船舶空调通风系统噪声探究

发表时间:2020/9/1   来源:《工程管理前沿》2020年第12期   作者:蔡伟勇 刘港
[导读] 现阶段,人们的思想认识水平显著提升,在这样的背景下,船员健康保护意识也在逐步增强,船员健康已经得到广泛重视。
        摘要:现阶段,人们的思想认识水平显著提升,在这样的背景下,船员健康保护意识也在逐步增强,船员健康已经得到广泛重视。在这其中,船舶噪声问题的相关要求也在不断提高。噪声影响船员的身心健康,干扰船员正常的生活作息,降低工作人员的劳动效率。噪声污染与水污染、空气污染、固体废物污染一道被列入环境污染的四大公害。船舶噪声振动源繁多,噪声强度大,且频谱成分复杂。而空调、通风系统虽不是船舶人机环境中最主要的噪声源,但由于空调、通风系统分布在船舶的各个部位,特别在上建居住区域,由空调、通风系统产生的噪声已成为主要矛盾。
        关键词:空调通风系统;船舶;噪音
        引言
        本文针对船船通风系统上建房舱噪声测试超标问题,根据通风管路设计、设备布置,分析空调通风系统的产生原因及其特性原理,找出解决方法,总结经验教训,以便在其他项目中,避免发生同样问题,降低通风系统噪声,提高船舶舒适度。
        1船舶空调通风系统噪声控制的重要性
        船舶空调通风系统是用来创造良好的舱内空气环境,保证舱内空气的温、湿度在一定范围内波动,并提供高品质的空气,以满足舰员舒适性和身体健康的需要。但空调通风系统的设置也不可避免的带来噪声,这主要是因为空调通风系统运行时,系统中的空气处理设备、离心风机、布风器等设备以及风管和阀件都会因其内部空气的通过而产生噪声,而噪声会影响舰员日常生活和工作,并会对人体产生生理、心理的影响和危害。随着对船舶上生活环境质量要求的不断提高,对空调通风系统的噪声控制已成为急需解决的问题。同时噪声会直接破坏船舶的隐蔽性,给船舶安全性带来威胁,现代船舶电子探测、目标识别的功能越来越强,对船舶隐身性提出了更大挑战和更高的要求,因此对船舶噪声控制显得由为重要和必要。
        2空调、通风系统噪声分类及频率特性
        目前船舶空调通风系统主要噪声按照声源不同,可分为空气动力性噪声、机械噪声。空气动力性噪声是由于气流的起伏运动而产生的;机械噪声是由于设备振动产生的。船用风机空气动力性噪声根据产生机理,又可分为旋转噪声和涡流噪声。(1)旋转噪声是由风机叶片周期性地打击空气质点,引起空气振动形成的。经过相关研究得出,旋转噪声频率与风机叶轮转速、叶片数等因素有关,该噪声频谱呈中低频特性。(2)涡流噪声是由于叶轮表面形成大量的气体涡流,在叶轮界面上分离时所引起。它的频率与风机叶片形状和气流速度有关。由于叶片圆周速度随着与圆心的距离变化而连续变化,因此,涡流噪声是连续谱,且呈中高频特性。风机的空气动力性噪声就是由上述旋转噪声与涡流噪声相互混杂而产生的,因此风机噪声的频谱是相当复杂的。
        3船舶空调通风系统噪声治理方法
        3.1合理划分空调区域
        在设计划分空调区域时,应与其他相关专业协调,合理布置舱室及确定空调风管走向和尺寸,使各舱室的布置及组合既满足其他专业的需要,又有利于空调系统的设置,应尽量做到:(1)划分空调区域时,应控制每台间接式空调机组的空调负荷和风量,从而避免选择过大风量和功率的空调通风机,达到控制噪声源强度的目的;(2)划分空调区域时,应避免采用过长、阻力过大的送风管、回风管和新风管,从而降低空调通风机的风压,降低风机电动机的功率,达到控制噪声源强度的目的。由于辅助船具有舱容较小、舱室功能和数量多且杂的特性,通常舱室划分不能完全符合空调设计要求,往往既增加了间接式空调机组的功率和噪声,又因过多过长的风管设置而额外占有了船上宝贵的空间。所以合理布置舱室及合理确定空调风管走向和尺寸,是一项需要各专业共同协调完成的工作。
