船用舱室通风降噪方法探究

王静超

（广船国际技术中心）

0 前言

随着MSC.337(91)号决议《船上噪音等级规则》的生效，对船舶舱室噪音的设计有了更高的要求，医院房间噪音极限值由原来的60db提高到55db。

TORM11.4万吨原油/成品油船是决议生效后设计的船型，需要满足最新的噪音要求。设计阶段完成的《噪音计算预估报告》显示该船型的“医院”舱室噪音能够满足法规要求。但在2017年底的航行试验中噪音实测达到了59.6db，超出法规极限值4.6db。因此，需要探究噪声超标的原因并提出降噪方法。

1 原因分析

根据《噪音计算预估报告》的推荐，设计之初，已经将医院房间的地板做成阻尼减噪敷料，岩棉壁板和天花做成了弹性连接。从船舶建造后期修改的方便性来讲，修改通风的工作量远小于敷料、木作等[1]。因此，通过调查和分析，确定了以下可能原因：

1.1 通风管气流噪声过高

通过查阅风管制作图、《居住区通风管布置图》，医院抽风管采用的是单层螺旋风管，管径分别为R100、R125、R160，对应的抽风量分别为72m3/h，272m3/h和672m3/h，通过计算，三段螺旋风管内的风量流速分别为：

根据《船舶设计手册》降低通风系统噪声的描述“风管内的风速V＜25m/s时，空气流速对噪声的影响不大”，各段风管内的风速满足此要求，并且符合常规抽风风管风速不超过10m/s的设计原则[2]。因此，本船通风管气流噪音不存在过高情况，风管气流不是产生噪音过高的要因。

1.2 风栅开口距离风机太近

经过查阅医院管道风机的相关信息发现，该风机管道内的噪音值为69dB(A)(如图2），管道内的噪音高于医院噪音要求的55dB(A)。在对《居住区通风管布置图》分析时发现，见图1所示，医院抽风系统的其中一个风栅距离管道风机较近，管道风机的噪音是否会经过风栅口传递到室内，我们对该型船进行了现场的测量。

图1 医院通风布置

图2 EK200M风机及管道信息表图

风栅距离风机1.7米，用一段直管风管连接，在测试条件下关闭风机时舱室噪音54.3dB(A)，开启风机时舱室噪音59.6dB(A)，超标约4.6dB(A)。且当风机开启时，距离风机较远的风栅出口噪音与房间噪音值接近，靠近风机较近的风栅出风口噪声约为63.8dB(A)。事实证明，靠近风机的风栅将管道风机内部的噪音通过“过短的路径”传递到了舱室内。

因此，风栅开口距离风机太近为主要原因。

1.3 其他舱室经过医院的风管、风机气流噪声超标

根据《居住区通风管布置图》（图1），与医院相邻的“213高级船员餐厅”的抽风方形风管穿过了医院排到舱外，且其抽风机也布置在医院的舱室上方。

通过调查相应风管的制作图纸，方形风管单边长度分别为200mm和300mm，对应到企业标准《矩形风管设计和制作要求》，属于L≤600的等级，因此风管采用0.75mm厚的镀锌钢板满足要求，见表1所示。

表1 矩形风管材质及厚度的选用

确认了风管的材质和厚度，再根据《船舶设计手册》“通风系统噪声控制”要求，确认风管气流噪声是否过高。按照《居住区通风管布置图》高级船员餐厅的抽风量为998m3/h,则可计算出流经该管路的风速为：

进而计算出气流噪声功率级为Lw=34.5dB(A)。另外，经过核实了“高级船员餐厅”抽风机为EKD250M-EC的管道风机，其性能曲线、噪音参数等数值，如图3所示。该风机的外界噪声值为46dB(A),风管气流噪声31.5dB(A)，都低于房间55 dB(A)的噪声要求。

图3 EKD250M风机及管道信息表

因此，过路管、风机噪音不存在超标情况，过路管和风机噪音大不是主要原因。

1.4 百叶窗风速太高

通过查阅图纸发现，医院设置了两个百叶窗，分别为“医院抽风百叶窗”为M250x350，“高级船员餐厅抽风百叶窗”M250X350，两个百叶窗都布置在医院右壁上，如图1所示。

