船舶液壓設(shè)備噪聲污染的特點(diǎn)及控制措施探討

李智儒

摘? 要：船舶液壓設(shè)備在運(yùn)行過程中受到各種因素的影響會產(chǎn)生一定的噪聲，不同的噪聲等級會產(chǎn)生不同的危害，不僅會對其他設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，而且還會威脅到操作人員的身體健康，所以要根據(jù)噪聲的來源采取相應(yīng)的控制措施。文章首先闡述了船舶液壓設(shè)備噪聲污染的特點(diǎn)，然后對控制船舶液壓設(shè)備噪聲的措施進(jìn)行分析，為提高船舶運(yùn)行的安全性和可靠性創(chuàng)造了有利條件。

關(guān)鍵詞：船舶;液壓設(shè)備;噪聲;污染;控制措施

中圖分類號：U672? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）26-0135-02

Abstract： Ship hydraulic equipment will produce certain noise when it is affected by various factors， and different noise levels will produce different harm， which will not only have a certain impact on the normal operation of other equipment， but also threaten the health of operators;therefore， corresponding control measures should be taken according to the source of noise. This paper first expounds the characteristics of noise pollution of ship hydraulic equipment， and then analyzes the control measures of the noise of ship hydraulic equipment， which creates favorable conditions for improving the safety and reliability of ship operation.

Keywords： ship; hydraulic equipment; noise; pollution; control measures

在船舶機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中，有些較為精密的設(shè)備對機(jī)械傳動(dòng)的穩(wěn)定性有較高的要求，液壓傳動(dòng)設(shè)備不僅運(yùn)行平穩(wěn)，而且傳遞能力范圍大，操作簡便，所以在船舶中應(yīng)用較為廣泛。為了滿足船舶傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行需求，液壓系統(tǒng)和元件逐漸向高壓、高速和大容量的方向發(fā)展，由此也帶來了液壓系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲加劇的現(xiàn)象。國際海事組織對于船舶的噪聲等級有一定的限制，且不同的艙室有不同的噪聲等級限制。如果液壓設(shè)備的噪聲與其他設(shè)備的運(yùn)行頻率一致，由此而產(chǎn)生的共振會影響到其他設(shè)備運(yùn)行的安全性，并且噪聲等級過高也會對操作人員的身體健康產(chǎn)生不良影響。所以應(yīng)該對液壓傳動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生噪聲的原因進(jìn)行分析，進(jìn)而制定出相應(yīng)的控制措施，最大程度的降低噪聲等級或者消除噪聲，提高液壓設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性。

1 船舶液壓設(shè)備噪聲污染的特點(diǎn)

由于船舶液壓設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境比較特殊，所以液壓設(shè)備產(chǎn)生的噪聲也具有鮮明的特性，比如易傳播、噪聲強(qiáng)度高、生源多而密集等。由于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)體積小、重量輕、操作簡單且運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，所以在船舶中應(yīng)用較多，尤其是對于有特殊的船舶而言，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢更加明顯，但是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)對維護(hù)保養(yǎng)的要求也較高，所以要做好日常的維護(hù)保養(yǎng)工作。因?yàn)榇靶枰L期在水中航行，所以船舶上板架結(jié)構(gòu)的剛度和厚度相對陸上建筑物而言要低，船艙一般也是金屬薄殼結(jié)構(gòu)，阻尼的損耗因子較小。在這種環(huán)境下，安裝于鋼板、縱桁、橫梁等部位的液壓設(shè)備在產(chǎn)生噪聲時(shí)，極易產(chǎn)生傳播，且傳播距離較遠(yuǎn)。為了滿足船舶運(yùn)行的需求，船用液壓設(shè)備的功率在不斷增加，由此所產(chǎn)生的噪聲等級也相應(yīng)的提高。因?yàn)橐簤涸O(shè)備的噪聲源都來自主機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)等，而這些設(shè)備一般都集中布置在機(jī)艙內(nèi)，而受到周圍環(huán)境的影響，液壓設(shè)備產(chǎn)生的噪聲在狹小的空間中容易出現(xiàn)反射、衍射、繞射、散射和投射現(xiàn)象，這就導(dǎo)致噪聲出現(xiàn)混響和疊加效應(yīng)，噪聲強(qiáng)度進(jìn)一步加劇。噪聲的等級不同對其他設(shè)備和人體造成的危害也不同，對人體的危害主要有損傷聽力，影響神經(jīng)系統(tǒng)，影響情緒，影響正常的語言交流，反應(yīng)遲鈍等。對其他儀器設(shè)備的靈敏度產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致設(shè)備功能失效等。所以船舶液壓設(shè)備的噪聲污染具有較強(qiáng)的危害力，要根據(jù)噪聲形成的原因有針對性的采取控制措施。

