艦船系統(tǒng)噪聲管控設(shè)計初探范文

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目前艦船空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)多采用集中送風(fēng)全空氣系統(tǒng)來實現(xiàn)艙內(nèi)空氣環(huán)境控制，其主要噪聲源有兩項：一是組合式空調(diào)器、通風(fēng)機等設(shè)備運行的噪聲；二是氣流在風(fēng)管和設(shè)備內(nèi)流動的再生噪聲。再生噪聲包括風(fēng)管、消聲器、風(fēng)口產(chǎn)生的噪聲。因此噪聲控制需要從兩方面著手：一方面優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，從聲源上降低噪聲；另一方面采取吸聲降噪的措施控制噪聲傳播，在一定程度上使噪聲衰減至較低值。系統(tǒng)設(shè)計選型優(yōu)化（1）風(fēng)機選型常用風(fēng)機噪聲的評價量為聲功率級和比聲功率級及其頻率特性，風(fēng)機的總聲功率級Lw（dB）可由風(fēng)量風(fēng)壓計算得到[1]，如下式：Lw＝Lwc（式略）Lwc—比聲功率級，dB（同一系列風(fēng)機在單位風(fēng)量“m3/h”和單位風(fēng)壓“10Pa”條件下所產(chǎn)生的總聲功率級）；Q—風(fēng)量，m3/h；H—全壓，Pa；根據(jù)公式（1）可知根據(jù)系統(tǒng)需求確定了風(fēng)量和全壓后，其噪聲功率的大小由其比聲功率Lwc決定。通常情況下同一臺風(fēng)機的最佳工況點就是其最高效率點，也就是比聲功率Lwc的最低點。因此在風(fēng)機設(shè)計選型過程中，應(yīng)根據(jù)設(shè)計風(fēng)量對管路阻力進(jìn)行詳細(xì)的計算，使選用的風(fēng)機全壓和管路阻力特性相匹配，減少剩余壓頭，使風(fēng)機運行在最佳工況點。同時，在滿足風(fēng)量風(fēng)壓參數(shù)要求的前提下，選擇后彎葉片、低轉(zhuǎn)速離心風(fēng)機，選擇風(fēng)機與電機直聯(lián)的傳動方式，避免采用聯(lián)軸器和皮帶傳動方式。也可以從聲源上降低風(fēng)機噪聲。（2）管路設(shè)計在送風(fēng)管路的設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)末端風(fēng)量分配需求合理選擇干管風(fēng)速。根據(jù)所服務(wù)室內(nèi)噪聲要求的不同，空調(diào)送風(fēng)管和出風(fēng)口最大設(shè)計風(fēng)速宜按下表1[1]選取。風(fēng)管氣流速度，從干管、支管直至風(fēng)口，應(yīng)保持依次遞減趨勢。應(yīng)盡可能避免或減少氣流流向與斷面的急劇改變產(chǎn)生渦流，引起風(fēng)速回升，氣流噪聲增高。各風(fēng)管部件，如彎頭哦、變徑管、三通等，彼此之間宜保持5~10倍風(fēng)管等效直徑的直線距離。特別應(yīng)值得注意的是，在不影響風(fēng)管送風(fēng)量的基礎(chǔ)上，減小風(fēng)管風(fēng)速比減少風(fēng)管斷面積得到的降噪效果要好。

