針對(duì)某平臺(tái)中央空調(diào)在生活區(qū)產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)處理結(jié)論進(jìn)行闡述，平臺(tái)共有2臺(tái)中央空調(diào)，中央空調(diào)安裝位置正下方是住宿房間01、02房間，中央空調(diào)夏季制冷工況運(yùn)行時(shí)，01房間窗戶、墻壁、辦公桌會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，02房間床頭位置有共振產(chǎn)生，且室內(nèi)噪聲較大，嚴(yán)重影響室內(nèi)人員正常生活。采取切實(shí)有效的噪聲治理措施，對(duì)平臺(tái)作業(yè)員工的身心健康起到積極的保護(hù)作用，是必要的。

1 原因分析

1.1 噪聲治理的總體思路

噪聲在整個(gè)傳播過程中有3個(gè)要素，即傳播媒介、噪聲源和接受者。從技術(shù)方面可以考慮對(duì)噪聲源頭和傳播媒介進(jìn)行控制，并且保護(hù)敏感人群。

1.1.1 噪聲源控制

在設(shè)計(jì)初期就要考慮所有能降低噪聲的基本防護(hù)措施，包括采用低噪聲的設(shè)備和加工工藝，降低聲源的噪聲強(qiáng)度；提高部件的加工精度和裝配工藝水平，并對(duì)噪聲源進(jìn)行合理布局。

1.1.2 傳播媒介控制

目前，大多數(shù)設(shè)備發(fā)出的噪聲并不能滿足人們的要求，往往還需要對(duì)傳播媒介采取控制措施來解決噪聲問題。可以通過聲音的吸收、反射和干涉等特性，采取對(duì)應(yīng)吸聲、隔聲、消聲器、隔振、阻尼等技術(shù)措施。

1.1.3 保護(hù)敏感人群

在有些狀態(tài)下，當(dāng)采用以上措施仍達(dá)不到控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就需要對(duì)人采取一定的防護(hù)措施，包括建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲及做好個(gè)體防護(hù)措施等。

該課題中由于噪聲源的產(chǎn)生是振動(dòng)引起的，因此對(duì)噪聲的控制實(shí)際轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)振動(dòng)的控制。振動(dòng)污染控制的3個(gè)途徑為振源控制、傳遞過程中振動(dòng)控制、對(duì)防振對(duì)象進(jìn)行控制。振動(dòng)控制的3個(gè)途徑：振源控制、傳遞過程中振動(dòng)控制以及對(duì)防振對(duì)象進(jìn)行控制。

噪聲治理的總體思路如下：噪聲控制應(yīng)從聲源特性判定入手，經(jīng)過傳播途徑的分析、降噪量的確定等階段、確定最佳方案后對(duì)噪聲控制效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，通過對(duì)平臺(tái)的現(xiàn)場(chǎng)踏勘，識(shí)別主要噪聲源，并通過測(cè)量對(duì)其頻率特性及時(shí)變特性進(jìn)行分析。其次，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，確定噪聲傳播方式和路徑，確定主要受影響區(qū)域，也就是噪聲敏感點(diǎn)處各噪聲源的影響程度。最后，對(duì)比敏感點(diǎn)噪聲值與標(biāo)準(zhǔn)限值，確定降噪量，進(jìn)而確定合適的噪聲治理方案，從圖1可以看出分析的階段及要素。

1.2 噪聲源的分析識(shí)別

首先應(yīng)先區(qū)分空氣傳播和固體傳播。

在傳播擴(kuò)散過程中不斷衰減，能量密度不斷降低，關(guān)閉門窗，使聲音變小，就是空氣傳播；聲音在主要結(jié)構(gòu)中傳播擴(kuò)散，雖然降低了能量強(qiáng)度，但是噪聲仍然傳得很遠(yuǎn)。在受影響的空間內(nèi)，噪聲是從樓板、墻體等建筑結(jié)構(gòu)向房間散布的，關(guān)閉門、窗房間噪聲不會(huì)降低，判定為固體傳播。

運(yùn)用排除法尋找噪聲源：首先在該房間內(nèi)關(guān)閉一個(gè)可能的噪聲源A，如果房間內(nèi)的噪聲有減弱，說明這個(gè)噪聲源就是噪聲因素之一；如果沒有減弱，可能有兩種狀況：一種是這個(gè)噪聲源A對(duì)房間噪聲完全沒有影響；另一種是這個(gè)噪聲源A有影響，只是噪聲較小，被另外較大的噪聲源覆蓋掉；所以當(dāng)關(guān)掉另一個(gè)噪聲源B，如果房間內(nèi)還是有聲音，說明這個(gè)噪聲源A也是房間噪聲一個(gè)重要因素，反之可以排除。這樣通過排除法很快就可以查出噪聲源了。