2 船舶液壓設(shè)備噪聲污染的控制措施

一般對噪聲控制的方法主要從生源、傳播途徑和接受者保護(hù)三個(gè)方面采取相應(yīng)的措施，其中對生源的控制是效果最為明顯也是最根本的手段。通過對船舶液壓設(shè)備的噪聲生源進(jìn)行分析，生源主要有機(jī)械噪聲源和流體噪聲源兩種。機(jī)械噪聲源主要有液壓泵和液壓馬達(dá)、電動(dòng)機(jī)、液壓閥件、油箱和管路等，流體噪聲源主要有液壓泵、馬達(dá)、液壓閥件、油箱和管路等，下面主要對液壓設(shè)備中噪聲源的控制措施進(jìn)行分析。

2.1 電動(dòng)機(jī)的噪聲控制措施

電動(dòng)機(jī)是液壓系統(tǒng)中的核心組成部分，為液壓系統(tǒng)的運(yùn)行提供主要?jiǎng)恿?。電?dòng)機(jī)在處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的聲能較大，如果運(yùn)行環(huán)境對噪聲的等級要求較高，可以通過調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方式來實(shí)現(xiàn)，降低轉(zhuǎn)速后電動(dòng)機(jī)噪聲可明顯下降。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生較高的熱能，為了保證電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，就要使用風(fēng)扇來保證電動(dòng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境的通風(fēng)散熱，而風(fēng)扇在高速運(yùn)行時(shí)也會產(chǎn)生一定的噪聲。所以對電動(dòng)機(jī)的噪聲控制，除了降低轉(zhuǎn)速以及選用低噪聲電動(dòng)機(jī)外，還應(yīng)該改進(jìn)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)形式，盡量降低因?yàn)轱L(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲。

2.2 液壓泵和馬達(dá)的噪聲控制措施

液壓泵和馬達(dá)的噪聲有機(jī)械噪聲和流體噪聲兩種，在運(yùn)行過程中由于自身產(chǎn)生振動(dòng)也是噪聲源的重要原因。產(chǎn)生機(jī)械噪聲的原因主要是受力不均造成的，如果配流軸或者配流盤受到徑向或軸向不平衡力，就會產(chǎn)生機(jī)械摩擦而發(fā)出噪聲，在這種不平衡力超過一定的極限值時(shí)還會發(fā)生抱軸或者燒盤故障，從而引起更大的噪聲。為了控制機(jī)械噪聲，可在設(shè)計(jì)時(shí)利用徑向力相互抵消的作用來降低泵或馬達(dá)的徑向或軸向不平衡力，以此來降低機(jī)械摩擦產(chǎn)生的噪聲。壓力脈動(dòng)噪聲和配流噪聲是液壓泵和馬達(dá)流體噪聲的來源，可對徑向柱塞泵或馬達(dá)的定子內(nèi)曲線優(yōu)化設(shè)計(jì)來降低壓力脈動(dòng)噪聲，在配流盤或軸上設(shè)置預(yù)升壓、預(yù)卸壓的過渡槽可降低配流噪聲。液壓泵和馬達(dá)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式不同也會產(chǎn)生噪聲，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，通過對配流盤的改進(jìn)以及各組成零部件的優(yōu)化選用等，也可減少噪聲。

2.3 電動(dòng)機(jī)-液壓泵組的噪聲控制措施

在液壓設(shè)備的噪聲來源中，機(jī)械振動(dòng)也是產(chǎn)生噪聲的重要源頭，在整個(gè)系統(tǒng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，如果部件的配合不符合標(biāo)準(zhǔn)要求就會產(chǎn)生不平衡力，而這種不平衡力具有一定的周期性，在其帶動(dòng)下就會引起其他閥件的共鳴，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的噪聲輻射。為了減少電動(dòng)機(jī)-液壓泵組的振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，可采取相應(yīng)措施減少和控制振動(dòng)噪聲。調(diào)整電動(dòng)機(jī)和液壓泵安裝時(shí)的同軸度可減低振動(dòng)噪聲，可使用鐘型罩加橡膠面接觸式的聯(lián)軸器，能夠保證泵和電動(dòng)機(jī)輸出軸之間的同軸度，從而降低因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不合理而產(chǎn)生的不平衡激振力而帶來的振動(dòng)噪聲。使用隔振技術(shù)防止共振是降低振動(dòng)噪聲的方法之一，可在安裝底座之間裝設(shè)隔振器，電機(jī)泵組和外部鋼管件設(shè)置柔性接管，增加配重的方式，可改變振動(dòng)元器件間的阻抗，從而減少振動(dòng)的傳播。在選擇隔振器時(shí)，可根據(jù)電機(jī)泵組和底座的總重量來確定橡膠隔振器的型號和數(shù)量，根據(jù)電機(jī)泵組及底架的重心來設(shè)計(jì)減震器的布置形式。在壓油管的某一段使用柔性接管，可降低電機(jī)液壓泵組振動(dòng)的傳遞。根據(jù)設(shè)備的重量來增加配重，可改善機(jī)組的平衡性和重量的分布，以此提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少振動(dòng)噪聲。

