船用艙室通風(fēng)降噪方法探究

王靜超

（廣船國(guó)際技術(shù)中心）

0 前言

隨著MSC.337(91)號(hào)決議《船上噪音等級(jí)規(guī)則》的生效，對(duì)船舶艙室噪音的設(shè)計(jì)有了更高的要求，醫(yī)院房間噪音極限值由原來(lái)的60db提高到55db。

TORM11.4萬(wàn)噸原油/成品油船是決議生效后設(shè)計(jì)的船型，需要滿足最新的噪音要求。設(shè)計(jì)階段完成的《噪音計(jì)算預(yù)估報(bào)告》顯示該船型的“醫(yī)院”艙室噪音能夠滿足法規(guī)要求。但在2017年底的航行試驗(yàn)中噪音實(shí)測(cè)達(dá)到了59.6db，超出法規(guī)極限值4.6db。因此，需要探究噪聲超標(biāo)的原因并提出降噪方法。

1 原因分析

根據(jù)《噪音計(jì)算預(yù)估報(bào)告》的推薦，設(shè)計(jì)之初，已經(jīng)將醫(yī)院房間的地板做成阻尼減噪敷料，巖棉壁板和天花做成了彈性連接。從船舶建造后期修改的方便性來(lái)講，修改通風(fēng)的工作量遠(yuǎn)小于敷料、木作等[1]。因此，通過(guò)調(diào)查和分析，確定了以下可能原因：

1.1 通風(fēng)管氣流噪聲過(guò)高

通過(guò)查閱風(fēng)管制作圖、《居住區(qū)通風(fēng)管布置圖》，醫(yī)院抽風(fēng)管采用的是單層螺旋風(fēng)管，管徑分別為R100、R125、R160，對(duì)應(yīng)的抽風(fēng)量分別為72m3/h，272m3/h和672m3/h，通過(guò)計(jì)算，三段螺旋風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)量流速分別為：

根據(jù)《船舶設(shè)計(jì)手冊(cè)》降低通風(fēng)系統(tǒng)噪聲的描述“風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速V＜25m/s時(shí)，空氣流速對(duì)噪聲的影響不大”，各段風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速滿足此要求，并且符合常規(guī)抽風(fēng)風(fēng)管風(fēng)速不超過(guò)10m/s的設(shè)計(jì)原則[2]。因此，本船通風(fēng)管氣流噪音不存在過(guò)高情況，風(fēng)管氣流不是產(chǎn)生噪音過(guò)高的要因。

1.2 風(fēng)柵開(kāi)口距離風(fēng)機(jī)太近

經(jīng)過(guò)查閱醫(yī)院管道風(fēng)機(jī)的相關(guān)信息發(fā)現(xiàn)，該風(fēng)機(jī)管道內(nèi)的噪音值為69dB(A)(如圖2），管道內(nèi)的噪音高于醫(yī)院噪音要求的55dB(A)。在對(duì)《居住區(qū)通風(fēng)管布置圖》分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，見(jiàn)圖1所示，醫(yī)院抽風(fēng)系統(tǒng)的其中一個(gè)風(fēng)柵距離管道風(fēng)機(jī)較近，管道風(fēng)機(jī)的噪音是否會(huì)經(jīng)過(guò)風(fēng)柵口傳遞到室內(nèi)，我們對(duì)該型船進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量。

圖1 醫(yī)院通風(fēng)布置

圖2 EK200M風(fēng)機(jī)及管道信息表圖

風(fēng)柵距離風(fēng)機(jī)1.7米，用一段直管風(fēng)管連接，在測(cè)試條件下關(guān)閉風(fēng)機(jī)時(shí)艙室噪音54.3dB(A)，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)時(shí)艙室噪音59.6dB(A)，超標(biāo)約4.6dB(A)。且當(dāng)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟時(shí)，距離風(fēng)機(jī)較遠(yuǎn)的風(fēng)柵出口噪音與房間噪音值接近，靠近風(fēng)機(jī)較近的風(fēng)柵出風(fēng)口噪聲約為63.8dB(A)。事實(shí)證明，靠近風(fēng)機(jī)的風(fēng)柵將管道風(fēng)機(jī)內(nèi)部的噪音通過(guò)“過(guò)短的路徑”傳遞到了艙室內(nèi)。

因此，風(fēng)柵開(kāi)口距離風(fēng)機(jī)太近為主要原因。

1.3 其他艙室經(jīng)過(guò)醫(yī)院的風(fēng)管、風(fēng)機(jī)氣流噪聲超標(biāo)

