淺論廣西內河船舶機艙噪聲的控制

李福 張明

摘 要：隨著船舶越來越大型化，以及人們對環保的要求越來越高，機艙噪聲越來越被重視和關注。如何在滿足規范的要求下，降低機艙噪聲是圖紙設計部門和使用部門需要認真考慮的問題。

關鍵詞：噪聲 柴油機 高壓共軌

1.概論

近年來，隨著社會和技術的發展，船舶越來越大型化，所配備的推進主機以及發電機組和相關的設備也越來越大功率、大扭矩化，其振動和噪聲問題越來越嚴重。而生活水平的提高以及人們對環保方面的認識的提高，也使得人們對其所處的噪聲也越來越重視和關心。由于船東的要求和船舶自身的原因，內河船舶的機艙狹小，機艙內的工作環境十分惡劣，加上船員在機艙內的工作時間較長，嚴重損害了輪機員的身心健康以及污染周圍環境，影響船上其他工作人員的工作和休息。

2.噪聲來源及產生的原因

船舶機艙內的噪聲可分為機械性噪聲、電磁性噪聲和氣動力噪聲，主要是柴油機、發電機及其他設備運行產生而成。其中發電機及其他設備運行產生的電磁性噪聲及其它噪聲對于船舶來說，可以忽略不計。

這里主要討論的是船舶推進裝置柴油機的噪聲，其主要噪聲源為：柴油機運轉時產生的氣動力噪聲、機械噪聲。其中氣動力噪聲是指當氣體出現渦流或壓力發生突變，引起氣體的振動主要包括進、排氣噪聲和燃燒噪聲。這部分噪聲直接向發動機周圍的空氣中輻射。

排氣噪聲指的是氣缸內高溫高壓廢氣周期性地噴射到排氣管內而產生高速脈動氣流，對于非增壓柴油機，它是柴油機的最大的噪聲產生源，其中又以廢氣通過氣閥時產生的渦流噪聲最強；而對于增壓柴油機，當增壓器長期運行出現故障時，會產生強烈振動或喘振而產生的噪聲：主要是因為渦輪葉片積炭過多而且分布不均，破壞了轉軸的動平衡引起。增壓器葉片變形或斷裂引起振動而產生的噪聲。

另因空氣壓力和速度在壓氣機內發生周期性變化，因正常流動受到破壞而呈現強烈的脈沖流動，從而造成葉輪的強烈振動，并發出沉重的“呼嚇”氣喘聲音。燃燒噪聲是指，由于氣缸內油料的燃燒而引起空氣容積、溫度、壓力的變化而產生振動，并通過缸蓋、活塞連桿、曲軸、

機體向外傳播的噪聲，這種噪聲主要集中于柴油機燃燒的急燃期和緩燃期。機械噪聲是指，由于空氣壓力及機件的慣性作用，使相對運動的零件之間產生撞擊和振動而激發的噪聲，它主要包括敲擊噪聲：當燃油的噴油壓力過大或噴油提前角相對較大就容易產生敲缸聲；凸輪機構噪聲、軸承噪聲、不平衡慣性力引起的機體振動和噪聲。柴油機系統振動引起的噪聲：由于現在廣西河內安裝的主機，其結構都是曲柄連桿結構，因此在柴油機運轉時，會產生周期變化的不平衡力和力矩，從而使柴油機產生振動，產生振動噪聲。

軸系振動，在柴油機、螺旋槳等周期性的力矩作用下，會產生軸系的扭轉振動，從而引起噪聲。如果柴油機或軸系的振動與船舶本身構成共振帶時，振動噪聲會更加明顯，會引起眾不適或相關設備的損壞。而發電機組的噪聲主要由柴油機噪聲和發電機噪聲混合而成，其中，柴油機的噪聲源與推進主機的噪聲源基本相同，特點也類似；發電機的噪聲源主要是機械噪聲和電磁噪聲，這些噪聲是由發電機的電磁力、軸承、轉子的機械不平衡性，電刷和換向器之間的摩擦、電刷和滑環之間的摩擦等所產生。另外冷卻空氣在電機內部還會形成湍流噪聲。

3.噪聲控制

柴油機噪聲控制：由上所述知道，柴油機本身所產生的噪聲是由其結構、工作性質所引起的，也是必然的。在目前的柴油機技術條件下，生產不了沒有噪聲的柴油機，只能是想辦法控制柴油機所產生的噪聲，到人們能忍受的范圍。

根據廣西內河船舶情況和經濟發展的水平，柴油機噪聲控制可以采用以下方法：

一是在柴油機的使用上，盡量采用功率小，長沖程，非增壓、小壓縮比的柴油機。但采用功率小的柴油機，也要滿足船舶航行的安全，這就要在設計圖紙時，在滿足船舶航行速度、安全、經濟的情況下，盡可能采用小功率柴油機。特別是采用高壓共軌、電控噴射系統的柴油機，對于減少噪聲，起到很好的作用。因為采用高壓共軌，減少了凸輪軸的數量，從而減少機械噪聲。柴油機的燃油系統由原來的機械噴射變更為電控系統噴射，可以在燃燒的全過程進行控制，對燃油的噴油壓力進行控制，減小爆壓，減小排氣噪聲。因為高壓共軌電控柴油機因為采用先進的電子控制，能夠有效地控制燃油的噴射過程，極大有利于柴油燃燒過程的優化。而電子控制的壓電式執行器開關閥頻率高，能夠輕松實現快速斷油，其控制精度非常高，高壓油路中就不會出現氣泡和殘壓為零的現象，從而使柴油機運轉范圍內的每循環噴油量基本一致，改善了各缸供油不均勻的情況。

