淺析船舶動力系統(tǒng)隔振器的安裝和調(diào)試

潘碩

摘要：在船舶當(dāng)中，動力系統(tǒng)在運(yùn)行過程可能產(chǎn)生噪音，同時，動力系統(tǒng)也是船舶噪聲主要來源，可使用隔振裝置控制振動噪聲。下文對隔振裝置原理做出介紹，并對船舶動力系統(tǒng)的裝置特點(diǎn)展開分析，明確系統(tǒng)的安全保護(hù)機(jī)制，結(jié)合實(shí)例驗(yàn)證隔振裝置的使用效果，最后對于隔振裝置安裝與調(diào)試方法加以說明。

關(guān)鍵詞：船舶;動力系統(tǒng);隔振器;安裝;調(diào)試

中圖分類號：U661.39? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0127-02

0? 引言

部分船舶的動力系統(tǒng)使用過程沒有正確安裝和調(diào)試隔振裝置，致使船舶動力系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生巨大噪音，如果難以控制，就會引發(fā)船舶其他零件出現(xiàn)高頻振動現(xiàn)象，長期下去，引發(fā)船舶故障，削弱船舶的動力性能。因此，為保證船舶運(yùn)行穩(wěn)定性，需要對于隔振裝置特點(diǎn)及使用過程進(jìn)行分析，明確安裝和調(diào)試方式十分重要。

1? 隔振裝置的原理介紹

以氣囊式隔振裝置為例，其組成部分如下：第一，隔振裝置的子系統(tǒng);第二，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng);第三，智能控制系統(tǒng);第四，應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)。工作原理為：裝置系統(tǒng)通過合理布置氣囊隔振器，支持動力系統(tǒng)的裝置推進(jìn)，并將振動隔離。狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部有多個傳感器，包括溫度、壓力、位移、傾角等傳感器，可對動力裝置運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行推算，并對隔振裝置的運(yùn)行狀態(tài)展開全面監(jiān)測。智能控制系統(tǒng)組成部分包括電磁閥、控制器等，能夠調(diào)節(jié)氣囊裝置。使用應(yīng)急保護(hù)系統(tǒng)，能夠通過液壓閥、限位保護(hù)等裝置，保證隔振裝置處于極端工況之下的剛性固定狀態(tài)良好，使裝置和軸系處于對中狀態(tài)[1]。

2? 船舶動力系統(tǒng)裝置特點(diǎn)分析

2.1 柴油機(jī)特點(diǎn)

在船舶運(yùn)行期間如果柴油機(jī)出現(xiàn)劇烈振動，就會影響船體整體穩(wěn)定性，為解決由于柴油機(jī)問題導(dǎo)致的噪音現(xiàn)象，應(yīng)該按照柴油機(jī)特點(diǎn)，增強(qiáng)其對氣體壓力，并將振動向不同裝置當(dāng)中分散，降低噪音問題。應(yīng)該按照柴油機(jī)特點(diǎn)對其進(jìn)行安裝與調(diào)試，才能強(qiáng)化其抗振動能力，讓不同裝置、發(fā)電機(jī)組能夠產(chǎn)生連續(xù)的動力與慣性，將裝置、機(jī)械等音量控制到最低。重點(diǎn)在柴油機(jī)在啟動后推進(jìn)部分，即可使齒輪箱轉(zhuǎn)動，有助于對裝置的振動次數(shù)進(jìn)行控制。由于柴油機(jī)傳動、隔音、振動等性能優(yōu)越，因此可按照其上述特點(diǎn)對其展開安裝與調(diào)試，以達(dá)到良好的隔音和消音功效。

2.2 氣囊裝置特點(diǎn)

