船舶空調(diào)器室內(nèi)離心風(fēng)機(jī)的降噪技術(shù)分析

楊威 李斌 申張釗 霍美嫻

摘? 要：為了改善船舶室內(nèi)環(huán)境，使船員有較高的舒適度，需要對(duì)船舶空調(diào)器室內(nèi)離心風(fēng)機(jī)的噪聲進(jìn)行降噪處理，本文將從空調(diào)系統(tǒng)、離心機(jī)、噪聲來(lái)源等方面進(jìn)行分析，找到適用的降噪技術(shù)和途徑，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的有效控制。

關(guān)鍵詞：船舶? 空調(diào)器室內(nèi)離心風(fēng)機(jī)? 降噪技術(shù)

中圖分類號(hào)：TH432? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（a）-0071-02

水、空氣和噪聲污染成為工業(yè)發(fā)展的三大環(huán)境污染。我國(guó)在噪聲污染方面投入了較大資金進(jìn)行控制研究，并制定了相關(guān)的場(chǎng)所噪聲標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于船舶來(lái)說(shuō)，國(guó)際海事組織也對(duì)船舶的工作環(huán)境有一定的要求。為了保護(hù)海洋環(huán)境，讓船員有舒適的工作生活環(huán)境，這就要求船舶的空調(diào)器大都選擇中央空調(diào)工作模式。船用中央空調(diào)系統(tǒng)分為船用直接式、間接式兩種，兩者的工作原理也各不相同，同時(shí)在實(shí)際的空調(diào)工作中也凸顯出諸多問(wèn)題，例如：空調(diào)的噪聲;冷熱分布不均;系統(tǒng)可靠性問(wèn)題等等。離心風(fēng)機(jī)是一個(gè)較為大量應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備，是一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)，為船舶空調(diào)的循環(huán)通風(fēng)提供動(dòng)力，所以離心風(fēng)機(jī)的工作十分重要，但其工作時(shí)所產(chǎn)生的噪聲，給船員帶來(lái)十分大的傷害[1]。

1? 船舶空調(diào)器工作原理

船舶空調(diào)一般選用中央空調(diào)，中央空調(diào)分為直接式和間接式兩種，兩者的工作原理也不同。

船用直接式中央空調(diào)工作時(shí)有兩個(gè)閉路循環(huán)。一個(gè)是壓縮機(jī)從蒸發(fā)器吸入氣體進(jìn)行壓縮后排出，經(jīng)過(guò)冷凝器變成液體，再經(jīng)過(guò)閥節(jié)流進(jìn)行降壓處理變成制冷劑，最后又被壓縮機(jī)吸收，如此循環(huán)工作。另一個(gè)是新風(fēng)和回風(fēng)在空調(diào)器內(nèi)混合后，經(jīng)過(guò)加濕器、加熱器、過(guò)濾器、抽風(fēng)機(jī)等重回空調(diào)器進(jìn)行分配。然后通過(guò)各管道進(jìn)入艙室，經(jīng)過(guò)回風(fēng)管再次混合，如此循環(huán)工作。

船用間接式中央空調(diào)工作時(shí)有3個(gè)閉路循環(huán)。一個(gè)是壓縮機(jī)吸入制冷劑進(jìn)行壓縮后排出，通過(guò)冷凝器變成液體。通過(guò)閥節(jié)流進(jìn)行降溫，進(jìn)入蒸發(fā)器，使冷媒介質(zhì)變成低溫介質(zhì)，再被壓縮機(jī)吸入循環(huán)工作。另一個(gè)是空氣在熱交換盤管中形成高溫冷媒介質(zhì)，通過(guò)冷媒水泵、蒸發(fā)器與制冷劑交換，形成冷媒介質(zhì)循環(huán)工作。第三個(gè)是新風(fēng)和回風(fēng)混合后經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器、負(fù)離子發(fā)生器、抽風(fēng)機(jī)等進(jìn)行空氣分配，通過(guò)各管道進(jìn)入艙室，經(jīng)過(guò)回風(fēng)管再次混合循環(huán)工作。

直接式和間接式的中央空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)其不同的工作原理得出以下結(jié)論：在環(huán)保方面，直接式優(yōu)于間接式;在附件布置方面，間接式優(yōu)于直接式;在噪聲方面，間接式優(yōu)于直接式;制冷效果方面，間接式優(yōu)于直接式;在空調(diào)工作方面，直接式系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低，舒適度低，間接式系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、舒適度高。

從工作原理、船舶設(shè)計(jì)、成本等方面考慮，以上兩種空調(diào)系統(tǒng)可應(yīng)用于不同類型的船舶。直接式一般用于中小型船舶上，間接式一般應(yīng)用于大型豪華船舶上。

2? 離心風(fēng)機(jī)工作原理

離心風(fēng)機(jī)在物理學(xué)上運(yùn)用的是把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能的原理，在實(shí)際工作中是一個(gè)葉輪的高速旋轉(zhuǎn)將氣流加速的過(guò)程，其作用是處理氣體。離心風(fēng)機(jī)是一種流體機(jī)械，有左旋和右旋兩種型式，應(yīng)用于電力、水泥、環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域，在空調(diào)系統(tǒng)中主要用于冷卻和通風(fēng)。

離心風(fēng)機(jī)品質(zhì)的好壞有三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)：流量、靜壓和噪聲。風(fēng)機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生噪音，而且隨著工作量的加強(qiáng)，問(wèn)題會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，極大影響人們的工作生活。其噪聲主要來(lái)源于空氣動(dòng)力、機(jī)械和電磁。這就需要降噪技術(shù)的應(yīng)用，不僅有益于人們的健康，而且可以減少對(duì)設(shè)備的損害，進(jìn)行環(huán)境保護(hù)。

