t的气隙磁通密度瞬时值，μ0为空气磁导率。
由于b（θ，t）表示为一系列正弦分布的旋转磁场，故径向力也可表示为各种不同阶次m和角频率ω的旋转力波的合成，即
径向力波的阶次m确定了电机定子径向振动的振型，m=0时，径向力与空间坐标无关，但随时间周期性变化；m=1时，相当于受周期性变化的单边磁拉力作用；m=2时，正弦分布力波导致定子产生椭圆形的周期性变形；m＞2时，导致产生多边形的周期性变形。
径向力波的阶次越低，铁心产生弯曲变形的相邻两支点间距离越长，径向变形也越大。定子铁心变形量约与力波阶次m的4次方成反比，与力波幅值成正比，故幅值较大的低阶次径向力波是引起电磁噪声的主要根源。此外，应特别注意的是，当径向力波频率与定子铁心和机座的固有振动频率接近甚至相同时，会发生共振，这时铁心振动及辐射噪声将大大增加。
（2）基波磁场产生的电磁噪声
气隙磁通密度幅值为Bδ的P对极基波磁场产生的径向力波阶次m=2P，频率为f1（f1为产生磁场的电流即电源频率），力波幅值与Bδ2成正比，即基波磁场可产生两倍于电流频率的振动噪声。对四极以上的电机，基波磁场产生的力波阶次m＞4，铁心变形量将是微小的，故倍频噪声常见于两极电机。
（3）谐波磁场产生的电磁噪声
电机气隙磁场中含有一系列定子磁场谐波和一系列转子磁场谐波。由某次定子谐波磁场和另一次转子谐波磁场相互作用可能产生较低阶次的力波，从而产生较大的电磁噪声。设转子μa次谐波磁场是由定子Va次谐波磁场感应产生的，则μb次磁场与μa次磁场作用产生的一对径向力波阶次为|Va μb|和|Vb-μa|式中s为运行转差率。
由定子和转子谐波磁场相互作用产生的力波阶次m=V b±μa为较小的整数时，将会产生较强的电磁噪声。
3.机械噪声
发电机的机械噪声包括由转子机械不平衡引起的离心力所产生的机械振动和噪声，轴承振动噪声，电刷集电环或换向器滑动接触噪声，受轴承振动激发的端盖轴向振动噪声。
6.2.3 发电机组噪声的测量及噪声源识别
1.柴油机噪声的测量
柴油机噪声测量的目的，主要是为了进行柴油机噪声鉴定、评价或噪声源识别，以便采取噪声控制措施。为此，对柴油机噪声测量分析有3点基本要求
（1）确定声级
声级包括声压级、声强级和声功率级。利用传统的声压测试技术可直接测量声压级，利用现代声强测试技术可直接测量声强级。声压级和声强级都代表了测点位置处噪声的强弱。声功率级不能直接测量，但可通过测量声压级或声强级进行计算得到。声功率级代表了噪声源辐射声能量的大小。
显然，要比较、鉴定和评价柴油机部件及其总成的噪声，应测量其声功率级；要描述特定场所的噪声强弱，则应测量声压级或声强级。但由于声功率级的测量比较麻烦，所以在研究和评价柴油机噪声时常用的是声压级，不过要注意测试条件和测试方法的一致性，否则就丧失了比较意义。关于柴油机整机、消声器、配气机构等总成的噪声测量，相应的国家标准或行业标准都作了详细规定。
（2）确定噪声的频谱
一方面由于人对噪声的感受与噪声频率结构有关，另一方面也由于噪声的产生、辐射和传播都与噪声频率密切相关，噪声的频率特征为寻找噪声源提供了重要依据，所以在柴油机噪声测量分析中经常要求测量噪声频谱。