船舶的動力裝置當(dāng)中，氣囊裝置特點(diǎn)如下：第一，隔振結(jié)構(gòu)的體積相對較小、振頻低，而且承載力大，所以如果使用氣囊裝置，將其安裝在船體當(dāng)中以后，并啟動動力裝置，如果聽不到聲響，就代表氣囊裝置起到了良好的隔振功能。當(dāng)船舶高速行駛時，氣囊裝置也可阻隔動力傳動噪音，使其停留于氣囊之內(nèi)?？梢?，氣囊的應(yīng)用有助于動力系統(tǒng)噪音的控制。對于氣囊裝置安裝、調(diào)試相對容易，因此隔振器的實(shí)用性較強(qiáng)，通過調(diào)試還能將隔振效果有效提升。第二，該裝置穩(wěn)定性良好，在智能隔音或者隔振等裝置安裝以后，不會受到船體顛簸因素對于其隔振性能產(chǎn)生影響，由于氣囊隔振器可穩(wěn)定存在于船體當(dāng)中，并且承載力強(qiáng)，對比于普通氣囊，此裝置的硬度是普通氣囊裝置的3倍，因此，可利用該裝置控制船舶動力系統(tǒng)產(chǎn)生的噪音。

3? 隔振系統(tǒng)安全保護(hù)機(jī)制

隔振裝置的順利應(yīng)用，重點(diǎn)在于處于異常狀態(tài)下動力系統(tǒng)、軸系對中能夠安全運(yùn)行。因此，需要建立保護(hù)機(jī)制，才能適時和分級將保護(hù)措施啟動，提高隔振裝置運(yùn)行可靠性。第一，裝置運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，可通過傳感器獲取位移、壓力、船舶擺動角度、動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)速等信息，對于隔振裝置運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并建立觀測模型，對于電感器、氣囊隔振器或者電磁閥是否出現(xiàn)異常問題進(jìn)行診斷，評估隔振裝置、動力系統(tǒng)安全性，將應(yīng)急保護(hù)啟動，向上級控制管理中心發(fā)送報(bào)警信息，采取維護(hù)操作措施。第二，氣囊隔振器的實(shí)效重構(gòu)，如果氣囊裝置因?yàn)楣苈访芊馐艿狡茐膶?dǎo)致漏氣問題嚴(yán)重，就會降低其承載能力，使動力系統(tǒng)對中出現(xiàn)問題，此時，可借助控制系統(tǒng)對于隔振裝置展開重構(gòu)，并剔除存在故障的氣囊，按照裝置重量對于剩余氣囊合理分配，確保裝置、軸系始終處于對中狀態(tài)，保證隔振裝置能夠有效運(yùn)行。第三，極端情況下應(yīng)急保護(hù)，如果船舶行駛過程出現(xiàn)劇烈傾斜現(xiàn)象，能夠?qū)?yīng)急保護(hù)系統(tǒng)啟動，對于裝置展開剛性固定，保證裝置安全運(yùn)行。若極端情況逐漸被解除以后，保護(hù)系統(tǒng)就能自動退出，讓氣囊隔振器始終處于彈性支撐的良好狀態(tài)。分級保護(hù)系統(tǒng)主要由液壓閥、限位保護(hù)等裝置組成，裝置圖如圖1所示。

處于正常狀態(tài)下，限位保護(hù)、動力等裝置存在間隙，可防止裝置相互接觸導(dǎo)致的“聲短路”問題，在應(yīng)急保護(hù)啟動以后，限位保護(hù)可讓動力裝置產(chǎn)生剛性固定，維持軸系對中狀態(tài)良好。

4? 隔振系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 案例介紹

為判斷隔振裝置的技術(shù)性能，本研究選擇重量10t直流電動機(jī)，功率200kW，對于船舶動力系統(tǒng)進(jìn)行模擬，對于12個承載力1t氣囊隔振器設(shè)置傾斜角為30°的支撐電機(jī)，各氣囊在運(yùn)行時能夠承受的均荷載力10kN，將電機(jī)、隔振系統(tǒng)同時設(shè)置在試驗(yàn)平臺之上，對于船舶的航行狀態(tài)進(jìn)行模擬。試驗(yàn)過程通過監(jiān)測對中姿態(tài)的方式展開對中測量，測量出水平偏移、豎直偏移結(jié)果。