采用高壓共軌方式供油，壓力大小與發動機轉速無關，噴射壓力控制精度較高，噴油量控制較準確，高壓共軌系統中的噴油壓力可根據不同工況確定所需的最佳噴射壓力，從而優化柴油的綜合性。還有采用電控高壓共軌技術讓柴油機的噴油規律接近于理想化，容易實現預噴射和多次噴射，可獨立地控制噴油正時，配合適當的噴射壓力，可控制氮氧化物和微粒的較小的數值內以滿足日益嚴格的排放要求，同時又能保證優良的動力性及經濟性。

二是在柴油機外部加上柴油機罩，這也是有效消除柴油機噪聲的方法。采用機罩辦法減低噪聲，需要充分考慮柴油機的油、水、排氣等管路的布置，以及柴油機的熱量的散發問題。管路的布置問題好解決，只要適當調整管路的走向和排放就可以了。柴油機的熱量散發問題，應充分利用陸用柴油機的散熱問題加已應用，再合理利用船舶運行在水上的水冷資源優勢，就能很好地處理好柴油機散熱問題，讓柴油機能在合理的溫度范圍下工作運行。

三是充分利用電腦技術，在機艙安裝各種探測器、視頻像頭，實現無人機艙，這樣就可以將機艙相對封閉起來，也是消除噪聲的可行辦法。而且成本也不高。最主要的是，電腦視頻系統非常的普及，且現在大量的船員都趨向于年輕化，基本上都是會使用電腦的。所以對機艙安裝電腦視頻系統是非常的實用有效的。這時候，機艙內的機械式噪聲就可以封閉在機艙里面，外面的噪聲就會得到很好的改善。這時，主要是的柴油機排氣噪聲。

四是可采用經濟可靠的消聲器。消聲器能夠阻止聲音傳播而允許氣流通過的一種氣動元件，主要類型有吸收型消聲器、膨脹干涉型消聲器及膨脹干涉吸收型消聲器。為了能達到更好降噪聲效果，以及船上的條件，應采用膨脹干涉吸收型消聲器。而且還應把排氣口安排在船尾，這樣可以在位置上盡量地遠離噪聲。另外如果條件好的船東，可以在機艙內粘貼吸聲材料。一般采用鋁合金微穿孔板材料，因為微穿孔板吸聲結構具有可觀的吸聲系數，并具有清潔、無污染、不受環境的限制（在高溫、高濕以及有氣流沖擊和腐蝕等條件下都可以使用）等優點。通過對機艙多處粘貼吸聲材料，可以使口噪聲大大降低。但粘貼吸聲材料也為機械設備散熱以及進排氣等帶來一定的不便之處。

軸流通風機的噪聲及其降噪措施。因船舶檢驗規范規定，船舶機艙必須采用強制通風，使機艙的工作環境溫度不大于45攝氏度。因此機艙必須安裝通風機。一般情況下，基本上都是軸流式電動通風機。軸流通風機的功率一般都大于1千瓦，且其轉速也比較高，其工作起來，噪聲還是相當大的。為了能夠既滿足法規的要求，又能使機艙能夠得到足夠的空氣及充分的冷卻，可以加長通風機的導風筒，并在導風筒的末端安裝可轉動的導向筒，讓其導風口總是向著迎風面。還可以在安裝強制通風的前提下，另外加裝自然通風口，這樣，在船舶航行的過程中，如果僅僅使用自然通風就能達到降溫的情況下，可以關閉軸流通風機，既可以省電，也可以減少產生聲源的設備，從而減少不必要的噪聲。經過上面一系列的降噪措施及其它輔助措施后，機艙內的噪聲或受機艙噪聲的影響將會大大降低，從而為船員創造一個良好的、舒適的工作、生活環境。

4.結束語

近年來，隨著陸上交通的發展，內河船舶的使用量相對下降。但船舶運輸因為運輸量大，運費低依然還會被人們大量的使用。但船舶的特殊工作環境，使得船員長期在超出正常范圍的噪聲環境下工作，會使人感到疲勞，工作效率降低；還會降低人的聽力，影響人體健康。

因此，必須采取相應降低噪聲的措施。而且我們的船舶檢驗規范，也應該滿足人們對生活質量的提高的追求，引導人們去設計、安裝、使用可以讓噪聲影響降到最低的的設備或設施。特別是近年在汽車上應用非常廣泛的高壓共軌電控噴射系統技術，能夠有效地從結構上獲得比普通燃油系統好得多的經濟性，并且具有良好的環保性能和能有效地降低噪聲。因此，應該在船舶進行推廣和應用。