К вопросу места установки ГД

Рис.4.2. (А - пучность).

Из анализа рис.4.2.следует:

- двигатель, имеющий неуравновешенную силу инерции Р_рез, рекомендуется устанавливать либо над узлом свободных ко­лебаний, либо вблизи него. Другими словами, там, где ли­нейная амплитуда равна нулю (а = 0);

- двигатель, имеющий неуравновешенный момент силы инерции,
рекомендуется устанавливать над пучностью колебаний или
вблизи неё. Другими словами, в районе миделя судна, т.е.
там, где амплитуда угловых колебаний равна нулю.

Для борьбы с вибрацией могут быть использованы следующие методы:

- борьба с вибрацией первого порядка;

- путем изменения жесткости фундамента;

- борьба с вибрацией второго и более высоких порядков.

В первом случае могут быть использованы следующие пути:

- выбор более уравновешенного механизма;

- отдаление частоты вращения от резонансной;

- изменение места установки механизма;

- установка амортизаторов;

- устранение повреждения гребных винтов (валопровода). Для третьего случая к возможным путям можно отнести:

- изменение конструкции кормовой оконечности судна;

- изменение расположения винтов;

- установку гребного винта с другими характеристиками
(числом лопастей, профилем, дисковым отношением, шагом).

Учитывая, что гребные винты имеют конечное число лопастей, в процессе их работы появляется импульсирующее давление. Оно че­рез воду, винт, гребной вал и подшипники передается корпусу судна. Действующее на корпус усилие имеет две составляющие (верти­кальную и горизонтальную). Период изменения этих сил равен вре­мени одного оборота винта.

Для снижения вибрации корпуса судна, вызываемой гребным винтом, могут быть использованы следующие способы:

- выравнивание поля скоростей в районе винта;

- обеспечение максимальных зазоров между винтом и корпу­сом судна в окне ахтерштевня;

- выбор бóльшего дискового отношения и саблевидного про­филя лопастей;

- уменьшение шага винта.

Вибрация может возникнуть вследствие дисбаланса и расцентровки валов. Такая вибрация зависит от точности изготовления деталей и качества монтажа. Основными видами борьбы с этими вибрациями могут быть улучшение технологии изготовления меха­низмов и повышение точности их балансировки.

Для снижения уровня вибрации трубопроводов применяются глушители пульсаций давления, а для снижения пульсации давле­ния в механизмах и трубопроводах увеличивают площади сечения каналов и трубопроводов.

Применительно к насосным агрегатам (например, центробеж­ного типа) одним из источников вибрации могут являться различ­ные виды кавитации: каждый из которых вызывает рост вибрации в определенном диапазоне частот [7]. Например, для газовой ка­витации это происходит в пределах от I до 10 кГц, паровой от 5 до 30 кГц и выше_. В общем случае вибрация насосов, обуслов­ленная кавитационными явлениями, проявляется в широком спектре частот и зависит от степей их развития (стадии кавитации). Для начальной стадии характерна высокочастотная часть спектра. При переходе к установившейся стадии спектр расширяется в область низких и средних частот. В случае работы насоса в условиях пол­ностью развившейся кавитации (срывная стадия) низкочастотные вибрации могут являться причиной выхода насоса из строя.

Спектр и интенсивность составляющих вибрации насосов оп­ределяются степенью его конструктивного совершенства, техническим уровнем изготовления отдельных узлов и деталей, качеством монтажных и ремонтных работ. Не менее важным фактором является и квалификация обслуживающего персонала. Таким образом, вибра­цию насосов могут вызвать следующие причины:

- конструктивные (несовершенство элементов проточной части недостаточная жесткость корпуса фундамента, наличие в системе рез­ких расширений и сужений);

- технологические (неконцентричность элементов относительно оси ротора, дефекты посадочных рабочих органов на вал, оваль­ность сечения, изломы, смещение осей трубопроводов);

- монтажные (нарушение соосности валов приводов и насоса, неправильная сборка соединителъных муфт, неисправность соединения трубопроводов);

- гидродинамические (неоднородность потока перекачиваемой среды, образование вихревых течении в проточной части насоса и системы, отрыв потока среды от ограничивающих поверхностей);

- эксплуатационные (изменения геометрии подшипников, нали­чие воздуха в системе и насосе, несовместимость харак­теристик насоса и системы);

- ремонтные (наличие в системе тупиковых ответвлений, изме­нение формы и длины труб, установка дополнительных эле­ментов, неудовлетворительная балансировка элементов на­соса и приводного двигателя).

Анализ приведенной информации свидетельствует о большом многообразии причин появления вибрации насосов СЭУ на различных этапах их эксплуатации. Однако на ряд причин следует обратить особое внимание.

Недопустима посадка рабочего колеса на вал с зазорами, в противном случае это может привести к неконтролируемой неурав­новешенности, превышающей допустимую в десятки раз.

Нарушение геометрии элементов подшипников и дефекты их по­садок в значительной степени способствуют появлению вибрации в подшипниках качения. Наличие на трубопроводах резких расширений (сужений) способствует возникновению гидравлических ударов.

