论文部分内容阅读
摘要：本文从船舶建造设计任务书中用户对噪声控制的需求开始，通过设计院的设计、设备商的产品提供、船厂的施工控制和完工验收结果的全面过程介绍，系统阐述了该船机舱通风系统的降噪措施，不失为一个成功的典型案例。
关键词：机舱通风 减震减噪 船舶设计
0 引言
柴油发动机燃烧需要大量的空气，这些过量空气需要机舱保持正压而得以充分保证，机舱所有机械设备和电气设备工作产生的热量也需要通过对流和辐射方式散发到周围环境中，这些热量的排除也主要靠机械通风来完成。海洋科学考察船的机舱设备配置较多，且多为冗余双套配置，故此机舱空间相对来说比较狭小。因此机舱舱室的空气供给和热量输出需要严格的计算和评估。因此机舱通风对机舱来说既重要又必须，而要达到良好的通风效果，必须选择合适型式和功率大小的通风机。
轴流风机具有效率高、风量大、体积小、重量轻等优点而广泛用于船舶的机舱通风。机舱通风在设备运转时必须保证其连续不间断的运行，在船上由于机舱通风机功率大，风量高，其噪声指标也就较大，再加上出风口多处于上层建筑区域，这将直接影响到船员生活的舒适程度，科学考察船上的考察人员又需要长时间暴露在后甲板进行样品的采集工作和科研数据的现场观测，机舱通风机的噪声影响会显得尤为突出。因此必须采取有效的减震降噪措施，以提高船员的工作和生活环境，保持充沛精力，也是船舶安全航行的一大措施。
1 问题及要求的提出
新型海洋科学综合考察船项目组从项目立项开始，就特别关注船舶噪声指标的控制，在调研国际科考船噪声控制的基础上，船舶设计任务书中就专门编写了《噪声控制》章节，要求采取减振降噪措施，以保证船载设备的正常工作，并具有良好的工作和生活环境。与机舱通风系统有关的描述有：
○ 选用低噪声设备
○ 系统设计、设备集成和安装工艺采取减振降噪措施。
○ 采取措施减少通风系统对生活和工作区域产生的噪声影响。
○ 机舱、绞车舱及机械设备舱等高噪声源舱室的噪声控制
○ 内舾装材料的选用应考虑降噪性能。
2 设计院对要求的理解和把控
设计院和船厂在充分理解项目组的意图和要求后，与项目组一道为满足需求进行细化，最终由设计院汇总拿出了机舱通风机的选型方案和减震降噪方案。
机舱内设置2台电动轴流风机（其中一台电动轴流风机为可逆转风机），用作向机舱送风，采用双速电机（满负荷时或夏季工况时，全速运行，低负荷或冬季工况时，低俗运行）风道为矩形，若用3mm厚钢板风道宽可≥800mm，若用2-2.5mm钢板风道宽度应<800mm。通风机通过减振器与船体底座弹性联接。通风机采取流线型进口，内壁涂吸音材料。风道内部转角处应采取措施尽量光顺，减少空气流动产生的摩擦噪声。通风机室进口及内壁或外壁及风道围壁安装吸音材料以降低通风机运转时所产生的噪音。
2.1风管的布置
结合船舶总体设计，轮机主管设计师给出新的通风管布局方案，方案如图一所示，主要创新点有：
（1）风机房在主机和机舱的上部，分为左右风机房，位于艇甲板上，风机房门口朝后，风口位于风机房的左右两边。
（2）主风道直接向下通往机舱，直接且距离最近，减少被压影响。
2.2电机的选型
按照设计院最后固化的设计，经过船东、船厂认可选择的风机参数如表1所示。
表1风机参数
风机名称 轴流风机 电机型号 M1QA225M6/8B
使用场所 机舱 功率 26/12
型号 CZ-140A 电流 49.37/27.65
风量 72000/54000 防护等级 IP55
静压 550/310 绝缘等级 F
转速 985/740 噪声 95/88
数量 2 重量 1115