        3.2隔声控制噪声
        解决机械振动噪声,采用隔振处理是一个比较有效的办法。

隔振处理就是在振源与安装结构之间插入弹性元件或隔振装置,降低或减小振源输入结构的振动能量,从而减小结构噪声的产生与传递。下面介绍几种常见的隔声降噪方法:(1)风机安装在减振器或弹性垫片上或者在适当的位置安装软连接。(2)风管壁和固定吊架管卡之间加装弹性橡皮垫圈。(3)风管上包隔音绝缘。(4)适当增加风管的壁厚,进而增加风管的刚性,降低风管振动对风管外部环境的声音辐射。
        3.3空调器风机消声降噪
        船舶空调通风系统中,空调器的风机噪声是最主要的噪声源。风机噪声由风机的类型和运行状态来决定。国外船舶设计通过对空调区域小型化,降低单台空调器风机风量,同时结合精确的管网阻力预估计算,准确选取风机压头,挤出不必要的余量,尽量降低风机本体噪声。空调厂家在设计空调器时,也通过采用无蜗壳风机,结合针对性的静压箱设计,来降低风机传出空调箱的噪声,此类设计消音降噪效果十分明显。国内空调器设计时,风机选型应尽可能选用高效低噪的低转速后倾式离心通风机,同时尽量让选取的风机运行工况处于最高效率点附近,以此来控制风机噪声水平。而对于空调器的消声降噪,主要还是通过箱体贴服高效的吸声材料来降低箱体的辐射噪声,该措施能明显改善空调器室的噪声水平,但起不到对空调舱室的消声降噪目的。
        3.4进行管理及维护
        由于船舶空调通风系统使用频率高,工作环境复杂,空调设备及管路的维修保养的工作的好坏,对系统噪声的控制也会有较大的影响。如风机轴承磨损后产生的噪声;风管变形、部件松动产生的噪声;消声器受潮后消声量减少或失效;风机吸入纸片、布条等杂物后偏离工况点等。因此,对空调通风系统进行及时有效的维护工作,不仅保证空调系统的正常运行,更能始终将噪声水平控制在满足原设计状态的要求之下。
        3.5有源消声技术
        上述噪声控制方法都属于被动或无源式的控制方法,这些方法对控制中高频噪声较为有效,但因为低频噪声波长较长,容易绕过吸声结构或材料,从而使得实际控制效果较差。有源消声是利用次级声源的声波与原有噪声源的声波干涉,从而达到消声目的。在控制点前一定距离用传感器拾取噪声源声信号,经过控制器将其调制到噪声传播到控制点应具有的特性,在该点用次级声源发出与噪声反相的声波,以抵消原有噪声。在控制点后设有误差传感器,用于对控制器进行微调,形成自适应系统。该方法特别适用于以低频为主的辅助船空调、通风系统噪声控制。但目前由于技术不够成熟,在辅助船上鲜有应用,因此,后期还需进一步加强该技术的实船试验研究。
        结语
        噪声污染已经成为危害人们健康的“无形杀手”。噪声污染不仅会给人带来心理上的影响,还能引起各种生理上的病症。人们对于噪声污染的关心也越来越强烈,与此同时,对于噪声污染的投诉也是与年俱增,其中很大的比例来源于空调系统的噪声污染。船舶通风空调设计有其特殊性,但是基于相同的消音原理和方法,通风空调系统的降噪消音设计类似于建筑空调系统,但相较之要简化对于空调系统的噪声控制可以从三个角度出发。控制噪声源、阻断噪声的传播途径和房间内部的降噪处理都能有效的降低噪声污染。
        参考文献
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