船舶液壓設備噪聲污染的特點及控制措施探討

李智儒

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

關鍵詞：船舶;液壓設備;噪聲;污染;控制措施

中圖分類號：U672? ? ? ? ?文獻標志碼：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

在船舶機械設備運行過程中，有些較為精密的設備對機械傳動的穩定性有較高的要求，液壓傳動設備不僅運行平穩，而且傳遞能力范圍大，操作簡便，所以在船舶中應用較為廣泛。為了滿足船舶傳動系統的運行需求，液壓系統和元件逐漸向高壓、高速和大容量的方向發展，由此也帶來了液壓系統振動和噪聲加劇的現象。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。如果液壓設備的噪聲與其他設備的運行頻率一致，由此而產生的共振會影響到其他設備運行的安全性，并且噪聲等級過高也會對操作人員的身體健康產生不良影響。所以應該對液壓傳動設備產生噪聲的原因進行分析，進而制定出相應的控制措施，最大程度的降低噪聲等級或者消除噪聲，提高液壓設備運行的平穩性。

1 船舶液壓設備噪聲污染的特點

由于船舶液壓設備的運行環境比較特殊，所以液壓設備產生的噪聲也具有鮮明的特性，比如易傳播、噪聲強度高、生源多而密集等。由于液壓傳動系統體積小、重量輕、操作簡單且運行平穩等優點，所以在船舶中應用較多，尤其是對于有特殊的船舶而言，液壓傳動系統的優勢更加明顯，但是液壓傳動系統對維護保養的要求也較高，所以要做好日常的維護保養工作。因為船舶需要長期在水中航行，所以船舶上板架結構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構，阻尼的損耗因子較小。在這種環境下，安裝于鋼板、縱桁、橫梁等部位的液壓設備在產生噪聲時，極易產生傳播，且傳播距離較遠。為了滿足船舶運行的需求，船用液壓設備的功率在不斷增加，由此所產生的噪聲等級也相應的提高。因為液壓設備的噪聲源都來自主機、發電機、風機等，而這些設備一般都集中布置在機艙內，而受到周圍環境的影響，液壓設備產生的噪聲在狹小的空間中容易出現反射、衍射、繞射、散射和投射現象，這就導致噪聲出現混響和疊加效應，噪聲強度進一步加劇。噪聲的等級不同對其他設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，影響神經系統，影響情緒，影響正常的語言交流，反應遲鈍等。對其他儀器設備的靈敏度產生干擾，導致設備功能失效等。所以船舶液壓設備的噪聲污染具有較強的危害力，要根據噪聲形成的原因有針對性的采取控制措施。

2 船舶液壓設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三個方面采取相應的措施，其中對生源的控制是效果最為明顯也是最根本的手段。通過對船舶液壓設備的噪聲生源進行分析，生源主要有機械噪聲源和流體噪聲源兩種。機械噪聲源主要有液壓泵和液壓馬達、電動機、液壓閥件、油箱和管路等，流體噪聲源主要有液壓泵、馬達、液壓閥件、油箱和管路等，下面主要對液壓設備中噪聲源的控制措施進行分析。

2.1 電動機的噪聲控制措施

電動機是液壓系統中的核心組成部分，為液壓系統的運行提供主要動力。電動機在處于高負荷運轉狀態時所產生的聲能較大，如果運行環境對噪聲的等級要求較高，可以通過調整電動機轉速的方式來實現，降低轉速后電動機噪聲可明顯下降。在電動機運行時會產生較高的熱能，為了保證電動機的安全運行，就要使用風扇來保證電動機運行環境的通風散熱，而風扇在高速運行時也會產生一定的噪聲。所以對電動機的噪聲控制，除了降低轉速以及選用低噪聲電動機外，還應該改進風扇的設計形式，盡量降低因為風扇轉動產生的噪聲。

