chuyên đề tiêu chuẩn và giải pháp chống ồn và rung động trên tàu.pdf

chuyên đề tiêu chuẩn và giải pháp chống ồn và rung động trên tàu.

SVTH: HOÀNG TRỌNG HIỂN

Môn học “ TRANG BỊ ĐỘNG LỰC “đã giúp Sinh Viên ngành Kỹ Thuật Tàu Thủy của trường ĐẠI HỌC NHA TRANG nói chung và đặc biệt là ngành Máy những kiến thức cơ bản về thiết bị năng lượng Tàu Thủy cũng như cung cấp cho Sinh Viên cơ sở cho việc nghiên cứu , chuyên sâu sau này.

Để môn học đạt hiệu quả cao hơn thầy giáo – giảng viên của chúng tôi Thạc Sỹ Nguyễn Đình Long đã đưa ra những đề tài nhỏcho từng sinh viên lựa chọn nghiên cứu , thảo luận và báo cáo Nhằm nâng cao kỹ năng , sáng tạo và phong cách làm việc theo khoa học cho sinh viên Giúp sinh viên khắc sâu phần kiến thức của đề tài mà mính đảm nhiệm

Thông qua sự giảng dạy , hướng dẫn cua thầy giáo và trình độnhận thức , tiếp thu tôi quyết định chọn đề tài :” TIÊU CHUẦN VÀGIẢI PHÁP CHỐNG ỒN VÀ RUNG ĐỘNG TRÊN TÀU THỦY “ để nghiên cứu , thảo luận , báo cáo.

Vì đây là một đề tài tương đối rộng , ít tài liệu nghiên cứu , thêm vào đólà sự bơ ngỡ , bất cập trong việc lần đầu nghiên cứu một đề tài khoa học nhỏ nên chắc chắn tôi có sự sai sót trong quá trình trình bày, cũng như kiến thức Rất mong sự đóng góp ý kiến của thầy giáo , cũng như các bạn sinh viên

I.1 TIẾNG ỒN TRÊN TÀU

1.1.1 Khái niệm chung về tiếng ồn trên tàu

Tiếng ồn là tập hợp những âm thanh tinh sắc , không trật tự có cường độ và tần số khác nhau ( 1 )

Ngoài ra , tiếng ồn còn được hiểu như sau : Tiếng ồn là những âm thanh không thuận tai , gây khó chịu , quấy rối sự làm việc , nghĩ ngơi của con người (2)

Về mặt vật lý , âm thanh ( tiếng ồn ) là những dao động sóng của môi trường đàn hồI , gây ra sự dao động bởI sự dao động các vật thể Tiếng ồn được đặc trưng bởi cường độ âm ( I ) và áp suất âm ( P ) liên hệ theo công thức sau :

P Trong đó : - p là mật độ của môi trường

I = - I có đơn vị là erg/cm2 hoặc w/cm2pC - P có đơn vị là bar

Trong không gian tự do cường độ âm được tính như sau :P

Ir = Trong đó : - Ir là cường độ âm

điểm khoảng r Chú giải :

( 1 ) : Theo bài giảng “ TRANG BỊ ĐỘNG LỰC “ của Thạc Sỹ Nguyễn Đình Long trang 302

( 2 ) : Theo bài giảng : “ KỸ THUẬT AN TOÀN VÀ MÔI TRƯỜNG “ của Hồ Đức Tuấn trang 34

1.1.2 Nguyên nhân gây ra tiếng ồn trên tàu

Khi tàu hoạt động , động cơ điêzen hoạt động dẫn đến sự rung động trên bề mặt của nó và gây nên sự phát xạ tiếng ồn không khí có nguồn gốc cơ học Tại cửa hút và cửa xả của động cơ điêzen xuất hiện sựrối loạn không khí gây ra sự chênh lệch áp suất , chèn khí đẫn đến gây ồn khí động ( 1 )

Khi trục làm việc do trục di động trong pham vi khe hở của gối trục và do trọng tâm quay quay không trùng với trọng tâm của trục , gây hư mòn nhanh

chóng do ma sát dẫn đến sự rung động của vỏ tàu , các vật thể lân cận bởi lực li tâm của trục sinh ra khi quay ( 2 )

Ngoài ra nguồn sinh âm có thể là do : Âm thoa , tiếng động máy móc , động cơ , va chạm của các vật thể đàn hồi Trong đó nguồn dao động cơ học băt nguồn từ động cơ bơm, do chảy rối trong bơm , quạt và hệ thống thủy lực do ma sát… ( 3 )

