船舶空調(diào)器室內(nèi)離心風(fēng)機的降噪技術(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，需要對船舶空調(diào)器室內(nèi)離心風(fēng)機的噪聲進行降噪處理，本文將從空調(diào)系統(tǒng)、離心機、噪聲來源等方面進行分析，找到適用的降噪技術(shù)和途徑，從而實現(xiàn)對噪聲的有效控制。

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

中圖分類號：TH432? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：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。我國在噪聲污染方面投入了較大資金進行控制研究，并制定了相關(guān)的場所噪聲標(biāo)準(zhǔn)。對于船舶來說，國際海事組織也對船舶的工作環(huán)境有一定的要求。為了保護海洋環(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，同時在實際的空調(diào)工作中也凸顯出諸多問題，例如：空調(diào)的噪聲;冷熱分布不均;系統(tǒng)可靠性問題等等。離心風(fēng)機是一個較為大量應(yīng)用的機械設(shè)備，是一個通風(fēng)系統(tǒng)，為船舶空調(diào)的循環(huán)通風(fēng)提供動力，所以離心風(fēng)機的工作十分重要，但其工作時所產(chǎn)生的噪聲，給船員帶來十分大的傷害[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)工作時有兩個閉路循環(huán)。一個是壓縮機從蒸發(fā)器吸入氣體進行壓縮后排出，經(jīng)過冷凝器變成液體，再經(jīng)過閥節(jié)流進行降壓處理變成制冷劑，最后又被壓縮機吸收，如此循環(huán)工作。另一個是新風(fēng)和回風(fēng)在空調(diào)器內(nèi)混合后，經(jīng)過加濕器、加熱器、過濾器、抽風(fēng)機等重回空調(diào)器進行分配。然后通過各管道進入艙室，經(jīng)過回風(fēng)管再次混合，如此循環(huán)工作。

船用間接式中央空調(diào)工作時有3個閉路循環(huán)。一個是壓縮機吸入制冷劑進行壓縮后排出，通過冷凝器變成液體。通過閥節(jié)流進行降溫，進入蒸發(fā)器，使冷媒介質(zhì)變成低溫介質(zhì)，再被壓縮機吸入循環(huán)工作。另一個是空氣在熱交換盤管中形成高溫冷媒介質(zhì)，通過冷媒水泵、蒸發(fā)器與制冷劑交換，形成冷媒介質(zhì)循環(huán)工作。第三個是新風(fēng)和回風(fēng)混合后經(jīng)過蒸發(fā)器、負離子發(fā)生器、抽風(fēng)機等進行空氣分配，通過各管道進入艙室，經(jīng)過回風(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、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)機工作原理

離心風(fēng)機在物理學(xué)上運用的是把動能轉(zhuǎn)化為勢能的原理，在實際工作中是一個葉輪的高速旋轉(zhuǎn)將氣流加速的過程，其作用是處理氣體。離心風(fēng)機是一種流體機械，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)機品質(zhì)的好壞有三個評價指標(biāo)：流量、靜壓和噪聲。風(fēng)機在工作過程中會產(chǎn)生噪音，而且隨著工作量的加強，問題會越來越嚴(yán)重，極大影響人們的工作生活。其噪聲主要來源于空氣動力、機械和電磁。這就需要降噪技術(shù)的應(yīng)用，不僅有益于人們的健康，而且可以減少對設(shè)備的損害，進行環(huán)境保護。

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

3.1 離心風(fēng)機噪聲產(chǎn)生有多方面因素

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

3.2 離心風(fēng)機的降噪技術(shù)及途徑

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

（1）離心風(fēng)機主動降噪技術(shù)。

對離心風(fēng)機的結(jié)構(gòu)進行改變，對氣動噪聲進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，在對電機進行選擇設(shè)計選擇時，要側(cè)重電機噪聲的控制。電機噪聲的產(chǎn)生與頻段和剛度有關(guān)，因此對電機出現(xiàn)故障而產(chǎn)生噪聲進行返修時，可以考慮電機定子、轉(zhuǎn)子等方面因素。

（2）離心風(fēng)機被動降噪技術(shù)。

被動降噪技術(shù)就是通過吸聲和隔音材料在聲波傳播時完成。對空氣氣流所產(chǎn)生的噪聲，可選用消聲器進行降噪。離心機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)化為熱能的原理達到消聲的目的。阻性消聲器對中高頻噪聲有良好作用，對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)。

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

3.3 建議

對噪聲進行消聲降噪適用于高頻噪聲，但它是一種被動處理方式，而且進行安裝修護十分不便，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)生和原來聲場相反的聲波進行相互抵消的工作原理，具有體積小、易控制的優(yōu)點，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)，達到最佳優(yōu)化的目的。

4? 結(jié)語

綜上所述，在船舶空調(diào)系統(tǒng)離心風(fēng)機方面的降噪處理是十分重要的工作內(nèi)容。所以應(yīng)對離心風(fēng)機進行結(jié)構(gòu)、原理、設(shè)計、工作過程、檢修等多方面進行考量，以達到降低噪聲的目的。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。同時研發(fā)新的降噪技術(shù)、產(chǎn)品也是一種發(fā)展趨勢，可以更有效的與離心風(fēng)機進行配合使用。同時，可以保證機械的長久使用，船舶人員工作生活的舒適度和環(huán)境保護。

參考文獻

[1] 孫月秋.一種改進后空調(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)計技術(shù)研究[J].機床與液壓，2015（5）：98-99.