2.2 液壓泵和馬達的噪聲控制措施

液壓泵和馬達的噪聲有機械噪聲和流體噪聲兩種，在運行過程中由于自身產生振動也是噪聲源的重要原因。產生機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，就會產生機械摩擦而發出噪聲，在這種不平衡力超過一定的極限值時還會發生抱軸或者燒盤故障，從而引起更大的噪聲。為了控制機械噪聲，可在設計時利用徑向力相互抵消的作用來降低泵或馬達的徑向或軸向不平衡力，以此來降低機械摩擦產生的噪聲。壓力脈動噪聲和配流噪聲是液壓泵和馬達流體噪聲的來源，可對徑向柱塞泵或馬達的定子內曲線優化設計來降低壓力脈動噪聲，在配流盤或軸上設置預升壓、預卸壓的過渡槽可降低配流噪聲。液壓泵和馬達的結構設計形式不同也會產生噪聲，所以在設計時，通過對配流盤的改進以及各組成零部件的優化選用等，也可減少噪聲。

2.3 電動機-液壓泵組的噪聲控制措施

在液壓設備的噪聲來源中，機械振動也是產生噪聲的重要源頭，在整個系統高速運轉的過程中，如果部件的配合不符合標準要求就會產生不平衡力，而這種不平衡力具有一定的周期性，在其帶動下就會引起其他閥件的共鳴，從而產生較強的噪聲輻射。為了減少電動機-液壓泵組的振動產生的噪聲，可采取相應措施減少和控制振動噪聲。調整電動機和液壓泵安裝時的同軸度可減低振動噪聲，可使用鐘型罩加橡膠面接觸式的聯軸器，能夠保證泵和電動機輸出軸之間的同軸度，從而降低因為結構不合理而產生的不平衡激振力而帶來的振動噪聲。使用隔振技術防止共振是降低振動噪聲的方法之一，可在安裝底座之間裝設隔振器，電機泵組和外部鋼管件設置柔性接管，增加配重的方式，可改變振動元器件間的阻抗，從而減少振動的傳播。在選擇隔振器時，可根據電機泵組和底座的總重量來確定橡膠隔振器的型號和數量，根據電機泵組及底架的重心來設計減震器的布置形式。在壓油管的某一段使用柔性接管，可降低電機液壓泵組振動的傳遞。根據設備的重量來增加配重，可改善機組的平衡性和重量的分布，以此提高系統的穩定性，減少振動噪聲。

2.4 液壓閥件的噪聲控制措施

液壓閥件是液壓系統中比較重要的零部件，根據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。在液壓閥件處產生的噪聲一般為在控制元件內部流道中激振流場誘發的流體振動和噪聲，同時還伴隨閥件共振而產生的噪聲。在液壓閥件中，溢流閥和節流閥因壓降較大，所以產生的噪聲也相對較大。在液壓系統運行過程中，由于溢流和節流會造成一部分能量的損失，而損失的這部分能量就會轉化為熱量、振動和噪聲，其中大多是由于流體在流動時產生的壓差而形成的噪聲，一般在大功率液壓系統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速泵控系統，由此來控制溢流閥或者節流閥的壓力和流量，減少因閥件而產生的振動和噪聲。此外，當液壓閥的閥芯與其他振源的頻率相同或相近時，就會引起共振，從而導致振動噪聲的產生。遇到這種情況時，通常都會對管路系統中的固有頻率進行調整，或者調整控制閥的位置，以此來降低振動噪聲。

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致噪聲的產生，如果管路細長且死彎過多，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生管路振動和噪聲。對于這種現象，可以選擇管徑稍大一些的管路，在布置管路時盡量避免死彎，也可使用軟管進行過渡，對管路進行加固處理，固定時要控制好管路與支撐構件及鄰近構件的距離，并做好隔離措施，防止共振噪聲的產生。在關閉管路閥門時，由于管路內流體速度過快，閥門關閉時間較短，就會導致液體與閥門在管內形成液壓沖擊，從而產生較大的振動和噪聲。為了減少液壓沖擊，可以對閥門關閉的時間進行調整，通過延緩閥門關閉時間來減輕液體的沖擊力，也可在產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生的振動和噪聲。

3 結束語

液壓系統因其優點較多，所以在船舶傳動系統中發揮了重要的作用。但是在液壓系統運行過程中所產生的噪聲也對船舶運行的安全性和穩定性產生了一定的危害，而液壓系統的噪聲來源以及傳播是一個較為復雜的問題。液壓系統的設計方式，液壓元件的結構及加工制造質量，液壓設備的安裝和維護等，都會導致噪聲的生成，所以對液壓系統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備產生的影響是不現實的，只能是通過優化設計、技術改進和加強維護等手段，將噪聲及其危害降到最低，為船舶液壓設備的減震降噪提供參考。

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