Tiếng ồn còn xuất phát từ sóng trên biển va vào mạn tàu , gió … Cũng như hai nguyên nhân này làm cho tàu nghiên ngang , nghiên dọc dãn đến các vật thể trên tàu va vào nhau do cố định không tốt gây nên tiếng ồn

Tóm lại có nhiều nguyên nhân gây nên tiếng ồn trên tàu thủy , trong đó có thể nói nguyên nhân chính gây nên tiêng ồn là sự làm việc của động cơ điêzen , máy móc , thiết bị trên tàu

1.2 RUNG ĐỘNG TRÊN TÀU

1.2.1 Khái niệm chung về rung động trên tàu

Rung động là dao động cơ học của các vật thể đàn hồicó trên tàu, cũng như sự rung động của tàukhi bi va đập bởI sóng , gió , vật thể lạ , …

Rung động được đặc trưng bởI các thông số :  : Biên độ dịch chuyển

’ : Biên độ của vận tốc ” : Biên độ của gia tốc Mức độ vận tốc dao động :

L = 20lg ( dB )

Trong đó : m/s – ngưỡng quy ước của biên độ

Các bề mặt cua vật thể dao động thường tiếp xúc với các vật thểkhác gây rung đông dây chuyền Hay tiếp xúc với lớp không khíxung quanh làm cho lớp không khí đó dao động tạo thành sóng âm và gây ra một áp suất âm



1.2.2NGUYÊN NHÂN

- Khi tàu làm việc , các động cơ làm việc dẫn đến làm rung động bề mặt của nó , đồng thời các chi tiết thiết bị tiếp xúc với nó ở lân cận dao động theo , gây rung động dây

Thêm vào đó rung động xuất hiện khi chuyển động quay không cân bằng trong quá trình làm việc cũng như các

phần chuyển động tịnh tiến có va đập cũng gây rung động tàu

I TÁC ĐỘNG CỦA TIẾNG ỒN VÀ RUNG ĐỘNG TÀU ĐẾN CON NGƯỜI

1 TIẾNG ỒN

Người ta nhận được kích thích là nhờ thính giác , Tuy nhiên , tiếng ồn ảnh hưởng trước hết đến hệ thần kinh trung ương , sau đó đến hệ thống tim mạch và nhiều cơ quan khác , cuối cùng đến cơ quan thính giác.

Ảnh hưởng của tiếng ồn đến con người tùy thuộc vào thời gian tiếp xúc tiếng ồn , và đọ nhạy riêng của mỗi người , vào lớp tuổi tình trạng sức khỏe và giới tính nam nay nữ Tuy

nhiên , tiếng ồn liên tục khó chịu hơn tiếng ồn gián đoạn , tiếng ồn có tần số cao khó chịu hơn tiếng ồn có tần số thấp , khó

chịu nhất là tiếng ồn thay đổi cả về tần số và cường độ

a - Ảnh hưởng của tiếng ồn đến cơ quan thính giác

Nếu chúng ta tiếp xúc thường xuyên với tiếng ồn , độ nhạy của thính giác giảm , ngưỡng nghe tăng lên , nhất là ở tần số cao Sau khi hết tiếp xúc với tiếng ồn phải mất một khoảng thời gian nhất định thính giác mới trở lại bình thường , khoảng thời gian này gọi là khoảng thời gian phục hồi thính giác , tiếp xúc với tiêng ồn càng to thì thời gian phục hồi càng lâu

Tiếng ồn tác động thời gian dài dẫn đến phát triển thành bệnh lý gây nặng và điếc tai

Ở giai đoạn đầu : Thấy ù tai , đau đầu , chóng mặt , buồn nôn Về sau các hiện tượng trên nặng thêm , dẫn đến màng nhỉ dày và hơi lõm vào trong đưa đến bệnh nặng tai

Nhiều nghiên cứu xác định được rằng mức đọ hạthấp độ nhạy cảm của tai tỉ lệ thuận với thời gian tiếp xúc tiếng ồn Tuy nhiên , đối với mỗi người khác nhau , tác hại cua tiếng ồn có khác nhau

b -Ảnh hưởng của tiếng ồn đến hệthần kinh

Tiếng ồn có cường độcao vàtrung bình kích thích mạnh đến hệthống thần kinh trung ương gây ra các rối loạn chức năng thần kinh va thông qua hệthần kinh tác động đến cơ quan khác của cơ thể.

