潘碩

摘要：在船舶當(dāng)中，動(dòng)力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程可能產(chǎn)生噪音，同時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)也是船舶噪聲主要來(lái)源，可使用隔振裝置控制振動(dòng)噪聲。下文對(duì)隔振裝置原理做出介紹，并對(duì)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的裝置特點(diǎn)展開(kāi)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(duì)于隔振裝置安裝與調(diào)試方法加以說(shuō)明。

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

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

0? 引言

部分船舶的動(dòng)力系統(tǒng)使用過(guò)程沒(méi)有正確安裝和調(diào)試隔振裝置，致使船舶動(dòng)力系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程產(chǎn)生巨大噪音，如果難以控制，就會(huì)引發(fā)船舶其他零件出現(xiàn)高頻振動(dòng)現(xiàn)象，長(zhǎng)期下去，引發(fā)船舶故障，削弱船舶的動(dòng)力性能。因此，為保證船舶運(yùn)行穩(wěn)定性，需要對(duì)于隔振裝置特點(diǎn)及使用過(guò)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(cè)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(guò)合理布置氣囊隔振器，支持動(dòng)力系統(tǒng)的裝置推進(jìn)，并將振動(dòng)隔離。狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部有多個(gè)傳感器，包括溫度、壓力、位移、傾角等傳感器，可對(duì)動(dòng)力裝置運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行推算，并對(duì)隔振裝置的運(yùn)行狀態(tài)展開(kāi)全面監(jiān)測(cè)。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(guò)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(duì)中狀態(tài)[1]。

2? 船舶動(dòng)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(dòng)，就會(huì)影響船體整體穩(wěn)定性，為解決由于柴油機(jī)問(wèn)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(duì)氣體壓力，并將振動(dòng)向不同裝置當(dāng)中分散，降低噪音問(wèn)題。應(yīng)該按照柴油機(jī)特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行安裝與調(diào)試，才能強(qiáng)化其抗振動(dòng)能力，讓不同裝置、發(fā)電機(jī)組能夠產(chǎn)生連續(xù)的動(dòng)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(dòng)后推進(jìn)部分，即可使齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)，有助于對(duì)裝置的振動(dòng)次數(shù)進(jìn)行控制。由于柴油機(jī)傳動(dòng)、隔音、振動(dòng)等性能優(yōu)越，因此可按照其上述特點(diǎn)對(duì)其展開(kāi)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(dòng)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(duì)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(dòng)動(dòng)力裝置，如果聽(tīng)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(shí)，氣囊裝置也可阻隔動(dòng)力傳動(dòng)噪音，使其停留于氣囊之內(nèi)?？梢?jiàn)，氣囊的應(yīng)用有助于動(dòng)力系統(tǒng)噪音的控制。對(duì)于氣囊裝置安裝、調(diào)試相對(duì)容易，因此隔振器的實(shí)用性較強(qiáng)，通過(guò)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(huì)受到船體顛簸因素對(duì)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(duì)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(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)、軸系對(duì)中能夠安全運(yùn)行。因此，需要建立保護(hù)機(jī)制，才能適時(shí)和分級(jí)將保護(hù)措施啟動(dòng)，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(cè)，可通過(guò)傳感器獲取位移、壓力、船舶擺動(dòng)角度、動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)速等信息，對(duì)于隔振裝置運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并建立觀測(cè)模型，對(duì)于電感器、氣囊隔振器或者電磁閥是否出現(xiàn)異常問(wèn)題進(jìn)行診斷，評(píng)估隔振裝置、動(dòng)力系統(tǒng)安全性，將應(yīng)急保護(hù)啟動(dòng)，向上級(jí)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(wèn)題嚴(yán)重，就會(huì)降低其承載能力，使動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)中出現(xiàn)問(wèn)題，此時(shí)，可借助控制系統(tǒng)對(duì)于隔振裝置展開(kāi)重構(gòu)，并剔除存在故障的氣囊，按照裝置重量對(duì)于剩余氣囊合理分配，確保裝置、軸系始終處于對(duì)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(guò)程出現(xiàn)劇烈傾斜現(xiàn)象，能夠?qū)?yīng)急保護(hù)系統(tǒng)啟動(dòng)，對(duì)于裝置展開(kāi)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(dòng)退出，讓氣囊隔振器始終處于彈性支撐的良好狀態(tài)。分級(jí)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(dòng)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(wèn)題，在應(yīng)急保護(hù)啟動(dòng)以后，限位保護(hù)可讓動(dòng)力裝置產(chǎn)生剛性固定，維持軸系對(duì)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(dòng)機(jī)，功率200kW，對(duì)于船舶動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行模擬，對(duì)于12個(gè)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(shí)能夠承受的均荷載力10kN，將電機(jī)、隔振系統(tǒng)同時(shí)設(shè)置在試驗(yàn)平臺(tái)之上，對(duì)于船舶的航行狀態(tài)進(jìn)行模擬。試驗(yàn)過(guò)程通過(guò)監(jiān)測(cè)對(duì)中姿態(tài)的方式展開(kāi)對(duì)中測(cè)量，測(cè)量出水平偏移、豎直偏移結(jié)果。

