船舶機艙軸流風機噪聲治理方案的探討

[摘 要] 基于對船舶機艙軸流風機引起的噪聲過大原因的分析，結合實際，探討降躁方案。并對某船舶的機艙風機噪聲采用了相應地治理措施，結果表明，降噪效果明顯。

[關鍵詞] 船舶機艙 軸流風機 噪聲控制

一、引言

軸流式風機因其獨特的結構、占位面積小等優點而廣泛用于船舶機艙通風。由于軸流式風機的噪聲現狀及船舶自身結構的特點，風機室一般總是布置在緊鄰居住區域的位置，該區域通常為船員的臥室，機艙風機的噪音指標直接關系到船舶的安全航行和船員工作的舒適度，所以機艙風機的噪聲必須根據規范要求或規格書規定嚴格控制。

二、分析

根據船舶機艙風機的布置位置及結構特點，要想達到降噪要求可從以下三個角度進行分析:

1.控制風機及其進、排氣口的空氣動力性噪聲傳播

空氣動力性噪聲是由流體流動過程中的相互作用，或氣體和固體介質之間的相互作用而產生的噪聲。從噪聲產生的機理看，主要由旋轉噪聲(氣壓脈動)和渦流噪聲(紊流噪聲)組成。 氣流噪聲的特性與氣流的壓力、流速等因素有關。

從聲源上降低氣流噪聲通常可由幾方面著手:降低流速，減少管道內和管道口產生擾動氣流的障礙物，適當增加導流片，減小氣流出口處的速度梯度，調整風扇葉片的角度和形狀，改進管道連接處的密封性。

因此，通過給風機配置阻抗聲流型消聲器來達到降躁要求是常用的方法。

2.控制由于振動而產生的結構噪聲的傳遞

一方面是風機與船體之間是采用的剛性連接還是彈性連接，風機的安裝應當采用彈性安裝;另一方面看風機室結構與居住區域結構之間有無連接，如有連接則要考慮結構噪聲的傳遞。

3.提高艙壁的隔音效果，減少艙壁上的門和窗的漏聲

在制定合適的降躁方案時可以綜合考慮以上幾個方面，并且還應當注意船舶的實際情況，做到經濟合理，因地制宜。

三、實例

某船廠大批量建造的一種快速集裝箱船以其布置緊湊、航速高等優點備受青睞，但目前在進行機艙風機安裝試驗時，卻受到了因風機噪聲過大而導致的船舶局部噪聲指標超標問題的困擾。為了解決這一問題，首先對船舶結構及實際測量數據進行分析和研究。

1.船舶概況

該船風機室共安裝3臺機艙風機，根據設備資料，2臺風量為60000M3/h，1臺為80000M3/h，風機設備的噪聲分別為105dB，100dB，頻譜顯示中頻為主。機艙風機全部布置在第1甲板煙囪內，緊靠居住區域，共有2個風機的通風口面向居住區域。風機室旁的居住區域的艙壁為5.5mm厚鋼板，+80mm巖棉，+140空氣層，+25mm厚復合巖棉板。艙壁上的門和窗為普通形式。

根據該船的規格書要求，本船的噪音要達到以下要求:

(1)在風機室外1m處，噪聲≤80 dB(A);

(2)居住艙室內，噪聲≤60 dB(A);

2.噪聲原因分析

(1)根據現場檢測發現，由于風機處未做任何消音處理，通風口僅有百頁窗，因此空氣動力性噪聲嚴重。在風機室外1m處噪聲最大達到105dB，無法滿足規格書要求。

(2)振動噪聲方面，因風機已采用了彈性安裝，且風機室結構與居住區域結構無連接，由此產生的噪聲可不予考慮。

(3)通過查表確定居住區域艙壁的隔音量:

由表1可知，艙壁材料的隔音量可以滿足艙室的噪聲要求，但前提必須是艙壁密閉，然而實際艙壁上布置有門和窗。門為普通鋼質門，隔音量可從表1得到。窗為普通矩形窗，玻璃為6mm，由表2可知窗的隔音量如下:

表1和表2表明雖然居住區域的艙壁的隔音量滿足要求，但窗和門卻無法達到要求。

通過以上分析可知，該船的降躁方案可以從兩方面著手:一是減少空氣動力性噪聲的傳播;二是更換門窗增加隔音效果，但由于艙室內裝已完工，更換門窗勢必造成較大的返工損失并延誤工期。

綜合以上因素，重點考慮解決風機的空氣動力性噪聲問題。

3.降躁方案的制定

為了解決空氣動力性噪聲，考慮給風機配置消音裝置，其間提出了以下兩個方案:

(1)在風機上安裝消音器:要達到消音指標需選用高度至少2000mm的消音器，但風機室空間有限，又不可以改變煙囪外形，所以直接購買的消音器無法安裝，并且實施成本高。

(2)利用吸音材料消聲:在風機室內側鋪設超細玻璃棉和微孔板，優點是不占用風機室空間，但吸聲效果有限，根據資料顯示僅能吸聲4～8dB。

綜合以上因素，考慮自行制作一個可拆卸的消音裝置，其結構可參照片式消音器的結構設計。

以現場噪聲測試取得的特性資料和計算結果作為主要設計依據。資料顯示，片式消音裝置的吸聲片結構在有效長度達到2000mm高時，消聲量可達到28dB，其通風面積可完全滿足技術要求。如果再采用具有較大吸聲材料飾面的狹矩形通道，可以進一步增強吸聲效果。

最終確定具體做法如圖所示:

在消音結構的最外側為5mm鋼板，為了便于維修風機時拆卸，用螺栓固定。鋼板接頭處墊橡皮以防止漏聲。在消音結構的內側一圈鋪消音板，中間另設兩道消音板。消音板為三層結構:1.0mm鍍鋅鋼板+48mm超細玻璃棉+1.0mm鍍鋅鋼板，玻璃棉為防水型。消音板固定在焊在最外側的鋼板上的槽內。在風機室的天花和側壁上鋪100mm超細玻璃棉+1.0mm微孔鍍鋅鋼板。

4.降躁效果

在對該船機艙風機噪聲采取了以上降躁措施后，在船舶試航時對該處的噪聲重新做了檢測，結果是:在風機室外1m處，噪聲為80dB(A);附近居住艙室內的噪聲≤60dB(A)。

通過該方案的實施，風機室的噪聲得到了有效地控制，并達到了規格書要求。而且該方案比外購消音器和鋁微孔板方案更經濟。

四、結論

在制定船舶機艙軸流式風機的噪聲治理方案時應綜合考慮各方面因素，并且還要根據船舶的實際情況，不拘泥于某些傳統的消聲方法，可將各種方法融合應用，做到有效降躁，經濟合理，因地制宜。

參考文獻:

[1]任曉莉 薛震遠 葉家瑋:集裝箱船機艙軸流風機噪聲治理探討[J].船舶工程， 2002， (06)

[2]任曉莉 薛震遠:系列出口船機艙軸流風機噪聲治理[J].廣東造船， 2002， (03)

[3]梁錫智 吳 海:軸流風機的噪聲及降噪[J].流體機械， 1999， (01)

[4]胡 萍 丁子佳 王建維 李 吉:軸流風機噪聲的綜合治理[J].流體機械， 2002， (09)