Tiếng ồn mạnh gây đau đầu , chóng mặt , cảm giác sợhải , sựbực bội vô cớ, trạng thái thần kinh không ổn định Dưới tác động của tiếng ồn cơ thể con người xảy ra hàng loat các thay đổi biểu hiện qua sự thay đổi trạng thái bình thường của hệthần kinh

C -Ảnh hưởng của tiếng ồn đến hệtim mạch

làm rối loạn tim mạch.

D -Ảnh hưởng của tiếng ồn đến dạdày

Làm giảm sựtiết dịch vị, rối loạn chức năng bình thường của dạdày Vi vậy theo thống kê người làm việc trong điều kiện cótiếng ồnthường xuyên tỉlệ đau dạdày cao hơn nơi khác

e –Bệnh cao huyết áp

Ngoài ra tiếng ồn làm giảm sựlàm việc chóng mệt mỏi năng suất lao động thấp nhất là lao động tríóc

Khi nghiên cứu ảnh hưởng của chấn động đến cơ thể người ta thấy nếu tần số của chấn động xấp xĩ tần số dao đông riêng của cơ thể sẽ tạo ra cộng hưởng , nó sẽ gây ra các biến chuyển sinh lý , bệnh lý sâu sắc Tư thế đứng làm việc khi có chấn động ảnh hưởng

nhiều đến cộng hưởng.

Các nghiên cứu cho thấy hệ thần kinh và tim mạch lànhững bộ phận nhạy cảm với chấn động chấn động cóthể gây ra những thay đổi trong hoạt động của tim Dưởianh hưởng của chấn động , con người nhanh chóng cảm thấy mệt mỏi thờ ơ lảnh đạm

Chấn động ảnh hưởng đến thị giác : Khi chấn động ở 10’ với tần số 4 Hz và biên độ 0,5 mm làm cho thị

trường của mắt rộng ra Ngược lại sau 20’ thị trường của mắt sẽ thu hẹp lại , bị loạn sắc độ nhìn tinh của mắt sẽ hạ xuống , với tần số 20 Hz và biên độ 1,6 mm độ tinh hạ thấp 40%.

Ngoài ra rung động còn tác hại đến đau khớp xương , rối loạn tuyến sinh dục gây nên những biến loạn đối với bộ phân sinh dục nữ và liệt dương đối với nam Nếu đồng thời chịu tác động của rung động vàtiếng ồn sẽ làm cho con người nhanh chóng mệt mỏi giảm khả năng lao động , dể xãy ra tai nạn

Chúgiải :

Theo bài giảng “AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ MÔI TRƯỜNG “của Hồ Đức Tuấn

89/68100/8590/8090/8098/8098/90106/9889/8095/7598/55

Pn P

 Các động cơ diezel cao tốc như 12HHC∏18/20(M410B),

6HC∏15/18 (3A6) và 12HC∏15/18 (3A12) là nguồn ồn lớn nhất

 Mức áp suất âm và giao động âm được đo bằng dụng cụ đo tạp âm và dụng cụ đo rung.

 Mức áp suất trong buồng máy không chỉ phụ thuộc vào tiếng ồn của động cơ mà còn phụ thuộc vào tính chất âm học và kích

thước của buồng

 Trường âm trong buồng máy không đều cả về cường độ và tần số

 Mức áp suất âm trung bình Ltb , đB được tính theo công thức :pi:áp suất âm tại điểm thứ i

nđ : số điểm đo

po: áp suất tương ứng vớin gưỡng nghe được ở tần số 100Hz

 Nếu Li=Lgh là mức giới hạn của áp suất âm trong buồng máy ,thì mức giới hạn cho phép của áp suất âmcủa nguồn được xác định như sau:

10 lg()54



1 –trong buồng máy trang bị phương tiện tự động hoá toàn bộ2-trong buồngmáy có sự làm việc của nhânviên

3-Trong buồng máy có trực ca

4-Trong buồng máy chống ồn của trạm điều khiển

 Khi không có thiết bị phân tích độ ồn thì có thể áng chừng độ ồn chung , đo bằng thiết bị do tại các điểm làm việc cao hơn sàn 1,5mm như sau:

 Trong buồng máy có trang bị phương tiẹn tự động hoá toàn bộ tối đa là 100dB.

 Trong buồng máy có trang bị từ xa từ trạm điều khiển tập trung cách âm với thời gian tác động chung của tiếng ồn đến 2h trong 1 ngày đêm tối đa là 95dB.

