كواتم صوت العادم لمجموعات التوليد

من أين تأتي ضوضاء العادم

يحمل عادم المحرك نوعين من الضوضاء. فنبضات الأسطوانات تعطي هديراً منخفض التردد تتبع طبقته سرعة المحرك وعدد الأسطوانات؛ ويعطي الاضطراب في تيار الغاز والتدفق من نهاية الأنبوب ضوضاء عريضة النطاق عند ترددات أعلى. الأول هو الذي ينتقل إلى أبعد مسافة ويخترق الجدران؛ والثاني هو ما يصفه الناس بالفحيح أو الزئير قرب المدخنة.

على كاتم الصوت أن يعالج النوعين، وكل منهما يستدعي تصميماً داخلياً مختلفاً. ولهذا تُعطى البيانات الصوتية لكاتم الصوت لكل نطاق أوكتاف لا كرقم واحد: فوحدة تؤدي جيداً عند الترددات العالية قد لا تفعل شيئاً يُذكر ضد الهدير المنخفض الذي يشكو منه الجار.

درجات كواتم صوت العادم

يصف القطاع كواتم الصوت بالدرجة: الصناعية والسكنية والحرجة والمستشفيات، بترتيب تصاعدي للتخميد. وتأتي الأسماء من المحيط الذي أُعدت له - موقع صناعي يتحمل الضوضاء، أو منطقة سكنية، أو موقع حرج كالمستشفى حيث يجب أن يكون العادم شبه غير مسموع. وينشر كل صانع أرقام التخميد الخاصة به لكل درجة، ولذلك ليس كاتما صوت «سكنيان» متساويين بالضرورة.

اسم الدرجة نقطة انطلاق، لا مواصفة. فالمواصفة هي مستوى الصوت الذي يجب على الموقع استيفاؤه، عند المسافة التي يُقاس عندها، وكاتم صوت العادم واحد من ثلاثة أجزاء تقرره، مع الغلاف العازل للصوت وكواتم صوت مداخل ومخارج الهواء. ونحن ننظر إلى الثلاثة معاً: فكاتم صوت عادم بدرجة المستشفيات على مجموعة لم تُعالَج فتحات هواء التبريد فيها لا يعطي تركيباً هادئاً.

التصاميم العاكسة والماصة والمركبة

يعمل كاتم الصوت العاكس بالغرف والأنابيب: يتمدد الغاز في غرفة فينعكس جزء من الطاقة الصوتية إلى الخلف. وهو فعال ضد النبضات منخفضة التردد ويواصل عمله طوال عمر الوحدة، لأن لا شيء بداخله يتدهور.

يمرر كاتم الصوت الماص الغاز عبر أنبوب مثقب تحيط به مادة ماصة للصوت. وهو يزيل الضوضاء عالية التردد ويضيف مقاومة قليلة، لكن على المادة أن تتحمل درجة حرارة العادم وقد تحتاج إلى استبدال بعد سنوات من الخدمة.

تجمع التصاميم المركبة النوعين في غلاف واحد وهي الخيار المعتاد للدرجتين السكنية والحرجة. ويعتمد المزيج الصحيح على المحرك: فالمحرك الكبير بطيء الدوران تتركز طاقته في أسفل الطيف ويحتاج إلى الجزء العاكس؛ والمحرك عالي السرعة المزود بشاحن توربيني يقع قدر أكبر من ضوضائه في الترددات الأعلى.

التخميد مقابل الضغط الخلفي للعادم

كل كاتم صوت يقاوم تدفق الغاز، وكلما زاد التخميد الذي يعطيه زادت مقاومته. وتحدد الشركة المصنّعة للمحرك أقصى ضغط خلفي يجوز أن يواجهه المحرك عند شفة العادم عند الحمل المقنن؛ وفوقه يفقد المحرك قدرته ويعمل بحرارة أعلى، ويتضرر في أسوأ الأحوال. ويتراكم كاتم الصوت والأنابيب والأكواع والمدخنة جميعها ضمن ذلك الحد.

لذلك لا يُختار كاتم الصوت وحده أبداً. بل يُحسب المسار كله: طول الأنبوب وقطره، وعدد الأكواع ونصف قطرها، ووصلات التمدد، وغطاء المطر، وكاتم الصوت نفسه، ويُحتفظ بهامش للاتساخ الذي يأتي مع سنوات التشغيل. وحيث يطول المسار، يُكبَّر قطر الأنبوب حتى يحتفظ كاتم الصوت بتخميده دون أن يدفع المجموع فوق الحد.

ولهذا أيضاً يُطلب مسار العادم مع طلب عرض السعر. فكوعان زيادة على المخطط قد يحوّلان اختياراً صحيحاً لكاتم الصوت إلى محرك لا يبلغ حمله المقنن.

المواد والعزل والتركيب

تُصنع أغلفة كواتم الصوت من الفولاذ الكربوني بطلاء مقاوم للحرارة أو من الفولاذ المقاوم للصدأ، ويُختار ذلك وفق درجة حرارة الغاز وجو الموقع والمواصفات. وتُصمم الأجزاء الداخلية الملامسة للغاز الساخن للتمدد الحراري؛ ويحمل الغلاف عروات رفع ودعامات.

يُركَّب كاتم الصوت على دعامات أو يُعلَّق من الهيكل مع وصلات مرنة من جهة المحرك، حتى لا ينتقل اهتزاز المحرك إلى الأنبوب والمبنى. ويُبقي العزل الحراري على كاتم الصوت والأنبوب درجة حرارة السطح منخفضة داخل الغلاف، ويحمي العاملين، ويقلل الضوضاء التي يشعها جدار الأنبوب نفسه. وتُبقي مصارف التكاثف عند النقاط المنخفضة الماء خارج كاتم الصوت أثناء البدء على البارد.

كواتم الصوت مع SCR وداخل الحاويات

حيث تستدعي حدود الانبعاثات نظام SCR، يُصمم كاتم الصوت ومفاعل SCR كخط واحد: يتولى غلاف المفاعل جزءاً من كتم الصوت، وتقع نقطة الحقن حيث يكون الغاز ساخناً بما يكفي، ويبقى الضغط الخلفي الإجمالي لكليهما ضمن حد المحرك.

في الحاوية أو الغلاف العازل للصوت يُركَّب كاتم الصوت على السقف أو داخل حجرة العادم، مع اختيار ارتفاع المدخنة واتجاه المخرج بحيث لا يعود العادم إلى مدخل هواء التبريد ويتجاوز عمود الغاز المباني المجاورة. ويأتي تصميم الغلاف والعادم وكواتم صوت الهواء من AXON كحزمة واحدة.

ما الذي يحسم الاختيار

ثلاثة أرقام من صحيفة بيانات المحرك - تدفق غازات العادم، ودرجة حرارة العادم، وأقصى ضغط خلفي - ومستوى الصوت الذي يجب على الموقع استيفاؤه ومكان قياسه، والمسار الذي يسلكه الأنبوب. بها يُختار كاتم الصوت من بيانات نطاقات الأوكتاف الخاصة به ويُتحقق من الضغط الخلفي للنظام كله. ومن دونها يبقى اسم الدرجة تخميناً.