根據(jù)《居住區(qū)通風(fēng)管布置圖》（圖1），與醫(yī)院相鄰的“213高級(jí)船員餐廳”的抽風(fēng)方形風(fēng)管穿過(guò)了醫(yī)院排到艙外，且其抽風(fēng)機(jī)也布置在醫(yī)院的艙室上方。

通過(guò)調(diào)查相應(yīng)風(fēng)管的制作圖紙，方形風(fēng)管單邊長(zhǎng)度分別為200mm和300mm，對(duì)應(yīng)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《矩形風(fēng)管設(shè)計(jì)和制作要求》，屬于L≤600的等級(jí)，因此風(fēng)管采用0.75mm厚的鍍鋅鋼板滿足要求，見(jiàn)表1所示。

表1 矩形風(fēng)管材質(zhì)及厚度的選用

確認(rèn)了風(fēng)管的材質(zhì)和厚度，再根據(jù)《船舶設(shè)計(jì)手冊(cè)》“通風(fēng)系統(tǒng)噪聲控制”要求，確認(rèn)風(fēng)管氣流噪聲是否過(guò)高。按照《居住區(qū)通風(fēng)管布置圖》高級(jí)船員餐廳的抽風(fēng)量為998m3/h,則可計(jì)算出流經(jīng)該管路的風(fēng)速為：

進(jìn)而計(jì)算出氣流噪聲功率級(jí)為L(zhǎng)w=34.5dB(A)。另外，經(jīng)過(guò)核實(shí)了“高級(jí)船員餐廳”抽風(fēng)機(jī)為EKD250M-EC的管道風(fēng)機(jī)，其性能曲線、噪音參數(shù)等數(shù)值，如圖3所示。該風(fēng)機(jī)的外界噪聲值為46dB(A),風(fēng)管氣流噪聲31.5dB(A)，都低于房間55 dB(A)的噪聲要求。

圖3 EKD250M風(fēng)機(jī)及管道信息表

因此，過(guò)路管、風(fēng)機(jī)噪音不存在超標(biāo)情況，過(guò)路管和風(fēng)機(jī)噪音大不是主要原因。

1.4 百葉窗風(fēng)速太高

通過(guò)查閱圖紙發(fā)現(xiàn)，醫(yī)院設(shè)置了兩個(gè)百葉窗，分別為“醫(yī)院抽風(fēng)百葉窗”為M250x350，“高級(jí)船員餐廳抽風(fēng)百葉窗”M250X350，兩個(gè)百葉窗都布置在醫(yī)院右壁上，如圖1所示。

經(jīng)過(guò)計(jì)算兩個(gè)百葉窗的通風(fēng)風(fēng)速：

201百葉窗風(fēng)速：

213百葉窗風(fēng)速：

從計(jì)算結(jié)果可以看出，高級(jí)船員餐廳抽風(fēng)百葉窗的通風(fēng)風(fēng)速不滿足常規(guī)“艙室百葉窗風(fēng)速不超過(guò)3.5m/s”的要求，百葉窗風(fēng)速過(guò)高產(chǎn)生的噪音會(huì)通過(guò)連接的風(fēng)管對(duì)醫(yī)院的噪音產(chǎn)生疊加效應(yīng)，船上通過(guò)關(guān)閉213房間風(fēng)機(jī)及抽風(fēng)百葉窗后，測(cè)試201醫(yī)院的噪聲值，降低了2.1dB（A）。因此，百葉窗風(fēng)速太高也是主要原因。

2 解決方案

2.1 降低風(fēng)機(jī)噪音

管道風(fēng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，是根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)壓對(duì)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的選型使用，不會(huì)根據(jù)某個(gè)特殊要求進(jìn)行修改，所以不能采取對(duì)原風(fēng)機(jī)進(jìn)行降噪來(lái)處理；

另外，管道風(fēng)機(jī)的內(nèi)部噪音是各類型風(fēng)機(jī)里面控制最為出色的，不同型號(hào)之間的內(nèi)部噪音差別不大，更換更大風(fēng)量的型號(hào)來(lái)降低轉(zhuǎn)速以達(dá)到降低噪音的目的會(huì)造成資源的浪費(fèi)，且收效不明顯。

2.2 增大風(fēng)柵與風(fēng)機(jī)距離

之前的測(cè)試標(biāo)明，出風(fēng)口與風(fēng)機(jī)之間的距離長(zhǎng)短會(huì)影響到出風(fēng)口傳遞風(fēng)機(jī)噪音的效果，換言之，可以通過(guò)增大出風(fēng)口與風(fēng)機(jī)之間的距離，來(lái)減少噪音的傳遞。但是根據(jù)通風(fēng)布置圖中，風(fēng)柵在房間中的位置，由于結(jié)構(gòu)、電纜通道和其他管路的限制，在醫(yī)院上方通過(guò)增加風(fēng)管風(fēng)機(jī)與風(fēng)柵距離的方案較難以實(shí)施，且風(fēng)量損失嚴(yán)重。