对声压级、声强级和声功率级均可进行频谱分析，从而得到声压级谱、声强级谱或声功率级谱。
（3）确定噪声源
确定噪声源即是通过某种手段鉴别测量对象各部分辐射噪声能量的大小，并进一步探寻发声的根本原因，以便采取有效措施进行降噪。目前，噪声源识别已形成了一门专门技术，有许多方法可以利用。常用的方法有分别运行法、铅覆盖法、声强测量法、功率谱分析、例频谱分析以及相干分析等。
发动机噪声测量主要有声功率和声强两种方法。
（1）声功率法
声压测量是目前应用最普遍的声学测量技术，它利用传声器将声场中某点瞬时声压信号转变为电信号，通过处理放大的电信号可直接测量声压级。在此基础之上还可对声源的声功率级、材料的吸声系数、屏障的隔声量、消声器的消声量、房间混响时间等声学参数或性能进行间接测量。
在声压测量中最常用的是声级计。用声级计构成的基本测量系统。声级计可分为普通声级计、精密声级计、脉冲精密声级计和积分声级计等几大类。使用时应根据测量噪声的特点和要求进行认真选择。
进行声压级测量时，首先应对将测量的噪声作大致的了解，根据噪声特性和测量要求选择适当的声级计。例如对于稳态噪声可选择普通声级计或精密声级计，对于非平衡的或脉冲噪声可选择脉冲声级计，对于波动的或经常断续的噪声可选择积分声级计，若要求测量精度值高于1dB，就应选精密型声级计。进一步还应考虑测量环境，如温度、湿度、风力、振动、电磁场等条件，以便确定适用的声级计、传声器和辅件等。
在测量过程中应注意考虑以下4点影响
①传声器的指向性。通常使用无规则入射校正器，或使用直径较小的传声器。
②声反射作用的影响。可以使用三脚架固定传声器或声级计，避免人体接近。必须手持声级计测量时，应保证传声器距人体0.8m以上。
③背景噪声的影响。在进行正式测量之前必须先测量背景噪声，然后与测量试验对象的噪声进行比较，若声压级相差10dB以上，可忽略背景噪声的影响；若声压级相差在3～10dB之间，则应进行背景噪声修正；若声压级相差低于3dB，说明对象噪声与背景噪声接近，测量无效，应该采取设立声屏障、关闭背景噪声源、选取适当测点等措施使背景噪声降低。
④风速的影响。在低速风时可使用防风罩，在固定方向的高速风时可使用鼻锥，在局部气流作用时，可适当选取测点避开强气流。
声功率级直接反映了噪声源辐射声音的强度，因此在实际应用中占有重要的地位，声功率与声压具有确定性的关系，因此通过声压级测量可以推算出（间接测量）声源的声功率级。
（2）声强法
现代声强测试方法是1977年提出并在20世纪80年代初迅速发展起来的新技术，目前已成为最重要的声学测量手段，并在声学研究和噪声控制工程中获得日益广泛的应用。有关声强测量原理和声强测量分析系统限于篇幅这里不作介绍，下面简介声强测量技术的应用。
与声压测量技术相比，声强测量更方便，不需要特殊的声学环境，适宜作现场测量，所以声强测量在发动机噪声及其它机器噪声分析中得到日益广泛的应用。
①声强测量确定机器声功率级。
利用声压法测量机器声功率时，一般须在造价昂贵的消声室或混响室中进行。许多机器由于自身的运行条件、重量及结构尺寸等限制无法进入消声室或混响室测量，而采用简易测量法进行环境噪声修正，因而测量数据重复性、可比性差。