4.2 對中姿態(tài)試驗(yàn)

從氣囊的氣壓為0的狀態(tài)下展開控制，對于氣囊的充氣和放氣等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，直到動力系統(tǒng)、軸系二者達(dá)到對中狀態(tài)為止，對于氣囊的荷載進(jìn)行優(yōu)化。受到動力系統(tǒng)的影響，將偏離對中的極限值設(shè)定在0.5mm，超出此標(biāo)準(zhǔn)之后，系統(tǒng)即可對其展開自動化控制，并且在10s之內(nèi)，能夠?qū)⑵浠謴?fù)在0.5mm之內(nèi)，進(jìn)而獲得氣囊的氣壓、理論最佳氣壓二者相差10%內(nèi)，使隔振裝置的荷載狀態(tài)分布均勻。

4.3 穩(wěn)定性試驗(yàn)

為判斷氣囊裝置處于船舶的運(yùn)動狀態(tài)之下，仍然能夠穩(wěn)定運(yùn)行，可對船舶的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，并對動力裝置對中狀態(tài)展開測量與檢測。試驗(yàn)表明，對于隔振器的剛度、安裝位置等展開優(yōu)化和調(diào)試，能夠使對中量始終處于聯(lián)軸器位移的補(bǔ)償能力的范圍之內(nèi)。利用此試驗(yàn)，能夠準(zhǔn)確判斷出船舶航行時處于大角度擺動的狀態(tài)之下，對中量良好，可以此為依據(jù)展開隔振裝置位移值的計(jì)算，并對隔振系統(tǒng)進(jìn)行合理安裝。

4.4 結(jié)果分析

試驗(yàn)過程使動力系統(tǒng)的振動頻率處于10～8000Hz范圍之內(nèi)，裝置的隔振效果，噪音量可控制在25～30dB范圍之內(nèi)。將此隔振裝置應(yīng)用在幾十噸的船舶動力系統(tǒng)當(dāng)中，可有效提高裝置的抗噪聲性能。同時，在部分運(yùn)行工況之下，裝置基座位置的振動和背景噪聲的水平相近，可確保船舶的動力系統(tǒng)在不同的運(yùn)行工況之下，隔振裝置的使用都能實(shí)現(xiàn)高精度的對中，降低零件或者裝置的噪聲，提高動力系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

5? 隔振裝置的安裝與調(diào)試

隔振裝置的種類和安裝方式較多，對于不同的裝置，應(yīng)該采取不同的安裝方式，也應(yīng)該使用不同的調(diào)試方式，下文重點(diǎn)介紹幾種常見的隔振裝置的安裝和調(diào)試方法：

5.1 單層隔振裝置

如果使用單層的振裝置控制船舶航行噪音問題，需要關(guān)注此裝置安裝、調(diào)試等工序[2]。由于此類裝置材質(zhì)為橡膠，因此，有助于阻隔噪音傳播。特別是在船舶運(yùn)行時，可利用此裝置對于振頻的控制功能控制噪聲。如果船舶當(dāng)中零件出現(xiàn)劇烈振動現(xiàn)象，安裝此裝置以后就可將隔振器啟動，控制零件振動頻率，此時，無論是發(fā)電機(jī)組，還是船舶內(nèi)部其他裝置、主機(jī)或者液壓器產(chǎn)生的噪聲也會有所減小，這樣即使船舶處于高速航行的狀態(tài)，內(nèi)部零件與裝置發(fā)出的噪聲整體也會降低，不會由于磨損問題對于主機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷。所以，需要高度重視隔振裝置在主機(jī)部位安裝與調(diào)試工作，保證船舶發(fā)電主機(jī)啟動過程，可對隔振裝置進(jìn)行調(diào)試，并安裝隔振器，對于其振動頻率有效控制，降低轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的聲響，發(fā)揮隔振裝置應(yīng)用性能。