通過測(cè)試倍頻范圍內(nèi)噪聲值尋找噪聲源。

在受影響的房間內(nèi)運(yùn)用儀器進(jìn)行測(cè)試，通過各種倍頻范圍內(nèi)噪聲值進(jìn)行計(jì)算，交叉反復(fù)測(cè)試，最后鎖定噪聲源。這應(yīng)該是最準(zhǔn)確的一種方法。

圖1 分析思路

總之，尋找噪聲源是噪聲治理最關(guān)鍵的一步，是關(guān)系到噪聲治理成敗的基礎(chǔ)。

在振動(dòng)噪聲治理工作開展的過程中，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，發(fā)現(xiàn)對(duì)噪聲的影響包括以下3個(gè)方面：1）撬塊與底座間采用橡膠片做減振，并且橡膠片已經(jīng)老化。對(duì)減振基本不起作用。2）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙檢查，壓縮機(jī)實(shí)際采用的減振墊與設(shè)計(jì)不一致，而實(shí)際采用的減振墊，硬度大，減振效果差。3）撬塊內(nèi)4臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)的公用支架結(jié)構(gòu)偏弱，頂部缺少水平支撐。

1.3 環(huán)境噪聲控制目標(biāo)

海上固定平臺(tái)安全規(guī)則中提到了相應(yīng)的噪聲控制要求，對(duì)平臺(tái)各處所的噪聲控制要求如下。

生產(chǎn)作業(yè)辦公處所：控制室、辦公室、實(shí)驗(yàn)室等一般不應(yīng)超過60dB(A)；無線電室一般不應(yīng)超過50 dB(A)。

生活起居處所：人員住所和醫(yī)務(wù)室一般不應(yīng)超過55dB(A)；公共處所一般不超過60dB(A)；餐廳一般不超過60dB(A)；服務(wù)處所一般不超過65dB(A)；走廊噪聲比相鄰房間的噪聲不應(yīng)高出5dB(A)。

封閉機(jī)器處所：封閉機(jī)器處所的噪聲控制應(yīng)考慮處所的條件和生產(chǎn)人員在該處所的連續(xù)接觸噪聲的工作時(shí)間，要求如下：連續(xù)工作12小時(shí)，不超過88 dB(A)；連續(xù)工作8小時(shí)，不超過91dB(A)；連續(xù)工作1h～8h，不超過94d B(A)；若封閉處所內(nèi)的設(shè)備的噪聲超過上述限制，生產(chǎn)作業(yè)人員又需在該處所連續(xù)工作時(shí)，則應(yīng)設(shè)置隔音值班室，室內(nèi)噪聲值應(yīng)低于上述限制的相應(yīng)噪聲值10dB(A)。若需在隔音值班室以外工作時(shí)，應(yīng)配置隔音耳罩等防護(hù)用具。

開敞機(jī)器處所：開敞機(jī)器處所系指設(shè)備設(shè)置在露天，四周沒有圍壁的處所。這類處所的噪聲不超過115dB(A)。

根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)噪聲值應(yīng)在55dB以下，但根據(jù)生活實(shí)際需要，改造處理后，中央空調(diào)在生產(chǎn)期間制冷啟動(dòng)后，01、02房間室內(nèi)用專業(yè)設(shè)備檢測(cè)噪聲檢測(cè)數(shù)值在45dB以下。

1.4 噪聲源的識(shí)別與分析

從布置圖中可知，平臺(tái)中央空調(diào)設(shè)計(jì)有2臺(tái)（撬塊），布置在00,01房間的正上方，且其壓縮機(jī)正對(duì)201房間，表1是不同工況下對(duì)01、02房間進(jìn)行的測(cè)試。

表1 不同工況下檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，中央空調(diào)啟動(dòng)時(shí)，01房間內(nèi)有明顯的可聽結(jié)構(gòu)聲，并且艙壁板也感受到明顯的振動(dòng)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)噪聲測(cè)量可看出，01房間噪聲受2號(hào)機(jī)組的影響較大。

由于噪聲源的產(chǎn)生是振動(dòng)引起的，因此對(duì)噪聲的控制實(shí)際轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)振動(dòng)的控制[1]。