从理论上讲，用声强法测量机器声功率不受环境影响，可在现场测定运转机器的声功率。据声强的定义和高斯定理可知，沿机器的任意封闭包络面对法向声强积分便得到机器总的辐射声功率，即只要包络面S内没有吸声材料和其他声源，W就是所测机器辐射的声功率。而包络面所围空间之外的声源辐射的声能（背景噪声）流进包络空间多少就必然流出多少，即背景噪声对式的包络面积分没有贡献，不影响声功率测量。
实际测量中将包络面划分为若干网格来测量声强，因此用求和式
②可以用声强法进行声场能量流的测量分析，即可测量机器结构对声音的传递特性和吸声性能。
声强本身就表示声场能量流，因此声强测量可直接用来分析机器结构吸声系数、传递损失和隔声量等，并且透射声强的测量不必在混响室，尚可针对机器或发声构件小区域进行传递性分析，这对改进结构设计和降噪十分有用。
③声强测量法特别适用于做噪声源识别。
用传统的铅覆盖法进行机器声源识别特别耗费时间，有时长达数月，而使用声强测量法，一般仅需3～5天即可完成一台诸如汽车发动机之类的机器声源识别。
按照特定机器的要求选取包络面并适当划分网格，然后在各个网格区域测量声强，利用这些声强值便可以十分完整地描述出该机器辐射噪声的声场特征，从而识别出噪声源。将各网格处的声强矢量在空间绘出，但可以清楚地看到空间三维声场声能的流动情况，以声强值为高度，可以绘出声貌图及等声级线图，即声强测量微机系统绘出的某汽车发动机的三维声貌图和发动机顶面的等声级线图。当已知测量网格区域面积时，还可以计算出各区域的声功率，并进行声功率排级。这些可快速地由计算机自动处理，从而使噪声源识别工作变得简便易行。
2.发电机噪声的测量
（1）发电机噪声限值
根据GB10069.3-88及IEC34-9，电机在单台空载稳态运行时A计权声功率级的噪声限值按电机噪声的规定。
（2）发电机噪声测试方法分类
发电机空载噪声的测试方法按声学环境类型和精度等级分类。
自由场及类自由场测试方法
安装及工况：电机负载噪声的测试均为刚性安装，安装品质有时对测试结果有很大影响。测量面的确定：单台电机空载噪声测定时按-5选择测量面。
3.发电机组噪声源的识别
常用的噪声源识别方法：测点位置法、分离元件法、声强分析法、模态分析法、频谱分析法。（1）测点位置法，根据测点间声压级的差异判断主要声源所处部位及原因。变参数法通过改变电机有关参数，如电压、频率、电流等来判断影响噪声的因素。（2）分离元件法，利用改变或更换某些元件的状态和结构来了解与之有关的噪声因素。（3）声强分析法，声强测试的强指向性易于确定产生噪声的主要部位。是最简单、最直观的一种声源识别方法。（4）模态分析法，用模态测试分析技术进行噪声源识别。（5）频谱分析法，根据对机组的噪声或振动频谱成分进行分析，以确定产生噪声或振动的原因。这种方法使用最普遍，也较方便准确。
用频谱分析法识别机组噪声源的要点：频谱分析一般用1/3倍频程声谱，也可以用窄带频率分析。根据频谱图的特征可以较为方便地判别产生噪声的原因，其分析要点汇总于-6.