风机采用立式安装，带60W的空间加热器，一台可逆转，内涂吸音材料，带不锈钢软连接。
2.3 通风系统噪声计算
在风机选型后，委托空调及通风系统设备集成商对机舱通风系统进行了噪声计算，计算结果如表2所示。
计算结果坚定了方案确定的决心，以后也为设备订货和选型给出了明确的指导方向。
3 机械通风的减震降噪措施落实
3.1 总体布置
机舱风机安装在具有隔音措施的风机房里，风机房内贴玻璃棉隔音材料;地面涂敷阻尼材料，以减少振动;风机室内的消音材料为50mm，外敷不锈钢穿微孔板;通风格栅在满足通流面积的前提下采用消音设计，并为可拆卸式，为日后内部设备的检修预留通道。安装示意图如图2所示。
图2安装示意图
3.2 风机外壳的处理措施
风机外壳加装可拆卸式减振消音套;为降低风机的噪声辐射，在风机的外边根据风机的外形尺寸，定制安装风机减振消音套，减振消音套厚度50mm，以最大限度地减少噪声的外传。
3.3 风机的安装
风机采用弹性减震装置固定安装方式，风机出口安装软连接管，做柔性接头隔振;
风机通过减震器固定到船体上，减少船体振动对风机的振动影响，风管出口选用不锈钢柔性波纹管与主风道连接，减少相互间的振动影响。
3.4 风机进口装消音器
风机进口消音箱为Φ1400*1400，充分考虑日后风机维修的便利性，消音器结构如图3所示。
图3 消音器结构
消音器制作和安装步骤如下：
○ 消音器做成可拆卸式的拼装式; ○ 在风机房舱壁的基础施工（除锈油漆）完成后，将气控风阀和消音器底板预先放置到风机房内;
○ 在风机房内部消音材料敷设完毕后，再进行风机房壁板的消音施工处理;
○ 安装消音器散件和导流罩散件;
○ 安装消音百叶窗。
3.5进风百叶采用消音百叶窗
进风百叶采用了消声百叶，并融合安装了气动关闭装置，以满足规范对失火报警状态下的应急关闭要求。
3.6主风道内敷设吸引材料
为进一步减少噪声外传，机舱主风道内敷设有30mm的消音材料，效果如图4所示。
图4主风道内敷设吸引材料施工工艺图
4 结论
经海上航行试验测定，在全速航行时全船居住舱室指标达到CCS规定的船员卧室舒适度最高等级的房间为30间（低于52dB），占全船卧室的75%，达到客船乘客高级舱室噪音舒适度最高等级的房间为8间（低于45dB），占全船卧室的25%。此外，试运行期间全船空调、通风系统运转良好，室内温度调节灵活、降噪效果明显，大大提升了航行舒适度水平。
随着船舶设计和建造水平的不断提高，减震降噪材料的广泛采用，影响上层建筑区域的机舱通风系统的噪声控制在技术、材料和工艺上都得到了明显提高。
随着我国加入国际劳工组织公约，公约对船上工作人员的住区及工作生活环境的具体要求，振动、噪声、温湿度、公共设施等细节要求也是港口国检查的必然要素，改善机舱通风系统的噪声，也是提高船上工作生活环境的一个直接措施。
从设计开始就考虑机舱通风系统的是比较容易实现和效果明显的最佳途径，避免日后船舶建成后，由于其噪声指标超标而补救更改，劳民伤财，还做不到好处。
以上只提到的是机舱通风系统的减震降噪，希望设计院在设计之初就应统筹考虑船舶振动和噪声源的控制措施，从机械设备、空调系统、通风系统等方面系统考虑，完善设计方案，以满足船上工作人员日益提高的环境要求，为他们提供舒适的生活和工作环境。
参考文献
[1]任晓莉 薛震远。某系列出口船机舱轴流风机噪声治理。广东造船 2002年 第三期
[2]周炎 李国刚 童宗鹏.船舶低噪声设计指标研究. 上海造船2010年第1期（总第81期）
[3]中华人民共和国国家环境保护标准 HJ 2034-2013. 环境噪声与振动控制工程技术导则.、
