[摘 要] 基于对船舶机舱轴流风机引起的噪声过大原因的分析,结合实际,探讨降躁方案。并对某船舶的机舱风机噪声采用了相应地治理措施,结果表明,降噪效果明显。
[关键词] 船舶机舱 轴流风机 噪声控制
一、引言
轴流式风机因其独特的结构、占位面积小等优点而广泛用于船舶机舱通风。由于轴流式风机的噪声现状及船舶自身结构的特点,风机室一般总是布置在紧邻居住区域的位置,该区域通常为船员的卧室,机舱风机的噪音指标直接关系到船舶的安全航行和船员工作的舒适度,所以机舱风机的噪声必须根据规范要求或规格书规定严格控制。
二、分析
根据船舶机舱风机的布置位置及结构特点,要想达到降噪要求可从以下三个角度进行分析:
1.控制风机及其进、排气口的空气动力性噪声传播
空气动力性噪声是由流体流动过程中的相互作用,或气体和固体介质之间的相互作用而产生的噪声。从噪声产生的机理看,主要由旋转噪声(气压脉动)和涡流噪声(紊流噪声)组成。 气流噪声的特性与气流的压力、流速等因素有关。
从声源上降低气流噪声通常可由几方面着手:降低流速,减少管道内和管道口产生扰动气流的障碍物,适当增加导流片,减小气流出口处的速度梯度,调整风扇叶片的角度和形状,改进管道连接处的密封性。
因此,通过给风机配置阻抗声流型消声器来达到降躁要求是常用的方法。
2.控制由于振动而产生的结构噪声的传递
一方面是风机与船体之间是采用的刚性连接还是弹性连接,风机的安装应当采用弹性安装;另一方面看风机室结构与居住区域结构之间有无连接,如有连接则要考虑结构噪声的传递。
3.提高舱壁的隔音效果,减少舱壁上的门和窗的漏声
在制定合适的降躁方案时可以综合考虑以上几个方面,并且还应当注意船舶的实际情况,做到经济合理,因地制宜。
三、实例
某船厂大批量建造的一种快速集装箱船以其布置紧凑、航速高等优点备受青睐,但目前在进行机舱风机安装试验时,却受到了因风机噪声过大而导致的船舶局部噪声指标超标问题的困扰。为了解决这一问题,首先对船舶结构及实际测量数据进行分析和研究。
1.船舶概况
该船风机室共安装3台机舱风机,根据设备资料,2台风量为60000M3/h,1台为80000M3/h,风机设备的噪声分别为105dB,100dB,频谱显示中频为主。机舱风机全部布置在第1甲板烟囱内,紧靠居住区域,共有2个风机的通风口面向居住区域。风机室旁的居住区域的舱壁为5.5mm厚钢板,+80mm岩棉,+140空气层,+25mm厚复合岩棉板。舱壁上的门和窗为普通形式。
根据该船的规格书要求,本船的噪音要达到以下要求:
(1)在风机室外1m处,噪声≤80 dB(A);
(2)居住舱室内,噪声≤60 dB(A);
2.噪声原因分析
(1)根据现场检测发现,由于风机处未做任何消音处理,通风口仅有百页窗,因此空气动力性噪声严重。在风机室外1m处噪声最大达到105dB,无法满足规格书要求。
(2)振动噪声方面,因风机已采用了弹性安装,且风机室结构与居住区域结构无连接,由此产生的噪声可不予考虑。
(3)通过查表确定居住区域舱壁的隔音量:
由表1可知,舱壁材料的隔音量可以满足舱室的噪声要求,但前提必须是舱壁密闭,然而实际舱壁上布置有门和窗。门为普通钢质门,隔音量可从表1得到。窗为普通矩形窗,玻璃为6mm,由表2可知窗的隔音量如下:
表1和表2表明虽然居住区域的舱壁的隔音量满足要求,但窗和门却无法达到要求。
通过以上分析可知,该船的降躁方案可以从两方面着手:一是减少空气动力性噪声的传播;二是更换门窗增加隔音效果,但由于舱室内装已完工,更换门窗势必造成较大的返工损失并延误工期。
综合以上因素,重点考虑解决风机的空气动力性噪声问题。
3.降躁方案的制定
为了解决空气动力性噪声,考虑给风机配置消音装置,其间提出了以下两个方案:
(1)在风机上安装消音器:要达到消音指标需选用高度至少2000mm的消音器,但风机室空间有限,又不可以改变烟囱外形,所以直接购买的消音器无法安装,并且实施成本高。
(2)利用吸音材料消声:在风机室内侧铺设超细玻璃棉和微孔板,优点是不占用风机室空间,但吸声效果有限,根据资料显示仅能吸声4～8dB。
综合以上因素,考虑自行制作一个可拆卸的消音装置,其结构可参照片式消音器的结构设计。
以现场噪声测试取得的特性资料和计算结果作为主要设计依据。资料显示,片式消音装置的吸声片结构在有效长度达到2000mm高时,消声量可达到28dB,其通风面积可完全满足技术要求。如果再采用具有较大吸声材料饰面的狭矩形通道,可以进一步增强吸声效果。
最终确定具体做法如图所示:
在消音结构的最外侧为5mm钢板,为了便于维修风机时拆卸,用螺栓固定。钢板接头处垫橡皮以防止漏声。在消音结构的内侧一圈铺消音板,中间另设两道消音板。消音板为三层结构:1.0mm镀锌钢板+48mm超细玻璃棉+1.0mm镀锌钢板,玻璃棉为防水型。消音板固定在焊在最外侧的钢板上的槽内。在风机室的天花和侧壁上铺100mm超细玻璃棉+1.0mm微孔镀锌钢板。
4.降躁效果
在对该船机舱风机噪声采取了以上降躁措施后,在船舶试航时对该处的噪声重新做了检测,结果是:在风机室外1m处,噪声为80dB(A);附近居住舱室内的噪声≤60dB(A)。
通过该方案的实施,风机室的噪声得到了有效地控制,并达到了规格书要求。而且该方案比外购消音器和铝微孔板方案更经济。
四、结论
在制定船舶机舱轴流式风机的噪声治理方案时应综合考虑各方面因素,并且还要根据船舶的实际情况,不拘泥于某些传统的消声方法,可将各种方法融合应用,做到有效降躁,经济合理,因地制宜。
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