某系列油船机舱风机室降噪方案

张成龙，欧 涛，张 皓，王 玲

（广船国际有限公司，广东 广州 511462）

1 机舱风机室概况

某系列油船是一艘单桨、低速柴油机推进的适合远洋航行并可进入长江的原油船。船上设有一层连续的上甲板，首部设艏楼，直立船艏、方艉。所有的居住区包括驾驶室及推进机械设备均设在艉部。该船机舱风机室布置在船舶艉部B甲板与C甲板处，并贯穿两层甲板，紧邻船员卧室和娱乐场所。

该型原油船在船舶艉部设置了3个机舱风机室，左舷1个机舱风机室，右舷2个。3个机舱风机室共安装4台轴流式风机，其中1台为可逆风机。根据设备资料，3台轴流式风机的风量均为60000m3/h，转速为1780rpm，功率为30kW，在风机运行时，设备噪音为106dB。

根据设备布置图可以发现，4台机舱风机全部安装在船舶B甲板，左右对称布置安装。机舱风机室的通风口全部设置在船舶C甲板，紧靠船员居住区域（见图1）。由此可见，机舱风机室的噪声很容易传递给船员居住区域。

图1 C甲板布置图

通过图1所示的C甲板布置图（以右舷为例）可以看出：布置在C甲板的通风口，仅1个通风口面对尾部（背离居住区域），对居住区的噪声影响较小；剩余3个通风口都是面向右舷，其中靠近船艏的通风口距离最近的居住舱室仅3.2m，对居住区的影响最为严重。

机舱风机室是一个围闭处所，紧邻的船员居住区域的钢壁为8mm厚钢板，居住区域的钢壁与船员空间由50mm玻璃棉、250mm空气层、25mm厚复合岩棉板组成。

据规范及规格书要求，居住舱室内噪声值应≤55dB。根据同类型船舶、相似布置的船型的实船测量数据，C甲板的居住舱室内噪音值为62dB，无法满足规范及规格书要求。

2 机舱风机室噪声分析

2.1 机舱风机及通风口的空气动力性噪声的控制

空气动力性噪声是由流体流动过程中相互作用，或气体和固体介质之间相互作用而产生的噪声。从噪声产生的机理来看，主要由旋转噪声和涡流噪声组成。气流噪声的特性与气流的压力、流速等因素有关。轴流风机产生的气动噪声由离散峰值的旋转噪声和宽频带的连续涡流噪声组成。旋转噪声是风机在旋转时第一次扰动气流时所产生的周期性噪声；涡流噪声是二次流产生的噪声，主要是由气流分离后引起气流压力脉动造成的。轴流风机的气动噪声（即旋转噪声和宽带涡流噪声）是自身结构所固有的，与风机的结构设计和制造工艺有关，风机缺陷越多，噪声就越大。因此，风机的正确选型在通风系统的设计中是非常关键的。

该船C甲板的风机室进风百叶窗结构偏密，这样会增加进风噪声。在船舶风机运行时，实际测量的噪音结果显示进风百叶窗处噪声最大。由于该船进风百叶窗距船员居住区仅3.2m，进风百叶窗处的噪声直接造成了C甲板船员居住舱室内的噪声超标。

由于机舱轴流风机的气动噪声是自身结构所固有的，如果风机已经选型，风机的气动噪声已不可改变，根据机舱风机室空气流向图（见图2），降低空气动力性噪声可以采取以下两种方式：（1）将机舱风机室通风百叶窗由普通百叶窗改为消音百叶窗；（2）给机舱风机配置阻抗声流型消声器。

2.2 由振动产生的结构噪声的控制

对减小结构噪声最直接、最有效的隔声措施是减振、隔振。根据船舶情况，主要从以下两个方面着手处理：（1）机舱轴流风机与船体结构之间的连接型式。如果机舱风机与结构是刚性连接，就会引起结构噪声；如果是弹性连接，可以有效减少因机舱风机振动引起结构噪声。（2）机舱风机室的结构与船员住舱结构的连接情况。如两个结构直接相连，则要考虑结构噪声的传递。