При некачественной или быстрой заливке, например, центробежного насоса возможно образование воздушных "мешков" в корпусе на­соса и системе. Подача воздуха через неплотности и попадание её в жидкость может привести к изменению параметров работы, разви­тию кавитационных процессов и вибрации. Аналогичная ситуация может произойти при засорении приемной сетки или фильтров на стороне всасывания, при неполностью открытом приемном клапане, в случае сильно загрязненной жидкости, при увеличении её темпера­тур, снижении статического подпора на всасывании. В случае па­раллельной работы двух или нескольких центробежных насосов, а также совместно с объемными насосами (поршневыми, шестеренчатыми и др.) возможно возникновение вибрации вследствие разных характеристик насосов и сопротивлений трубопроводов.

4.2. Причины, источники шума и методы борьбы с ним.

Шум при работе механизмов возникает вследствие упругих ко­лебании всего механизма или его отдельных узлов. Причинами воз­никновения этих колебаний в различных судовых агрегатах или системах служат механические, гидродинамические и электрические явления, обусловленные конструкцией, режимом работы, технологи­ческими неточностями, допущенные при изготовлении или монтаже, и условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механичес­кого, аэродинамического и электромагнитного происхождения.

Инерционные возмущающие силы, возникающие вследствие движе­ния деталей механизма с переменными ускорениями, соударение де­талей в сочленениях, трения в сочленениях; деталей вызывают шумы механического происхождения. Многие механизмы, устройства и системы подвержены вибрациям вследствие колебаний рабочей сре­ды, вызванных протекающими в них гидродинамическими и аэродинами­ческими процессами. К таким аэродинамическим источникам шума относятся:

- вихревые процессы в потоке рабочей среды;

- колебания среды, вызываемые вращением роторов лопастных машин;

- пульсации давления рабочей среды;

- кавитационные процессы.

Шумы электромагнитного происхождения возникают под влиянием переменных во времени и пространстве магнитных полей. В зависимости от способа распространения колебаний различают два видашумов: воздушный и структурный. В первом случае звуковые колебания распространяются по воздуху, а во втором - в твер­дых телах.

Шум по воздуху распространяется преимущественно из помеще­ния, где расположены источники шума. Снижение воздушного шума, возникающего при работе двигателей и механизмов, позволяет улуч­шить условия их обслуживания и обеспечить нормальные условия обитаемости для команды. Шум распространяющиеся по корпусу судна, называют структурным шумом, возникает из-за передачи через фундаменты набору судна вибраций, создаваемых рабочими механизмами. Структурный шум, распространяясь по фундаментам и корпусным конструкциям, увеличивает уровень воздушного шума в смежных помещениях. Кроме того, большая амплитуда вибрации ра­ботающих механизмов способствует их преждевременному износу, В связи с этим основные усилия по снижению шумности от работы ме­ханизмов направлены на снижение их структурного шума.

Шум слышимого диапазона подразделяется на: низкочастотный (до 300 - 400 Гц), среднечастотный (от 300 - 400 до 800 - 1000 Гц), высокочастотный (свыше 800 - 1000 Гц).

В качестве единицы измерения шума на практике используется децибел (ДБ). Для определения уровня интенсивности (силы) зву­ка используют звуковое давление [17].

L = 20lg P/P₀ , (4.2.)

где Р - давление в исследуемой точке, измеренное на расстоянии 1 м от источника шума и на расстоя­нии 1,5 м от настила МКО; Р₀ – 2*10^-5 н/м² - пороговое давление. В случае действия двух источников с разными уровнями зву­кового давления L₁ и L₂ суммарный уровень шума будет опре­деляться:

L = L₁ + ΔL, (4.3.)

где ΔL - добавка, определяемая в зависимости от разнос­ти L₁-L₂ , L₁ - уровень шума большего источника. В случае одновременного действия z одинаковых источни­ков с уровнем шума L_I суммарный уровень звукового давления будет определяться

L_сум = L₁ + 10lgz (4.4.)

На транспортных судах с ДЭУ, ПТУ и ГТУ уровень шума дости­гает 115 - 119 ДБ и 70 - 80 ДБ в жилых и служебных помещениях.

Для организма человека наиболее вредными являются высоко­частотные составляющие шумового спектра.

Результатом воздействия шума может быть: изменение кровя­ного давления, нарушение работы сердца, нарушение работы орга­нов пищеварения, замедление психической реакции, возникновение головокружения, появление тошноты, снижение производительности труда на 20 % и более.

Стоимость мероприятий проводимых по борьбе с шумом, сос­тавляет ≈ 0,5 - 2,5% строительной стоимости судна.

Допустимые уровни шумов на судах в различных помещениях приведены на рис.4.3. и 4.4. [17]

Значение допустимых значений уровня шума в МКО и ЦПУ

Рис. 4.3 (1 – при кратковременном воздействии шума; 2 - при постоянном нахождении людей в зоне действия шума; 3 - для звукоизолирующих ЦПУ).