[4]中国船级社.钢质海船入级规范（2012）
[5]中国船级社.绿色船舶规范（2012）
关键词：机舱通风 减震减噪 船舶设计
0 引言
柴油发动机燃烧需要大量的空气，这些过量空气需要机舱保持正压而得以充分保证，机舱所有机械设备和电气设备工作产生的热量也需要通过对流和辐射方式散发到周围环境中，这些热量的排除也主要靠机械通风来完成。海洋科学考察船的机舱设备配置较多，且多为冗余双套配置，故此机舱空间相对来说比较狭小。因此机舱舱室的空气供给和热量输出需要严格的计算和评估。因此机舱通风对机舱来说既重要又必须，而要达到良好的通风效果，必须选择合适型式和功率大小的通风机。
轴流风机具有效率高、风量大、体积小、重量轻等优点而广泛用于船舶的机舱通风。机舱通风在设备运转时必须保证其连续不间断的运行，在船上由于机舱通风机功率大，风量高，其噪声指标也就较大，再加上出风口多处于上层建筑区域，这将直接影响到船员生活的舒适程度，科学考察船上的考察人员又需要长时间暴露在后甲板进行样品的采集工作和科研数据的现场观测，机舱通风机的噪声影响会显得尤为突出。因此必须采取有效的减震降噪措施，以提高船员的工作和生活环境，保持充沛精力，也是船舶安全航行的一大措施。
1 问题及要求的提出
新型海洋科学综合考察船项目组从项目立项开始，就特别关注船舶噪声指标的控制，在调研国际科考船噪声控制的基础上，船舶设计任务书中就专门编写了《噪声控制》章节，要求采取减振降噪措施，以保证船载设备的正常工作，并具有良好的工作和生活环境。与机舱通风系统有关的描述有：
○ 选用低噪声设备
○ 系统设计、设备集成和安装工艺采取减振降噪措施。
○ 采取措施减少通风系统对生活和工作区域产生的噪声影响。
○ 机舱、绞车舱及机械设备舱等高噪声源舱室的噪声控制
○ 内舾装材料的选用应考虑降噪性能。
2 设计院对要求的理解和把控
设计院和船厂在充分理解项目组的意图和要求后，与项目组一道为满足需求进行细化，最终由设计院汇总拿出了机舱通风机的选型方案和减震降噪方案。
机舱内设置2台电动轴流风机（其中一台电动轴流风机为可逆转风机），用作向机舱送风，采用双速电机（满负荷时或夏季工况时，全速运行，低负荷或冬季工况时，低俗运行）风道为矩形，若用3mm厚钢板风道宽可≥800mm，若用2-2.5mm钢板风道宽度应<800mm。通风机通过减振器与船体底座弹性联接。通风机采取流线型进口，内壁涂吸音材料。风道内部转角处应采取措施尽量光顺，减少空气流动产生的摩擦噪声。通风机室进口及内壁或外壁及风道围壁安装吸音材料以降低通风机运转时所产生的噪音。
2.1风管的布置
结合船舶总体设计，轮机主管设计师给出新的通风管布局方案，方案如图一所示，主要创新点有：
（1）风机房在主机和机舱的上部，分为左右风机房，位于艇甲板上，风机房门口朝后，风口位于风机房的左右两边。
（2）主风道直接向下通往机舱，直接且距离最近，减少被压影响。
2.2电机的选型
按照设计院最后固化的设计，经过船东、船厂认可选择的风机参数如表1所示。
表1风机参数
风机名称 轴流风机 电机型号 M1QA225M6/8B
使用场所 机舱 功率 26/12
型号 CZ-140A 电流 49.37/27.65
风量 72000/54000 防护等级 IP55
静压 550/310 绝缘等级 F
转速 985/740 噪声 95/88
数量 2 重量 1115
风机采用立式安装，带60W的空间加热器，一台可逆转，内涂吸音材料，带不锈钢软连接。
2.3 通风系统噪声计算