2.3 机舱风机室噪声到居住区传递途径的控制

图2 机舱风机室空气流向图

船舶噪声控制最常用的办法是传输途径的控制。在船舶建造过程中，受船舶制造周期、安装空间、施工成本等影响，设备一旦实船安装后，如若再从设备噪声上控制就受到了限制，然而在传输途径上控制可以起到事后补救的作用。在船舶设计时，应当合理布置机舱风机室与船员居住舱室的位置，使居住舱室尽量与噪声源隔离，降低噪声对船员的影响。

目前常用的方法是使用隔声罩从接近声源处直接降低噪声，用不同材料在噪声传输途径不连续控制噪声。隔声罩是抑制机械噪声较好的办法。隔声罩由罩板、阻尼涂料和吸声层构成，罩板一般用1～3mm厚钢板，也可以用密度较大的木质纤维板。罩板用金属板时要涂一定厚度的阻尼层，在罩板上垫衬吸音材料可以加倍增加隔声量。

3 解决措施

该船机舱轴流风机已经安装，同时机舱风机室内的空间有限，如若给机舱轴流风机增加消声器，势必会造成大量工作返工，延误周期。而且机舱风机室通风百叶窗也已安装，如果将普通百叶窗改为消音百叶窗，存在消音百叶窗采购周期长，成本增加等影响。综合该船施工进度及施工方案的可操作性，最终采取以下三项措施。

（1）机舱轴流风机采用弹性安装，增加风机减震垫，减少因机舱轴流风机本身振动产生噪声（见图3）。4台机舱风机安装在B甲板，B甲板与居住区结构无直接连接，结构噪声的传递可以不予考虑。

图3 机舱风机增加减震垫

（2）利用吸声材料来降低机舱风机室内噪声。不同的吸声材料具有不同的吸声能力，吸声能力的大小用吸声系数表示。一般材料的吸声系数为0～1，当α=0时，表示声能全反射，材料不吸声；当α=1时，表示材料吸收了全部声能，没有反射。在选择时吸声材料时应选择吸声系数α≥0.2的材料，因此在机舱风机室内铺设50mm厚的玻璃棉（吸声系数α=0.7）和1mm厚穿孔不锈钢板。此方法施工简单、成本低，并且不占用机舱风机室的空间，后期运营维护成本也低。

（3）考虑到机舱风机已经增加减震垫，机舱风机室内已增加吸声材料和穿孔不锈钢板，因而机舱风机室通风口处的噪声则成为主要噪声源。可以参照隔声罩的工作原理，将风机室通风口用钢壁围起来（见图4）。钢壁的作用是使噪声在传播途径中受阻以减弱噪声的传递。同时，钢壁应有良好的隔声性能，有效地减少噪声的传递。

图4 隔音罩布置图

4 降噪效果

以上三项降噪措施在船舶上施工后，船舶在海上调试期间，根据不同的船舶工况，对C甲板机舱风机室旁的居住舱室噪音不间断地进行了多次测量，舱室噪音测量值平均为52dB，降噪效果明显。由此可见，此三项措施有效地控制了机舱风机室的噪声，满足了规范及规格书对该船噪音的要求，且比更改百叶窗型式及增加消音器更经济、可施工性更高。

5 结束语

随着新规范的生效，对船员舒适度的要求越来越高，对船舶的降噪性能也提出了更高的要求。为此，在船舶设计时就应对噪声控制加以考虑，因为在后期施工阶段，采取直接有效的减噪措施会受到很大限制。合理考虑机舱风机室与船员居住舱室布置，会降低机舱风机室噪声对船员居住舱室的影响。在遇到类似噪声偏高情况时，应根据船舶的实际情况，综合考虑各方面因素，找出噪声产生机理，并采取行之有效的措施。