消聲降噪設(shè)備及技術(shù)措施（1）管道消聲器消聲器[2]是空調(diào)及通風(fēng)管路中噪聲控制的主要設(shè)備，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲，經(jīng)各部件自然衰減后，仍不能達(dá)到室內(nèi)允許的噪聲標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)考慮設(shè)置消聲器。由于空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)噪聲的頻率分布范圍較寬，消聲器宜選擇具有寬頻帶噪聲衰減量的阻抗復(fù)合類型。同時受到艦船布置空間的限制，艦船空調(diào)通風(fēng)管路上使用較為廣泛的是管式消音器。在消聲器設(shè)計選擇時應(yīng)參考以下面幾點：根據(jù)噪聲源頻率特性、系統(tǒng)管路噪聲自然衰減和使用艙室的容許噪聲頻率特性的差值，確定消聲器需要的頻率衰減量值；系統(tǒng)中允許消聲器的壓力損失值；消聲器本身的噪聲值；消聲器的尺寸與艦船安裝空間要求；防火、水密、防塵方面對消聲器的要求等。消聲器安裝位置對消聲效果也會有很大影響。在條件允許時，消聲器的安裝位置應(yīng)盡量設(shè)置在氣流平穩(wěn)段。當(dāng)干管風(fēng)速不大時，應(yīng)盡可能的在靠近風(fēng)機的管段、靠近空調(diào)器風(fēng)管出口的管段設(shè)置；但當(dāng)干管風(fēng)速較大時，消聲器靠近風(fēng)機設(shè)置，其氣流再生噪聲會增大，影響消聲效果，則應(yīng)分別在流速較低的分支管設(shè)置消聲器。（2）消聲靜壓箱在空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中，常在風(fēng)機出風(fēng)口或在布風(fēng)設(shè)備前設(shè)置消聲靜壓箱，并在內(nèi)部貼上吸聲材料，通過使用靜壓箱即可以穩(wěn)定氣流、提高送風(fēng)靜壓，又可以利用靜壓箱送風(fēng)截面的突變和箱體內(nèi)部表面的吸聲作用實現(xiàn)傳遞噪聲的有效衰減。消聲靜壓箱的消聲工作原理和上文中的阻抗復(fù)合式消聲器一樣，都是依據(jù)氣流通道面積變化實現(xiàn)消聲降噪的目的，其消聲性能與內(nèi)部材料的吸聲性能、箱體內(nèi)表面積、進(jìn)出風(fēng)管的間距及尺寸等因素有關(guān)。目前艦船上組合式空調(diào)設(shè)備均帶有出風(fēng)靜壓箱，另外在送風(fēng)系統(tǒng)末端的布風(fēng)器盒體內(nèi)設(shè)置了吸聲材料，并根據(jù)艙室條件適當(dāng)放大盒體，從而起到消聲靜壓箱的作用，有效減少了進(jìn)入艙室的噪聲。（3）減振隔振措施在噪聲源設(shè)備安裝方面，即使使用了低噪聲設(shè)備，如果安裝不正確，也能使整個系統(tǒng)噪聲控制效果大打折扣。因此在噪聲源設(shè)備安裝時需要采取減振隔振措施來減少噪聲的產(chǎn)生和傳遞。如在空調(diào)動力設(shè)備與基礎(chǔ)連接處安裝彈性減震器、在風(fēng)機的進(jìn)、出口應(yīng)設(shè)置軟接頭等[3]。對于噪聲及振動均較高的空調(diào)通風(fēng)設(shè)備，可根據(jù)具體情況綜合采取以下措施：設(shè)備表面噴涂吸聲材料；為設(shè)備設(shè)置單獨的隔聲室或隔聲罩；采用浮筏、隔振裝置和彈性隔振器進(jìn)行隔振；在設(shè)備艙室頂部及四周內(nèi)壁應(yīng)敷設(shè)隔熱吸聲材料等。（4）運行管理及維護由于艦船空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)使用頻率高，工作環(huán)境復(fù)雜，空調(diào)設(shè)備及管路的維修保養(yǎng)的工作的好壞，對系統(tǒng)噪聲的控制也會有較大的影響。如風(fēng)機軸承磨損后產(chǎn)生的噪聲；風(fēng)管變形、部件松動產(chǎn)生的噪聲；消聲器受潮后消聲量減少或失效；風(fēng)機吸入紙片、布條等雜物后偏離工況點等。因此，對空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行及時有效的維護工作，不僅保證空調(diào)系統(tǒng)的正常運行，更能始終將噪聲水平控制在滿足原設(shè)計狀態(tài)的要求之下[4]。另外由于艦船改裝或升級引起的艙室功能的改變，造成空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)冷負(fù)荷變化和風(fēng)量變化，也可能導(dǎo)致系統(tǒng)噪聲增加，需要對系統(tǒng)噪聲進(jìn)行重新評估和控制設(shè)計。

空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的噪聲控制是一個綜合工程，涉及到系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型、現(xiàn)場安裝施工及后期維護管理多個方面。而隨著噪聲控制技術(shù)的發(fā)展和新型的消聲元器件、低噪聲空調(diào)設(shè)備的面世，給艦船空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)噪聲控制帶來了更多的選擇和實現(xiàn)途徑。艦船空調(diào)通風(fēng)設(shè)計人員在完成溫度、濕度、氣流組織和空氣品質(zhì)方面研究和設(shè)計的基礎(chǔ)上，做好空調(diào)噪聲控制設(shè)計，才能充分提高艦員艙內(nèi)工作和生活的環(huán)境質(zhì)量，保障艦員戰(zhàn)斗力，提高艦船隱身性和生命力。

作者：朱偉明張揚單位：海軍駐上海江南造船（集團）有限責(zé)任公司軍事代表室