在风机选型后，委托空调及通风系统设备集成商对机舱通风系统进行了噪声计算，计算结果如表2所示。
计算结果坚定了方案确定的决心，以后也为设备订货和选型给出了明确的指导方向。
3 机械通风的减震降噪措施落实
3.1 总体布置
机舱风机安装在具有隔音措施的风机房里，风机房内贴玻璃棉隔音材料;地面涂敷阻尼材料，以减少振动;风机室内的消音材料为50mm，外敷不锈钢穿微孔板;通风格栅在满足通流面积的前提下采用消音设计，并为可拆卸式，为日后内部设备的检修预留通道。安装示意图如图2所示。
图2安装示意图
3.2 风机外壳的处理措施
风机外壳加装可拆卸式减振消音套;为降低风机的噪声辐射，在风机的外边根据风机的外形尺寸，定制安装风机减振消音套，减振消音套厚度50mm，以最大限度地减少噪声的外传。
3.3 风机的安装
风机采用弹性减震装置固定安装方式，风机出口安装软连接管，做柔性接头隔振;
风机通过减震器固定到船体上，减少船体振动对风机的振动影响，风管出口选用不锈钢柔性波纹管与主风道连接，减少相互间的振动影响。
3.4 风机进口装消音器
风机进口消音箱为Φ1400*1400，充分考虑日后风机维修的便利性，消音器结构如图3所示。
图3 消音器结构
消音器制作和安装步骤如下：
○ 消音器做成可拆卸式的拼装式; ○ 在风机房舱壁的基础施工（除锈油漆）完成后，将气控风阀和消音器底板预先放置到风机房内;
○ 在风机房内部消音材料敷设完毕后，再进行风机房壁板的消音施工处理;
○ 安装消音器散件和导流罩散件;
○ 安装消音百叶窗。
3.5进风百叶采用消音百叶窗
进风百叶采用了消声百叶，并融合安装了气动关闭装置，以满足规范对失火报警状态下的应急关闭要求。
3.6主风道内敷设吸引材料
为进一步减少噪声外传，机舱主风道内敷设有30mm的消音材料，效果如图4所示。
图4主风道内敷设吸引材料施工工艺图
4 结论
经海上航行试验测定，在全速航行时全船居住舱室指标达到CCS规定的船员卧室舒适度最高等级的房间为30间（低于52dB），占全船卧室的75%，达到客船乘客高级舱室噪音舒适度最高等级的房间为8间（低于45dB），占全船卧室的25%。此外，试运行期间全船空调、通风系统运转良好，室内温度调节灵活、降噪效果明显，大大提升了航行舒适度水平。
随着船舶设计和建造水平的不断提高，减震降噪材料的广泛采用，影响上层建筑区域的机舱通风系统的噪声控制在技术、材料和工艺上都得到了明显提高。
随着我国加入国际劳工组织公约，公约对船上工作人员的住区及工作生活环境的具体要求，振动、噪声、温湿度、公共设施等细节要求也是港口国检查的必然要素，改善机舱通风系统的噪声，也是提高船上工作生活环境的一个直接措施。
从设计开始就考虑机舱通风系统的是比较容易实现和效果明显的最佳途径，避免日后船舶建成后，由于其噪声指标超标而补救更改，劳民伤财，还做不到好处。
以上只提到的是机舱通风系统的减震降噪，希望设计院在设计之初就应统筹考虑船舶振动和噪声源的控制措施，从机械设备、空调系统、通风系统等方面系统考虑，完善设计方案，以满足船上工作人员日益提高的环境要求，为他们提供舒适的生活和工作环境。
参考文献
[1]任晓莉 薛震远。某系列出口船机舱轴流风机噪声治理。广东造船 2002年 第三期
[2]周炎 李国刚 童宗鹏.船舶低噪声设计指标研究. 上海造船2010年第1期（总第81期）
[3]中华人民共和国国家环境保护标准 HJ 2034-2013. 环境噪声与振动控制工程技术导则.、
[4]中国船级社.钢质海船入级规范（2012）
[5]中国船级社.绿色船舶规范（2012）