船舶水管路噪声及其控制研究

　　引言

　　在船舶工业领域,水管路系统—如生活用水管路及冷却用水管路等—普遍存在于各类船舶上,发挥着重要的作用。水管路也是国民经济的各个领域及日常生活中常见的设施。但水管路的振动噪声一直没有得到很好的控制,成为困扰人们的一道难题。

　　液体管路的振动和噪声的影响在于管道的振动会传递到其它结构,并激励后者产生声辐射;管道内的噪声通过管壁向外辐射以及在出口处直接向环境中辐射。研究表明流体压力脉动是产生船舶水管路噪声的主要根源(故本文将其称作流体噪声)。管路流体噪声不仅对船上工作、生活环境产生很大的影响,对于军用舰船还存在破坏其隐蔽性的问题。这一方面是由于现代舰船的电子探测、目标识别的功能越来越强;另一方面也是由于对其它噪声源的控制比较成功,使得海水管路噪声相对突出。

　　除引发噪声外,压力脉动还直接导致管道的应力脉动和机械振动,特别是当脉动频率与管道系统的固有频率接近时,其破坏作用更大。例如国内外均发生过飞机液压管道破裂引起发动机燃烧、飞机坠毁的事件,也曾多次发生输油管道破裂事故。管道压力脉动的一种特殊情况是水管路中常见的有压瞬变流现象。水管路中的有压瞬变流是由于管路系统阀门误动作或事故停泵等原因造成的流体速度变化引发的。国内外由水锤引起的管路破坏事故很多,并且也有潜艇水管路出现水锤的报道。国内一大型铜矿的供水管路出曾因水锤作用而三次发生管道爆破的重大事故。

　　综上所述,水管路的振动噪声不仅会降低管路自身的工作可靠性、成为事故发生的导火索,也会对周围环境产生破坏作用。对军用舰船来说,其产生的噪声对舰船的隐蔽性也具有较大的负面影响。因此对水管路的振动噪声进行研究是非常必要的。

　　1 水管路系统噪声概述

　　水管路系统主要噪声源包括以下几个方面。

　　a管路中泵的运转、阀门工作引起的振动噪声以及与管路相连的其它机器的振动传递到管壁上引起的振动噪声(如驱动泵的电机引起的管路噪声等)。

　　b泵的机械噪声:主要是运动部件的敲击声。

　　c管路中压力脉动引的振动噪声:管路中泵和阀门都会引起流量脉动,这种流量脉动遇到系统阻抗时一般都会导致管路中的压力脉动,后者会引发管路振动、产生噪声。管路中的压力脉动主要是由工作泵产生的。

　　d阀门启闭产生的水锤噪声

　　e管路中液体携带的气泡破碎产生的空化噪声:当泵入口及调节阀等部位的局部压力低于液体介质的饱和蒸汽压时会产生气泡,管路中的气泡一旦进入压力正常区域就会发生破碎,产生噪声。