船舶空調器室內離心風機的降噪技術分析

楊威 李斌 申張釗 霍美嫻

摘? 要：為了改善船舶室內環境，使船員有較高的舒適度，需要對船舶空調器室內離心風機的噪聲進行降噪處理，本文將從空調系統、離心機、噪聲來源等方面進行分析，找到適用的降噪技術和途徑，從而實現對噪聲的有效控制。

關鍵詞：船舶? 空調器室內離心風機? 降噪技術

中圖分類號：TH432? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（a）-0071-02

水、空氣和噪聲污染成為工業發展的三大環境污染。我國在噪聲污染方面投入了較大資金進行控制研究，并制定了相關的場所噪聲標準。對于船舶來說，國際海事組織也對船舶的工作環境有一定的要求。為了保護海洋環境，讓船員有舒適的工作生活環境，這就要求船舶的空調器大都選擇中央空調工作模式。船用中央空調系統分為船用直接式、間接式兩種，兩者的工作原理也各不相同，同時在實際的空調工作中也凸顯出諸多問題，例如：空調的噪聲;冷熱分布不均;系統可靠性問題等等。離心風機是一個較為大量應用的機械設備，是一個通風系統，為船舶空調的循環通風提供動力，所以離心風機的工作十分重要，但其工作時所產生的噪聲，給船員帶來十分大的傷害[1]。

1? 船舶空調器工作原理

船舶空調一般選用中央空調，中央空調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工作時有兩個閉路循環。一個是壓縮機從蒸發器吸入氣體進行壓縮后排出，經過冷凝器變成液體，再經過閥節流進行降壓處理變成制冷劑，最后又被壓縮機吸收，如此循環工作。另一個是新風和回風在空調器內混合后，經過加濕器、加熱器、過濾器、抽風機等重回空調器進行分配。然后通過各管道進入艙室，經過回風管再次混合，如此循環工作。

船用間接式中央空調工作時有3個閉路循環。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。通過閥節流進行降溫，進入蒸發器，使冷媒介質變成低溫介質，再被壓縮機吸入循環工作。另一個是空氣在熱交換盤管中形成高溫冷媒介質，通過冷媒水泵、蒸發器與制冷劑交換，形成冷媒介質循環工作。第三個是新風和回風混合后經過蒸發器、負離子發生器、抽風機等進行空氣分配，通過各管道進入艙室，經過回風管再次混合循環工作。

直接式和間接式的中央空調系統根據其不同的工作原理得出以下結論：在環保方面，直接式優于間接式;在附件布置方面，間接式優于直接式;在噪聲方面，間接式優于直接式;制冷效果方面，間接式優于直接式;在空調工作方面，直接式系統簡單、成本低，舒適度低，間接式系統復雜、成本高、舒適度高。

從工作原理、船舶設計、成本等方面考慮，以上兩種空調系統可應用于不同類型的船舶。直接式一般用于中小型船舶上，間接式一般應用于大型豪華船舶上。

2? 離心風機工作原理

離心風機在物理學上運用的是把動能轉化為勢能的原理，在實際工作中是一個葉輪的高速旋轉將氣流加速的過程，其作用是處理氣體。離心風機是一種流體機械，有左旋和右旋兩種型式，應用于電力、水泥、環保等多個領域，在空調系統中主要用于冷卻和通風。

離心風機品質的好壞有三個評價指標：流量、靜壓和噪聲。風機在工作過程中會產生噪音，而且隨著工作量的加強，問題會越來越嚴重，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。這就需要降噪技術的應用，不僅有益于人們的健康，而且可以減少對設備的損害，進行環境保護。

3? 船舶空調器室內離心風機的降噪技術分析

3.1 離心風機噪聲產生有多方面因素

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

3.2 離心風機的降噪技術及途徑

風機的機械噪聲影響較小。風機噪聲是由機械結構、風量和轉速三方面產生。所以在進行空調布置時，需要相關專業人員之間進行協調配合，控制好空調工作負荷，管道寬度、位置。并將風機和空調器安裝在獨立的隔音間里。

（1）離心風機主動降噪技術。

對離心風機的結構進行改變，對氣動噪聲進行仿真從而降低噪聲。例如：加防渦圈、導流板、整裝網等。因此，在對電機進行選擇設計選擇時，要側重電機噪聲的控制。電機噪聲的產生與頻段和剛度有關，因此對電機出現故障而產生噪聲進行返修時，可以考慮電機定子、轉子等方面因素。

（2）離心風機被動降噪技術。

被動降噪技術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，根據船舶空調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生的阻力，將聲能轉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、片式等多種結構。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;片式消聲器是由固定好的吸聲材料加上消聲片構成，消聲和管道寬度有關;消聲彎頭是在彎頭處貼上消聲材料，消聲和彎道寬度有關。

目前市場上的消聲材料眾多，在選用時應從倍頻程吸聲系數和的適用性兩方面進行考慮。倍頻程吸聲系數方面，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，可選擇有機復合板。適用性方面，超細玻璃棉不適用空調系統，發泡橡塑不適用船舶，有機復合板只能用于內部，發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。隨著技術的不斷更新和消聲產品成本的下降，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產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、易控制的優點，適用于低頻噪聲的控制。因此，需要根據具體情況選擇合適的降噪技術，達到最佳優化的目的。

4? 結語

綜上所述，在船舶空調系統離心風機方面的降噪處理是十分重要的工作內容。所以應對離心風機進行結構、原理、設計、工作過程、檢修等多方面進行考量，以達到降低噪聲的目的。根據本文分析得出在船舶空調系統離心機上，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，改善船舶環境。同時研發新的降噪技術、產品也是一種發展趨勢，可以更有效的與離心風機進行配合使用。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境保護。

參考文獻

[1] 孫月秋.一種改進后空調器單向閥的節能技術分析[J].電子制作，2017（17）：23.

[2] 萬秀穎，張學良，傅素芳，等.面向大批量定制的產品模塊化設計技術研究[J].機床與液壓，2015（5）：98-99.