5.2 雙層隔振裝置

典型的雙層式隔振裝置就是氣囊裝置，以往船舶內(nèi)部安裝的降噪裝置的隔振性能不佳，可能還會由于噪聲過高對于船舶的航行狀態(tài)產(chǎn)生影響。雙層隔振裝置的出現(xiàn)取代了以往的隔振技術(shù)，可在船舶設(shè)備零件二者之間設(shè)置雙層隔振器，并在隔振器中間設(shè)置傳動器，以便能夠?qū)恿ο到y(tǒng)產(chǎn)生的噪聲分散出去，起到降低噪聲的效果。與此同時，還可在隔振器之間設(shè)置調(diào)試裝置、轉(zhuǎn)動零件等，對于不同裝置振動頻率加以控制。當(dāng)裝置整體振頻較低時，基本難以聽到船體的噪聲。主要原因?yàn)殡p層式隔振裝置噪聲阻隔性能優(yōu)越，可有效控制設(shè)備振動頻率或者發(fā)出聲響[3]。與此同時，此裝置還能與智能裝置相互連接，通過智能控制技術(shù)，對裝置展開隨時控制，即使處于無人操控情況之下，智能化的裝置也能對船舶展開實(shí)時的隔振控制。對此，需要注意裝置的安裝與調(diào)試，以便裝置能夠發(fā)揮其使用優(yōu)勢，及時將船舶振動噪音阻隔在裝置內(nèi)。

5.3 浮筏隔振裝置

在船舶當(dāng)中，零件、裝置數(shù)量多，所以船舶航行時也會產(chǎn)生較大噪音，如果使用浮筏隔振類型裝置，同樣應(yīng)該注重裝置的安裝、調(diào)試等工作。此類裝置的安裝，需要提前設(shè)置基座，對于隔振器加以固定，以免由于裝置本身發(fā)生松動問題對其隔振性能造成影響。安裝此類裝置時，需要嚴(yán)格按照規(guī)定步驟，將其置于指定區(qū)域，安裝結(jié)束之后，對于裝置展開調(diào)試，將裝置啟動，如果聽不到噪聲，則說明裝置具有良好的隔音性能[4];反之，若仍然能聽到較大噪聲，需要重新進(jìn)行安裝，之后反復(fù)調(diào)試，優(yōu)化浮筏裝置設(shè)計(jì)，保證其安裝之后能夠?qū)Υ霸胍羝鸬接行Э刂谱饔?，控制零件、裝置振動頻率，將其聲音阻隔于裝置之內(nèi)。由于此裝置尺寸不大，占據(jù)空間較小，安裝、調(diào)試空間充足，因此，可對多個裝置進(jìn)行同時調(diào)試，最大限度控制船舶產(chǎn)生的噪聲。除此之外，裝置還能控制船舶擺動過程管路、設(shè)備等產(chǎn)生的聲響，起到良好的隔振和控制噪音的作用。

6? 結(jié)束語

總之，為解決船舶行駛過程由于動力系統(tǒng)導(dǎo)致的噪音問題，需要高度關(guān)注隔振裝置的設(shè)計(jì)與安裝，并且按照裝置使用情況合理調(diào)試，優(yōu)化裝置使用效果，控制船舶航行階段產(chǎn)生的動力系統(tǒng)噪音問題，發(fā)揮隔振裝置的使用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐志斌.船舶動力系統(tǒng)隔振裝置的安裝和調(diào)試[J].中國科技投資，2019（07）：211.

[2]裴一鳴.船舶動力系統(tǒng)隔振裝置的安裝和調(diào)試[J].船舶物資與市場，2019（08）：88-89.

[3]張飛，張貴明.船舶動力系統(tǒng)的隔振裝置沖擊響應(yīng)研究[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2019（20）：53-55.

[4]方媛媛，左言言，邵廣申，等.船舶設(shè)備半主動單層隔振系統(tǒng)傳遞特性分析[J].振動.測試與診斷，2019（3）：153-154.