3? 船舶空調(diào)器室內(nèi)離心風(fēng)機(jī)的降噪技術(shù)分析

3.1 離心風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生有多方面因素

機(jī)械噪聲，來(lái)源于軸承間的磨損和葉輪旋轉(zhuǎn);電機(jī)噪聲，來(lái)源于軸承的精度不夠和部件震動(dòng)所產(chǎn)生的共振;氣流動(dòng)力噪聲，來(lái)源于旋轉(zhuǎn)、渦流和頻譜噪聲。

3.2 離心風(fēng)機(jī)的降噪技術(shù)及途徑

風(fēng)機(jī)的機(jī)械噪聲影響較小。風(fēng)機(jī)噪聲是由機(jī)械結(jié)構(gòu)、風(fēng)量和轉(zhuǎn)速三方面產(chǎn)生。所以在進(jìn)行空調(diào)布置時(shí)，需要相關(guān)專業(yè)人員之間進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，控制好空調(diào)工作負(fù)荷，管道寬度、位置。并將風(fēng)機(jī)和空調(diào)器安裝在獨(dú)立的隔音間里。

（1）離心風(fēng)機(jī)主動(dòng)降噪技術(shù)。

對(duì)離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，對(duì)氣動(dòng)噪聲進(jìn)行仿真從而降低噪聲。例如：加防渦圈、導(dǎo)流板、整裝網(wǎng)等。因此，在對(duì)電機(jī)進(jìn)行選擇設(shè)計(jì)選擇時(shí)，要側(cè)重電機(jī)噪聲的控制。電機(jī)噪聲的產(chǎn)生與頻段和剛度有關(guān)，因此對(duì)電機(jī)出現(xiàn)故障而產(chǎn)生噪聲進(jìn)行返修時(shí)，可以考慮電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子等方面因素。

（2）離心風(fēng)機(jī)被動(dòng)降噪技術(shù)。

被動(dòng)降噪技術(shù)就是通過(guò)吸聲和隔音材料在聲波傳播時(shí)完成。對(duì)空氣氣流所產(chǎn)生的噪聲，可選用消聲器進(jìn)行降噪。離心機(jī)的噪聲屬于高頻噪聲，根據(jù)船舶空調(diào)器裝置可選擇阻性消聲器。不同的聲源，同一種消聲器的使用效果各不相同。阻性消聲器是利用聲波所產(chǎn)生的阻力，將聲能轉(zhuǎn)化為熱能的原理達(dá)到消聲的目的。阻性消聲器對(duì)中高頻噪聲有良好作用，對(duì)于低頻噪聲需要增厚吸聲材料。圖1為常用的消聲器及適用范圍。

阻性消聲器有管式、片式等多種結(jié)構(gòu)。在消聲功能方面：管式消聲器的吸聲材料是用框架進(jìn)行固定，吸聲和材料有關(guān);片式消聲器是由固定好的吸聲材料加上消聲片構(gòu)成，消聲和管道寬度有關(guān);消聲彎頭是在彎頭處貼上消聲材料，消聲和彎道寬度有關(guān)。

目前市場(chǎng)上的消聲材料眾多，在選用時(shí)應(yīng)從倍頻程吸聲系數(shù)和的適用性兩方面進(jìn)行考慮。倍頻程吸聲系數(shù)方面，對(duì)于低頻噪聲，可選擇超細(xì)玻璃棉;中頻噪聲，可選擇橡塑材料;高頻噪聲，可選擇有機(jī)復(fù)合板。適用性方面，超細(xì)玻璃棉不適用空調(diào)系統(tǒng)，發(fā)泡橡塑不適用船舶，有機(jī)復(fù)合板只能用于內(nèi)部，發(fā)泡鋁可用于空氣過(guò)流[2]。

3.3 建議

對(duì)噪聲進(jìn)行消聲降噪適用于高頻噪聲，但它是一種被動(dòng)處理方式，而且進(jìn)行安裝修護(hù)十分不便，不適用低頻噪聲。隨著技術(shù)的不斷更新和消聲產(chǎn)品成本的下降，在有源消聲方面也有了新的突破。有源消聲是利用電子技術(shù)產(chǎn)生和原來(lái)聲場(chǎng)相反的聲波進(jìn)行相互抵消的工作原理，具有體積小、易控制的優(yōu)點(diǎn)，適用于低頻噪聲的控制。因此，需要根據(jù)具體情況選擇合適的降噪技術(shù)，達(dá)到最佳優(yōu)化的目的。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在船舶空調(diào)系統(tǒng)離心風(fēng)機(jī)方面的降噪處理是十分重要的工作內(nèi)容。所以應(yīng)對(duì)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)、原理、設(shè)計(jì)、工作過(guò)程、檢修等多方面進(jìn)行考量，以達(dá)到降低噪聲的目的。根據(jù)本文分析得出在船舶空調(diào)系統(tǒng)離心機(jī)上，使用阻性消聲器最為有效，但需要選取適用的吸聲材料才能最大限度地降低噪聲，改善船舶環(huán)境。同時(shí)研發(fā)新的降噪技術(shù)、產(chǎn)品也是一種發(fā)展趨勢(shì)，可以更有效的與離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行配合使用。同時(shí)，可以保證機(jī)械的長(zhǎng)久使用，船舶人員工作生活的舒適度和環(huán)境保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫月秋.一種改進(jìn)后空調(diào)器單向閥的節(jié)能技術(shù)分析[J].電子制作，2017（17）：23.

[2] 萬(wàn)秀穎，張學(xué)良，傅素芳，等.面向大批量定制的產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)研究[J].機(jī)床與液壓，2015（5）：98-99.