2.4 液壓閥件的噪聲控制措施

液壓閥件是液壓系統(tǒng)中比較重要的零部件，根據(jù)安裝的位置不同也具有不同的功能，所以液壓閥的種類較多。在液壓閥件處產(chǎn)生的噪聲一般為在控制元件內(nèi)部流道中激振流場誘發(fā)的流體振動(dòng)和噪聲，同時(shí)還伴隨閥件共振而產(chǎn)生的噪聲。在液壓閥件中，溢流閥和節(jié)流閥因壓降較大，所以產(chǎn)生的噪聲也相對較大。在液壓系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于溢流和節(jié)流會造成一部分能量的損失，而損失的這部分能量就會轉(zhuǎn)化為熱量、振動(dòng)和噪聲，其中大多是由于流體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓差而形成的噪聲，一般在大功率液壓系統(tǒng)中的大通徑閥件中比較常見。所以對這類閥件的噪聲控制一般會選用帶有恒壓變量功能的容積調(diào)速泵控系統(tǒng)，由此來控制溢流閥或者節(jié)流閥的壓力和流量，減少因閥件而產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。此外，當(dāng)液壓閥的閥芯與其他振源的頻率相同或相近時(shí)，就會引起共振，從而導(dǎo)致振動(dòng)噪聲的產(chǎn)生。遇到這種情況時(shí)，通常都會對管路系統(tǒng)中的固有頻率進(jìn)行調(diào)整，或者調(diào)整控制閥的位置，以此來降低振動(dòng)噪聲。

2.5 液壓管路的噪聲控制措施

液壓管路的布置形式也會導(dǎo)致噪聲的產(chǎn)生，如果管路細(xì)長且死彎過多，而又沒有采取加固措施，在管路中的油液流速較高的情況下就會產(chǎn)生管路振動(dòng)和噪聲。對于這種現(xiàn)象，可以選擇管徑稍大一些的管路，在布置管路時(shí)盡量避免死彎，也可使用軟管進(jìn)行過渡，對管路進(jìn)行加固處理，固定時(shí)要控制好管路與支撐構(gòu)件及鄰近構(gòu)件的距離，并做好隔離措施，防止共振噪聲的產(chǎn)生。在關(guān)閉管路閥門時(shí)，由于管路內(nèi)流體速度過快，閥門關(guān)閉時(shí)間較短，就會導(dǎo)致液體與閥門在管內(nèi)形成液壓沖擊，從而產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲。為了減少液壓沖擊，可以對閥門關(guān)閉的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，通過延緩閥門關(guān)閉時(shí)間來減輕液體的沖擊力，也可在產(chǎn)生液壓沖擊的部位安裝蓄能器，通過吸收壓力波的方式來降低液壓沖擊產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。

3 結(jié)束語

液壓系統(tǒng)因其優(yōu)點(diǎn)較多，所以在船舶傳動(dòng)系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用。但是在液壓系統(tǒng)運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪聲也對船舶運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生了一定的危害，而液壓系統(tǒng)的噪聲來源以及傳播是一個(gè)較為復(fù)雜的問題。液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，液壓元件的結(jié)構(gòu)及加工制造質(zhì)量，液壓設(shè)備的安裝和維護(hù)等，都會導(dǎo)致噪聲的生成，所以對液壓系統(tǒng)的噪聲分析具有一定的難度。要想完全消除噪聲以及對其他設(shè)備產(chǎn)生的影響是不現(xiàn)實(shí)的，只能是通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、技術(shù)改進(jìn)和加強(qiáng)維護(hù)等手段，將噪聲及其危害降到最低，為船舶液壓設(shè)備的減震降噪提供參考。

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