4.2 對(duì)中姿態(tài)試驗(yàn)

從氣囊的氣壓為0的狀態(tài)下展開(kāi)控制，對(duì)于氣囊的充氣和放氣等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直到動(dòng)力系統(tǒng)、軸系二者達(dá)到對(duì)中狀態(tài)為止，對(duì)于氣囊的荷載進(jìn)行優(yōu)化。受到動(dòng)力系統(tǒng)的影響，將偏離對(duì)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(duì)其展開(kāi)自動(dòng)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(dòng)狀態(tài)之下，仍然能夠穩(wěn)定運(yùn)行，可對(duì)船舶的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，并對(duì)動(dòng)力裝置對(duì)中狀態(tài)展開(kāi)測(cè)量與檢測(cè)。試驗(yàn)表明，對(duì)于隔振器的剛度、安裝位置等展開(kāi)優(yōu)化和調(diào)試，能夠使對(duì)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(shí)處于大角度擺動(dòng)的狀態(tài)之下，對(duì)中量良好，可以此為依據(jù)展開(kāi)隔振裝置位移值的計(jì)算，并對(duì)隔振系統(tǒng)進(jìn)行合理安裝。

4.4 結(jié)果分析

試驗(yàn)過(guò)程使動(dòng)力系統(tǒng)的振動(dòng)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(dòng)力系統(tǒng)當(dāng)中，可有效提高裝置的抗噪聲性能。同時(shí)，在部分運(yùn)行工況之下，裝置基座位置的振動(dòng)和背景噪聲的水平相近，可確保船舶的動(dòng)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(duì)中，降低零件或者裝置的噪聲，提高動(dòng)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(duì)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(jiàn)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(wèn)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(shí)，可利用此裝置對(duì)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(dòng)現(xiàn)象，安裝此裝置以后就可將隔振器啟動(dòng)，控制零件振動(dòng)頻率，此時(shí)，無(wú)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(huì)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(huì)降低，不會(huì)由于磨損問(wèn)題對(duì)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(dòng)過(guò)程，可對(duì)隔振裝置進(jìn)行調(diào)試，并安裝隔振器，對(duì)于其振動(dòng)頻率有效控制，降低轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)由于噪聲過(guò)高對(duì)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(dòng)器，以便能夠?qū)?dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲分散出去，起到降低噪聲的效果。與此同時(shí)，還可在隔振器之間設(shè)置調(diào)試裝置、轉(zhuǎn)動(dòng)零件等，對(duì)于不同裝置振動(dòng)頻率加以控制。當(dāng)裝置整體振頻較低時(shí)，基本難以聽(tīng)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(dòng)頻率或者發(fā)出聲響[3]。與此同時(shí)，此裝置還能與智能裝置相互連接，通過(guò)智能控制技術(shù)，對(duì)裝置展開(kāi)隨時(shí)控制，即使處于無(wú)人操控情況之下，智能化的裝置也能對(duì)船舶展開(kāi)實(shí)時(shí)的隔振控制。對(duì)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(shì)，及時(shí)將船舶振動(dòng)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(shí)也會(huì)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(duì)于隔振器加以固定，以免由于裝置本身發(fā)生松動(dòng)問(wèn)題對(duì)其隔振性能造成影響。安裝此類裝置時(shí)，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(duì)于裝置展開(kāi)調(diào)試，將裝置啟動(dòng)，如果聽(tīng)不到噪聲，則說(shuō)明裝置具有良好的隔音性能[4];反之，若仍然能聽(tīng)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(dòng)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(duì)多個(gè)裝置進(jìn)行同時(shí)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(dòng)過(guò)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(yǔ)

總之，為解決船舶行駛過(guò)程由于動(dòng)力系統(tǒng)導(dǎo)致的噪音問(wèn)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(dòng)力系統(tǒng)噪音問(wèn)題，發(fā)揮隔振裝置的使用價(jià)值。

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