船用卧式自吸离心旋涡泵噪声检验检测

船用卧式自吸离心旋涡泵噪声检验检测技术研究

船用卧式自吸离心旋涡泵作为一种兼具自吸、离心力与旋涡作用特性的流体输送设备，广泛应用于船舶各类系统中。其运行噪声是评价产品质量、环境影响及船员舒适度的重要指标。系统的噪声检验检测对于控制船舶整体噪声水平、保障人员健康与设备可靠运行至关重要。

一、 检测项目与方法原理

噪声检测的核心在于准确获取并分析声压级与声功率级，主要检测项目与方法如下：

1. 声压级测量

   • 方法概述：在泵组周围特定位置布点，直接测量空气声压的有效值，以A计权声压级为主要评价量。

   • 测量原理：声波作用于传声器膜片，将其转换为电压信号，经前置放大器、计权网络和检波器处理后，由读数装置显示分贝值。A计权网络模拟人耳对低频不敏感的特性，与主观感受有较好的相关性。

   • 实施要点：测量应在反射平面上的自由场条件下进行，背景噪声需进行修正。测量表面通常为包络泵组的矩形体或半球面，传声器位置按标准布置。

2. 声功率级测定

   • 方法概述：声功率级是表征泵噪声辐射能量的固有物理量，与测量环境无关，是评价和比较泵噪声水平的客观参量。

   • 测定原理：基于声压级测量结果，通过计算得出。常用方法有：

     • 声压法：在包络泵组的测量表面上，测量多个点的声压级，通过计算该表面的平均声压级和表面面积，确定声功率级。这是常用的工程方法。

     • 声强法：通过测量声强矢量（声压与质点速度的乘积）在包围泵组的测量面上的分布，计算通过该面的声能流，从而直接确定声功率级。此法抗背景噪声干扰能力强，可在现场非理想声学环境下使用。

3. 频谱分析

   • 方法概述：对噪声信号进行频率构成分析，用于识别主要噪声源和频率特性。

   • 分析原理：使用实时分析仪或傅里叶变换分析仪，将时域噪声信号分解为频域上的频谱。通过分析频谱中的峰值频率，可对应判断其与叶轮通过频率、轴承特征频率、气蚀频率等的关系，为噪声控制提供依据。

4. 噪声源识别

   • 方法概述：定位泵组的主要噪声辐射部位。

   • 识别原理：

     • 声强扫描法：利用声强探头对泵体表面进行近距离扫描，声强云图可直观显示主要噪声辐射区域。

     • 表面振动测量法：通过测量泵壳、轴承座等关键部位的振动加速度，结合声振传递特性，间接评估结构辐射噪声的贡献。

二、 检测范围与应用需求

船用卧式自吸离心旋涡泵的噪声检测需求覆盖其所有应用领域，不同系统对噪声控制的要求各异：

1. 船舶通用系统：如舱底水泵、压载泵、消防泵、卫生水泵等。检测重点在于确保泵组运行时不致使舱室噪声超出规范限值，保障船员工作与休息环境。

2. 船舶动力系统：如冷却海水泵、淡水泵等。这些泵通常靠近主机等强噪声源，检测需关注其在复杂背景噪声下的独立声功率级，以及其对机舱整体噪声的贡献。

3. 特殊船舶与系统：如科考船、军用舰艇、医院船等。此类船舶对噪声有极其严格的要求（如声学隐身、精密仪器工作环境保障），检测项目需更加全面，除空气噪声外，常需附加结构噪声测量与评估。

4. 泵的研发与质量控制：在新产品研发、改进及出厂检验中，噪声检测是验证设计、优化结构和控制产品质量的关键环节。

三、 检测标准与规范

检测活动必须遵循国内外公认的标准规范，以确保结果的准确性、重复性和可比性。

1. 标准：

   • ISO 3744:2010 《声学 声压法测定噪声源声功率级和声能量级 反射面上方近似自由场的工程法》。此标准是进行声功率级测量的基础标准。

   • ISO 9614-2:1996 《声学 声强法测定噪声源的声功率级 第2部分：扫描测量法》。适用于现场测量的声强法标准。

   • IEC 60092-302:2019 《船舶电气设备 第302篇：设备 发电机和电动机》。其中包含对旋转电机（泵的驱动部分）的噪声限值和测试方法指引。

2. 标准/行业标准：

   • GB/T 29529-2013 《泵的噪声测量与评价方法》。该标准是国内泵类产品噪声检测的核心依据，详细规定了测量环境、仪器、方法及声压级向声功率级的转换。

   • CB/T 3496-2019 《船用泵组噪声测量方法》。此船舶行业标准针对船用泵组的安装和使用环境特点，对测量条件作出了更具体的规定。

   • GB/T 3785.1-2010 《电声学 声级计 第1部分：规范》。等同于IEC 61672-1，规定了声级计的性能等级。

   • 相关船级社规范：如中国船级社（CCS）、挪威船级社（DNV GL）、美国船级社（ABS）等均在各自的船舶入级规范中对舱室噪声限值提出了要求，间接规定了泵等设备应有的噪声水平。

四、 检测仪器与设备

一套完整的泵噪声检测系统主要包括以下仪器：

1. 声级计：核心测量仪器，至少为1级精度。需具备A频率计权、F时间计权功能，并能够进行等效连续声压级的测量。通常与防风罩配合使用，以减少空气流动对测量的影响。

2. 声强探头：用于声强法测量和噪声源识别。由一对相位匹配的传声器按特定间距构成，可测量声压梯度并计算出声强。

3. 频谱分析仪：或具备频谱分析功能的声学分析系统。能够对噪声信号进行1/1倍频程或1/3倍频程分析，乃至更精细的窄带FFT分析，用于频谱分析和故障诊断。

4. 振动传感器与分析仪：用于辅助噪声源识别和结构噪声分析。压电式加速度计是常用类型，配合分析仪可获取振动频率和幅值。

5. 校准器：声学校准器，用于在每次测量前后对声级计或传声器进行精确校准，确保测量链的准确性。通常产生一个已知频率和声压级（如1000 Hz, 94 dB）的稳定信号。

6. 数据采集与处理软件：运行于计算机上，用于控制仪器、记录数据、进行后期计算（如平均声压级、声功率级计算、频谱绘制等），并生成检测报告。

综上所述，对船用卧式自吸离心旋涡泵进行系统、规范的噪声检验检测，需要依据明确的检测标准，采用科学的检测方法，并借助精密的声学仪器。这不仅是对产品性能的客观评价，更是推动低噪声泵技术发展、提升船舶声学环境品质不可或缺的技术手段。