2.3 增加消音器

根據(jù)風(fēng)機(jī)的性能曲線和參數(shù)，當(dāng)風(fēng)機(jī)中頻帶在250Hz時(shí)管道噪聲最高，此間頻率下的風(fēng)機(jī)管道噪音為67dB(A)，據(jù)此選擇對(duì)應(yīng)的消音器，如圖4所示。

圖4 消音器信息

通過(guò)之前的檢測(cè)，風(fēng)柵出風(fēng)口噪聲約為63.8 dB(A)，按照《船舶設(shè)計(jì)手冊(cè)》“通風(fēng)系統(tǒng)末端噪聲級(jí)要比規(guī)定艙室噪聲級(jí)低5dB(A)，即使艙室中再有其他噪聲時(shí)，也不會(huì)使艙室噪聲超過(guò)規(guī)定值”的原則，計(jì)算出需要降低噪音的程度，即，63.8-55-5=13.8dB(A)。因此選擇160-900規(guī)格的消音器，預(yù)計(jì)降低噪音值為16dB(A)。修改后的醫(yī)院抽風(fēng)風(fēng)管布置如圖5所示。

圖5 修改后AM模型

消音器安裝完成后，在高級(jí)船員餐廳抽風(fēng)機(jī)未啟動(dòng)的情況下，對(duì)該房間的噪音進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，噪音值為51.2dB(A)，達(dá)到了55dB(A)的要求。

2.4 增大百葉窗的通風(fēng)面積

按照艙室百葉窗風(fēng)速不超過(guò)3.5m/s的要求，對(duì)高級(jí)船員餐廳抽風(fēng)百葉窗的大小進(jìn)行重新計(jì)算和選型。

計(jì)算百葉窗通風(fēng)面積:

又根據(jù)CB/T749-1997標(biāo)準(zhǔn)《固定鋼質(zhì)百葉窗》中的尺寸要求，選擇百葉窗M300mm×400mm，通風(fēng)面積0.12m2。

通過(guò)增大百葉窗的通風(fēng)面積，達(dá)到了降低了百葉窗的通風(fēng)風(fēng)速的目的。

2.5 改變風(fēng)管形式，并增加消音管

根據(jù)《船舶設(shè)計(jì)手冊(cè)》——“在層高允許的前提下，盡量采用圓截面風(fēng)管，因?yàn)樵谙嗤髁織l件下，矩形風(fēng)管比圓截面風(fēng)管周圍噪聲高20dB～25 dB”，擬將高級(jí)船員房間經(jīng)過(guò)醫(yī)院的抽風(fēng)管由方形風(fēng)管改為單層螺旋風(fēng)管。

首先，計(jì)算出合理的螺旋風(fēng)管大小，該風(fēng)管的通風(fēng)量為998+170=1168m3/h，因此，選擇R200的單層螺旋風(fēng)管，風(fēng)速為10.3m/s，偏高，選擇R250的單層螺旋風(fēng)管，風(fēng)速為6.6m/s。

然后，調(diào)查層高是否滿足要求，即醫(yī)院天花距離結(jié)構(gòu)之間的空間是否充足。經(jīng)調(diào)查AM模型和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，如圖6，天花與結(jié)構(gòu)“小梁”之間的距離約為500mm，空間高度滿足螺旋風(fēng)管布置條件，將方形風(fēng)管替換成螺旋風(fēng)管，如圖7所示。

圖6 天花與結(jié)構(gòu)距離

圖7 替換后風(fēng)管模型

2.6 在螺旋風(fēng)管上增加消音器

根據(jù)前文所描述的消音器的選擇方法，當(dāng)風(fēng)機(jī)中頻帶在250Hz時(shí)管道噪聲最高，此間頻率下的風(fēng)機(jī)管道噪音為67dB(A)，選擇250-900規(guī)格的消音器，預(yù)計(jì)降低噪音值為13dB(A)。

實(shí)船安裝完畢后，啟動(dòng)高級(jí)船員餐廳抽風(fēng)機(jī)，測(cè)試醫(yī)院的噪音值為51dB(A)，低于55dB(A)的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

貨船上的醫(yī)院布置，一般位于A甲板。其噪音經(jīng)常會(huì)受到上甲板空調(diào)器和A甲板廚房或餐廳抽風(fēng)機(jī)的影響。因此，在設(shè)計(jì)初期，最優(yōu)方案是將醫(yī)院遠(yuǎn)離以上處所[5]。若布置很難避免，可以借鑒本文方法對(duì)醫(yī)院進(jìn)行降噪處理。