2 改善設(shè)想

設(shè)想原則如下：a）根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)特性，合理設(shè)計(jì)改造方案，將對(duì)影響降到最低，避免大范圍改動(dòng)。b）對(duì)壓縮機(jī)制定專屬方案。c）最小化施工量，降低施工難度，盡量避免改造平臺(tái)結(jié)構(gòu)。

3 改造方式

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試調(diào)研及數(shù)據(jù)分析，確定房間01、02噪聲及振動(dòng)感受是由于中央空調(diào)壓縮機(jī)振動(dòng)以及頂部冷卻風(fēng)機(jī)振動(dòng)共同引起的。因此計(jì)劃采取以下5種措施：a）壓縮機(jī)外輸銅管均為剛性連接，因此不可采用工作位移較大的減振器，可在底部機(jī)腳支撐結(jié)構(gòu)增加橡膠減震墊，安裝的減震墊不影響壓縮機(jī)連接管線。b）更換老化的中央空調(diào)循環(huán)風(fēng)機(jī)底座的減震器。c）在中央空調(diào)撬塊底座左右兩側(cè)各安裝5個(gè)減振器，使中央空調(diào)機(jī)組合理避開與甲板的直接接觸，達(dá)到降低空調(diào)機(jī)組運(yùn)行時(shí)結(jié)構(gòu)傳聲的目的。d）在01、02房間靠窗一側(cè)墻體結(jié)構(gòu)進(jìn)行吸隔聲處理，增加墻體的吸隔聲性能，天花板采用彈性支架，進(jìn)一步降低振動(dòng)的傳遞和結(jié)構(gòu)聲輻射。e）對(duì)撬塊內(nèi)4臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)支架做適當(dāng)加固。a）、b）、c) 3項(xiàng)均為從振動(dòng)源頭控制，盡量截?cái)嗾駝?dòng)能量的外傳。d）、e）項(xiàng)為傳遞路徑的控制，是前三項(xiàng)的補(bǔ)充。

4 減震器的選擇

在減震器選型時(shí)，充分考慮了具體的工作環(huán)境以及具體的設(shè)備尺寸、質(zhì)量等，以便選擇更合適的減震器，具體減震器的選型過程如下。

4.1 特性需求

鋼絲繩減震器為減震器中的高端產(chǎn)品，具有阻尼大、固有頻率低和緩沖吸能效果好等特點(diǎn)，適用于艦船、海上鉆井平臺(tái)、軍用、化工和航空設(shè)備等。

4.2 材質(zhì)需求

考慮到工作環(huán)境，鋼絲繩減震器的材質(zhì)選擇不銹鋼材質(zhì)，與碳鋼材質(zhì)的減震器相比，該材質(zhì)不易腐蝕，耐高溫且使用壽命長(zhǎng)。

4.3 減震器需要承載的載荷

如果單個(gè)撬塊質(zhì)量為5000 kg，那么單個(gè)撬塊的載荷質(zhì)量如下：

Wt=m×g=5000×9.81=49050 N

取安全系數(shù)為2，減震器需要承載的理論載荷如下：

Wt（安全）=Wt×2=49050×2=98100 N

考慮到撬塊的總體尺寸，廠家推薦安裝減震器個(gè)數(shù)為6～8個(gè)，為保障安全，暫定安裝減震器個(gè)數(shù)為10個(gè)。每個(gè)減震器需要承載的載荷如下：

W=Wt（安全）/n=98100×10=9810 N

4.4 型號(hào)選擇

最終選擇鋼絲繩減震器的型號(hào)為ALJ系列。減震器樣本中顯示該型號(hào)的減震器最大可承載的載荷為12280N，遠(yuǎn)大于按照2倍安全系數(shù)計(jì)算的單個(gè)減震器需承載的載荷9810N，因此從承載載荷方面來看，該型號(hào)滿足要求。

5 制定空調(diào)機(jī)組甲板結(jié)構(gòu)加強(qiáng)方案

為校核空調(diào)機(jī)組附近船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，使用GeniE模塊軟件建立有限元模型。對(duì)空調(diào)機(jī)組附近船體結(jié)構(gòu)的梁和筋，腹板和面板分別采用Shell和Beam模擬，其他區(qū)域的筋采用Beam模擬。

根據(jù)提供的設(shè)備信息，空調(diào)機(jī)組質(zhì)量為4950 kg，考慮相關(guān)未建結(jié)構(gòu)，取1.1倍的放大系數(shù)。偏保守考慮，動(dòng)態(tài)載荷在X、Y方向上施加±0.55 m/s2的加速度，Z方向上施加-0.55 m/s2的加速度。

