艦船系統噪聲管控設計初探范文

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目前艦船空調通風系統多采用集中送風全空氣系統來實現艙內空氣環境控制，其主要噪聲源有兩項：一是組合式空調器、通風機等設備運行的噪聲；二是氣流在風管和設備內流動的再生噪聲。再生噪聲包括風管、消聲器、風口產生的噪聲。因此噪聲控制需要從兩方面著手：一方面優化系統設計，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。系統設計選型優化（1）風機選型常用風機噪聲的評價量為聲功率級和比聲功率級及其頻率特性，風機的總聲功率級Lw（dB）可由風量風壓計算得到[1]，如下式：Lw＝Lwc（式略）Lwc—比聲功率級，dB（同一系列風機在單位風量“m3/h”和單位風壓“10Pa”條件下所產生的總聲功率級）；Q—風量，m3/h；H—全壓，Pa；根據公式（1）可知根據系統需求確定了風量和全壓后，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。因此在風機設計選型過程中，應根據設計風量對管路阻力進行詳細的計算，使選用的風機全壓和管路阻力特性相匹配，減少剩余壓頭，使風機運行在最佳工況點。同時，在滿足風量風壓參數要求的前提下，選擇后彎葉片、低轉速離心風機，選擇風機與電機直聯的傳動方式，避免采用聯軸器和皮帶傳動方式。也可以從聲源上降低風機噪聲。（2）管路設計在送風管路的設計中，應根據末端風量分配需求合理選擇干管風速。根據所服務室內噪聲要求的不同，空調送風管和出風口最大設計風速宜按下表1[1]選取。風管氣流速度，從干管、支管直至風口，應保持依次遞減趨勢。應盡可能避免或減少氣流流向與斷面的急劇改變產生渦流，引起風速回升，氣流噪聲增高。各風管部件，如彎頭哦、變徑管、三通等，彼此之間宜保持5~10倍風管等效直徑的直線距離。特別應值得注意的是，在不影響風管送風量的基礎上，減小風管風速比減少風管斷面積得到的降噪效果要好。

消聲降噪設備及技術措施（1）管道消聲器消聲器[2]是空調及通風管路中噪聲控制的主要設備，當空調系統產生的噪聲，經各部件自然衰減后，仍不能達到室內允許的噪聲標準時，應考慮設置消聲器。由于空調通風系統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合類型。同時受到艦船布置空間的限制，艦船空調通風管路上使用較為廣泛的是管式消音器。在消聲器設計選擇時應參考以下面幾點：根據噪聲源頻率特性、系統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盡量設置在氣流平穩段。當干管風速不大時，應盡可能的在靠近風機的管段、靠近空調器風管出口的管段設置；但當干管風速較大時，消聲器靠近風機設置，其氣流再生噪聲會增大，影響消聲效果，則應分別在流速較低的分支管設置消聲器。（2）消聲靜壓箱在空調通風系統設計中，常在風機出風口或在布風設備前設置消聲靜壓箱，并在內部貼上吸聲材料，通過使用靜壓箱即可以穩定氣流、提高送風靜壓，又可以利用靜壓箱送風截面的突變和箱體內部表面的吸聲作用實現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合式消聲器一樣，都是依據氣流通道面積變化實現消聲降噪的目的，其消聲性能與內部材料的吸聲性能、箱體內表面積、進出風管的間距及尺寸等因素有關。目前艦船上組合式空調設備均帶有出風靜壓箱，另外在送風系統末端的布風器盒體內設置了吸聲材料，并根據艙室條件適當放大盒體，從而起到消聲靜壓箱的作用，有效減少了進入艙室的噪聲。（3）減振隔振措施在噪聲源設備安裝方面，即使使用了低噪聲設備，如果安裝不正確，也能使整個系統噪聲控制效果大打折扣。因此在噪聲源設備安裝時需要采取減振隔振措施來減少噪聲的產生和傳遞。如在空調動力設備與基礎連接處安裝彈性減震器、在風機的進、出口應設置軟接頭等[3]。對于噪聲及振動均較高的空調通風設備，可根據具體情況綜合采取以下措施：設備表面噴涂吸聲材料；為設備設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行隔振；在設備艙室頂部及四周內壁應敷設隔熱吸聲材料等。（4）運行管理及維護由于艦船空調通風系統使用頻率高，工作環境復雜，空調設備及管路的維修保養的工作的好壞，對系統噪聲的控制也會有較大的影響。如風機軸承磨損后產生的噪聲；風管變形、部件松動產生的噪聲；消聲器受潮后消聲量減少或失效；風機吸入紙片、布條等雜物后偏離工況點等。因此，對空調通風系統進行及時有效的維護工作，不僅保證空調系統的正常運行，更能始終將噪聲水平控制在滿足原設計狀態的要求之下[4]。另外由于艦船改裝或升級引起的艙室功能的改變，造成空調通風系統冷負荷變化和風量變化，也可能導致系統噪聲增加，需要對系統噪聲進行重新評估和控制設計。

空調通風系統的噪聲控制是一個綜合工程，涉及到系統設計、設備選型、現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的發展和新型的消聲元器件、低噪聲空調設備的面世，給艦船空調通風系統噪聲控制帶來了更多的選擇和實現途徑。艦船空調通風設計人員在完成溫度、濕度、氣流組織和空氣品質方面研究和設計的基礎上，做好空調噪聲控制設計，才能充分提高艦員艙內工作和生活的環境質量，保障艦員戰斗力，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）有限責任公司軍事代表室