声源识别就是针对分析对象中存在的各种声源进行分析，了解其产生振动和噪声的机理，确定振源、声源的部位，并按噪声的大小分等或排列出顺序，从而确定出主要噪声源，为采取有效的降噪措施提供依据。
只有从声源出发研究控制噪声的措施，才能达到治本的目的，因此声源识别技术引起了人们的普遍重视并进行了研究。声源识别的方法很多，但没有十全十美的方法，这些方法所要求的声学条件和适应对象各有特点，应根据具体的工作要求，结合自己的设备条件，选用一种适当的方法，或几种方法相互补充验证，以保证有效地识别声源。
本节仅扼要介绍几种常用的声源识别方法，对超出本书范围的内容从略。
（1）主观评价法
直接利用人的听觉系统对噪声进行鉴别，以判断声源的位置和特性。有时也用听诊器、一字旋具等工具来传导特定部位的声音，助人鉴别。这种方法简便易行，但有赖于人的长期实践经验，并非人人能行，且鉴别结果带有主观色彩，无法对噪声源作定量描述。
（2）分别运行法（对机组的总体各大系统，不能测局部或小内部件）
有些复杂机器存在多个发声的组件或部件，若能依次脱开运转，则可在保持运行工况和声学环境不变的条件下，首先测得整个机器运转时的噪声，然后脱开某个部件或组件，使之不产生噪声，再运转机器、测量噪声，按能量相减的关系即可计算出所脱开部件的噪声。类似地可测量出机器各主要部件的噪声，从而达到识别声源的目的。
例如，为了确定柴油机燃油喷射系的噪声，可用其他动力拖动柴油机（以消除燃烧噪声）令节气门全开，用无压燃性切削油代替柴油喷射，测得声强为I 1，然后拆除喷油泵，其他状况相同测得声强为I 2，则燃油喷射系的声强为I=I 1-I2.类似地亦可作柴油机其他构件的噪声分解，从而进行声源排级。
分别运行法的优点是简单易行、直观性强，无需采用先进设备与技术，但该法费工费时，声源定位粗略，拆除某些部件后可能对机器相关联部分有较大影响，从而使测量数据有较大误差，且受机器结构限制，一些部件对总噪声的贡献无法用分别运行法分解出来。
（3）铅覆盖法（6缸机要1～2月，局限性大，因频率下降时有绕射，测不准）
用铅板做成一个与机器各部分表面相接近的密封隔声罩，罩的内壁衬有玻璃纤维等吸声材料，以减轻罩内的混响。要求罩将机器覆盖严密，隔声量不低于10dB。根据声源识别要求，罩的各部分可分别打开形成小窗口，则相应的机器表面暴露出来可直接向罩外辐射噪声，这时可测得机器暴露部分表面辐射的声压级。依次移动窗口，则可确定机器噪声的主要辐射面和该面上的主要辐射区域，从而达到声源识别的目的。
铅覆盖法避免了分别运行法的一些部件停止转动带来的不利影响，可以达到较高的精度，声源定位也较精细，但该法特别费时，试验费用较高，在低频段由于覆盖物的隔声效果较差，因而有较大的测量误差。某些机器在正常运转状态下，不允许或难以进行铅覆盖，则本方法就不适用了。
（4）信号分析法（内部声源）
在整台机器或机器部分零部件噪声测量得到的信号中，有许多可供进一步分析的有用信息。近20多年来，信号分析技术的迅速发展，在理论上和仪器装备方面都为分析信号中的有用信息提供了良好的条件。在噪声源识别中，经常采用频谱分析、倒频谱分析、相关分析和相干分析等技术来确定噪声信号的频率结构、各信号间的相互关系，从而达到识别声源的目的。我们将这类利用现代信号处理技术来分析噪声信号识别声源的方法称为信号分析法。
（5）表面振速测量法
对于平面声波，可利用有关公式导出
是面积S上的质点法向振动速度的有效值。如果考虑声源表面的微小面积S上测得法向振动表面振速测量法即利用上述关系将测量对象表面划分成若干小单元后，以振动传感器依次测量各单元表面的振动速度，从而得到表面辐射声功率的分布情况，就可以识别出声源。
这类方法对声学环境没有限制，适宜作现场测量，并给我们一个有意义的启示：如果能在设计阶段预测出机器结构表面振动的大小，那么利用这个原理就可以预估各个表面辐射的声功率。因此，机器结构表面的声—振关系是目前许多人致力研究的一个重要课题。注意辐射效率σr不是常数，一般说来在高频段σr≈1，在低频段σr＜1，且不同的表面结构对σr的影响颇大。对于简单的表面，可通过理论公式进行计算；对于一般机器的表面，只有通过试验来获得σr。
（6）声强测量法
声强测量法是非接触测量，不受声源类型的限制，特别适用于段现场测量。声强法在声源识别中已作了较详细介绍，此处不再赘述。