根據(jù)《空調(diào)機(jī)組區(qū)域強(qiáng)度分析》報(bào)告，空調(diào)機(jī)組區(qū)域的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。具體的加強(qiáng)方式有以下2種：1）在空凋機(jī)組對(duì)應(yīng)基座下方左右舷方向增加T300*12型材及L125*75*12角鋼，增加有效支撐，首尾方向增加L125*75*10角鋼及FB75*12扁鐵加強(qiáng)，是力傳遞到首尾艙壁擴(kuò)展甲板受力面積。2）對(duì)空調(diào)機(jī)組外圍平臺(tái)增加立柱219cm×8cm，對(duì)平臺(tái)做結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，使力向主甲板傳遞，降低平臺(tái)振動(dòng)系數(shù)。

6 選擇水性振動(dòng)涂料的依據(jù)?

隨著更加安全環(huán)保的水性涂料技術(shù)的成熟，更加環(huán)保的減振涂料得到廣泛應(yīng)用。

這種類型的減振涂料主要是以樹脂乳液為基質(zhì)，加入大量片層結(jié)構(gòu)的云母粉等功能性填料，并添加適量的助劑而制成的。減振涂料是一種黏彈性材料，兼具某些黏性液體在一定狀態(tài)下?lián)p耗能量的特性和彈性固體材料存貯能量的特性，當(dāng)產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，一部分振動(dòng)能量以位能的形式貯存下來，而另一部分轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，通過涂層與基層與形成的結(jié)構(gòu)，起到減振的效果。減振涂料具有以下6點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1）高水性減振涂料可采用刮涂、噴涂、滾涂等多種工藝進(jìn)行施工，施工工藝多樣化。2）水性減振涂料為高固體份涂料，黏度高。可加厚涂裝施工，干燥過程中的體積收縮率低，不會(huì)因體積收縮率過大而出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。3）生產(chǎn)和施工過程中，對(duì)環(huán)境沒有污染。水性減振涂料是以水作為分散介質(zhì)的，其中含有的VOC非常少，符合國(guó)家的環(huán)保政策法規(guī)；4）水性減振涂料具有很高的復(fù)合損耗因子，減振效果良好。5）不受施工基材形狀的限制可在形狀復(fù)雜表面施工，在干燥、潮濕表面上均可施工。由于水性減振涂料是厚漿型、高固體份涂料，因此單次成膜厚度大。6）阻燃性能好，耐水性、耐候性、耐腐蝕性良好。

7 仿真分析模型

分析模型所涉及的艙室結(jié)構(gòu)均為普通鋼結(jié)構(gòu)。鋼材材料特性如下：楊氏模量為2.1×1011N/m2。

密度為7850 kg/m3。

泊松比為0.3。

為模擬局部房間噪聲分布情況，利用VA ONE軟件建立分析模型。結(jié)構(gòu)模型及艙室實(shí)體模型信息如下。

7.1 聲振源輸入信息

在仿真分析時(shí)，載荷按實(shí)測(cè)值激勵(lì)聲振源輸入信息?？紤]到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，在分析時(shí)以2號(hào)中央空調(diào)工作狀態(tài)為考慮因素，如圖2、圖3所示。

圖2、圖3是采用改造方式中的a、b、c、d四種方案后進(jìn)行的模型分析，圖中可看出噪聲分布的區(qū)域?qū)Ρ取?/p>

整個(gè)模型的噪聲范圍29.42 dB～88.62 dB（由深到淺），圖2中大部分區(qū)域的噪聲在49.15 dB以下，淺色局部區(qū)域達(dá)到64.94 dB；圖3大部分區(qū)域噪聲在49.15 dB以下，但是小部分區(qū)域達(dá)到了88.62 dB。

圖2 采取控制措施后1號(hào)空調(diào)啟動(dòng)時(shí)噪聲分布

圖3 采取控制措施后2號(hào)空調(diào)啟動(dòng)時(shí)噪聲分布

7.2 控制方案預(yù)測(cè)分析結(jié)果

在不考慮房間內(nèi)通風(fēng)噪聲的情況下，按照給出的控制方案，逐項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算，得到表2的結(jié)果。

表2 噪聲控制方案預(yù)測(cè)分析結(jié)果

8 結(jié)論

在建造設(shè)計(jì)時(shí)，要重視空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)中噪聲及振動(dòng)對(duì)人的危害，該文針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)噪聲和振動(dòng)實(shí)際存在的問題進(jìn)行解決，通過不同方法的實(shí)際應(yīng)用也對(duì)其他空間小的平臺(tái)建造、改造提供借鑒，能夠減少人員因此產(chǎn)生的危害。

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