经过计算两个百叶窗的通风风速：

201百叶窗风速：

213百叶窗风速：

从计算结果可以看出，高级船员餐厅抽风百叶窗的通风风速不满足常规“舱室百叶窗风速不超过3.5m/s”的要求，百叶窗风速过高产生的噪音会通过连接的风管对医院的噪音产生叠加效应，船上通过关闭213房间风机及抽风百叶窗后，测试201医院的噪声值，降低了2.1dB（A）。因此，百叶窗风速太高也是主要原因。

2 解决方案

2.1 降低风机噪音

管道风机是标准产品，是根据风量和风压对标准产品的选型使用，不会根据某个特殊要求进行修改，所以不能采取对原风机进行降噪来处理；

另外，管道风机的内部噪音是各类型风机里面控制最为出色的，不同型号之间的内部噪音差别不大，更换更大风量的型号来降低转速以达到降低噪音的目的会造成资源的浪费，且收效不明显。

2.2 增大风栅与风机距离

之前的测试标明，出风口与风机之间的距离长短会影响到出风口传递风机噪音的效果，换言之，可以通过增大出风口与风机之间的距离，来减少噪音的传递。但是根据通风布置图中，风栅在房间中的位置，由于结构、电缆通道和其他管路的限制，在医院上方通过增加风管风机与风栅距离的方案较难以实施，且风量损失严重。

2.3 增加消音器

根据风机的性能曲线和参数，当风机中频带在250Hz时管道噪声最高，此间频率下的风机管道噪音为67dB(A)，据此选择对应的消音器，如图4所示。

图4 消音器信息

通过之前的检测，风栅出风口噪声约为63.8 dB(A)，按照《船舶设计手册》“通风系统末端噪声级要比规定舱室噪声级低5dB(A)，即使舱室中再有其他噪声时，也不会使舱室噪声超过规定值”的原则，计算出需要降低噪音的程度，即，63.8-55-5=13.8dB(A)。因此选择160-900规格的消音器，预计降低噪音值为16dB(A)。修改后的医院抽风风管布置如图5所示。

图5 修改后AM模型

消音器安装完成后，在高级船员餐厅抽风机未启动的情况下，对该房间的噪音进行了现场测试，噪音值为51.2dB(A)，达到了55dB(A)的要求。

2.4 增大百叶窗的通风面积

按照舱室百叶窗风速不超过3.5m/s的要求，对高级船员餐厅抽风百叶窗的大小进行重新计算和选型。

计算百叶窗通风面积:

又根据CB/T749-1997标准《固定钢质百叶窗》中的尺寸要求，选择百叶窗M300mm×400mm，通风面积0.12m2。

通过增大百叶窗的通风面积，达到了降低了百叶窗的通风风速的目的。

2.5 改变风管形式，并增加消音管

根据《船舶设计手册》——“在层高允许的前提下，尽量采用圆截面风管，因为在相同流量条件下，矩形风管比圆截面风管周围噪声高20dB～25 dB”，拟将高级船员房间经过医院的抽风管由方形风管改为单层螺旋风管。

首先，计算出合理的螺旋风管大小，该风管的通风量为998+170=1168m3/h，因此，选择R200的单层螺旋风管，风速为10.3m/s，偏高，选择R250的单层螺旋风管，风速为6.6m/s。

然后，调查层高是否满足要求，即医院天花距离结构之间的空间是否充足。经调查AM模型和现场测量，如图6，天花与结构“小梁”之间的距离约为500mm，空间高度满足螺旋风管布置条件，将方形风管替换成螺旋风管，如图7所示。

图6 天花与结构距离

图7 替换后风管模型

2.6 在螺旋风管上增加消音器

根据前文所描述的消音器的选择方法，当风机中频带在250Hz时管道噪声最高，此间频率下的风机管道噪音为67dB(A)，选择250-900规格的消音器，预计降低噪音值为13dB(A)。

实船安装完毕后，启动高级船员餐厅抽风机，测试医院的噪音值为51dB(A)，低于55dB(A)的要求。

3 结束语

货船上的医院布置，一般位于A甲板。其噪音经常会受到上甲板空调器和A甲板厨房或餐厅抽风机的影响。因此，在设计初期，最优方案是将医院远离以上处所[5]。若布置很难避免，可以借鉴本文方法对医院进行降噪处理。