 Trong buồng máy không trang bị điều khiển từ xa ,từtrạm cách ly đặc biệt tối đa là 85 dB

 Tại trạm điều khiển cách ly ,tốiđa 75 dB

5.10m s/

620 lg,

v

 Giãn đồ mức giới hạn cho phép của tốc độ giới hạn

 Được thể hiện qua 4 đại lượng chính :

 Biên độ giao động chuyển vị S

 Biên độ vận tốc v

 Biên độ gia tốc a

 Tần suất giao động ωTa có : v=S ω, a=v ω

-Trong phạm vi f<0.3Hz con người làm việc bình

thường đến 8h nếu a chưa quá 0.2 g,thời gian trên rút con 2h nếu a tăng đến 0.4 g ,khi a=1g người ta chịu đựng không quá 1 phút.

-Dưới đây là 3 vùng quy ước mức độ rung

+Vùng I :Mức độ rung trong vùng này không gây cảm giác khó chịu+Vùng II: Mức độ rung

lớn hơn vùng I ,cảm giác khó chịu mà con người cảm nhận được+Vùng III: Mức độ rung

lớn hơn vùng I,II cảm giác khó chịu tăng lên rõ rệt,

 Từ cách chia vùng trên ở đồ thị chúng ta có thể xác định được các tham số xuất hiện trong quá trình

rung ,có ảnh hưởng tới sức chịu đựng của con người  Ví dụ khi chịu rung với tần suất 10Hz con người vẩn

cảm thấy thoải mái nếu gia tốc không vượt quá

0.012g, biên độ giao động hết sức nhỏ ,chỉ hàng vài trăm mm.Tuy nhiên tại tần suất đó nếu biên độ tăng lên đến cỡ vài phần mười mm tức tăng lên chừng 10 lần cùng với nó gia tốc cũng tăng lên làm cho con

người cảm thấy khó chịu.

 Theo tiêu chuẩn ISO phạm vi làm việc cho con người được hạn chế trong vùng giới hạn ,gia tốc rung không quá 0.05

nếu tần suất nhỏ hơn 60lần/ phút ,tại tần suất 500lần/phút gia tốc không được lớn hơn 0.07;tại tần suất 3600 lần/phút giới hạn gia tốc có thể đến 0.25

 Tiêu chuẩn áp dụng cho dao động đứng ít khắc nghiệt hơn , được trình bày như hình dưới đây:

Các đường lan truyền tiếng ồn theo các

buồng tàu và tổ hợp các biện pháp chống ồn :

Việc chống ồn và rung động trên tàu được thực hiện theo hai hướng:

Giảm tiếng ồn và rung động tại nguồn

Làm yếu tiếng ồn không khí và kết cấu bằng cách chọn thiết bị có độ ồn và rung động nhỏ, sử dụng các thiết bịgiảm âm và giảm chấn.

Tuy nhiên, việc giảm tiếng ồn và rung động tại nguồn là phương pháp đạt hiểu quả cao, cho phép giảm mức áp suất âm và dao động âm chung trong các buồng của tàu Nó được giải quyết từ khâu thiết kế, chế tạo và lắp ráp máy chính, máy phụ và thiết bị của TBNL tàu.

Tiếng ồn không khí và kết cấu được làm yếu bằng cách tạo ra trong buồng máy tổ hợp chống ồn, gồm các phương tiện hấp thụ âm và rung động công dụng chung, cục bộ và riêng lẻ.

 Các phương tiện giảm tiếng ồn không khí thuộc phương tiện chung trong buồng máy:

Các bộ tiêu âm tiếng ồn khí động của động cơ điezel được lắp trên ống hút và ống xả khí.

Vỏ cách âm ( chụp cách âm ) vật che chắn đối với các máy móc gây ra tiếng ồn lớn.

Lớp phủ hấp thụ âm trên các bề mặt trong buồng máy và giếng máy.

 Các biện pháp và phương tiện che chắn chung, chống sựlan truyền dao động âm và tiếng ồn kết cấu là

 Quy hoạch hợp lý các buồng trên tàu, đặc biệt là buồng máy.

 Sử dụng các bộ phận tiêu âm, bộ tiêu âm dập lửa trên đường ống khí xả của động cơ điezel Bộ tiêu âm dập lửa có hai loạI: khô và ướt.

 Có thể bố trí bộ tiêu âm – dập lửa vào nồi hơi, tận dụng việc bố trí bộ tiêu âm trên đường ống khí xả, ảnh hưởng tớI việc giảm áp suất âm Người ta ghi nhận rằng hiệu quảgiảm âm đạt mức cao khi bộ tiêu âm được đặt ở vị trí cóchiều dài đoạn ống sau bộ tiêu âm bằng

(0,25 – 0,5) chiều dài đoạn ống trước đó Trong trường hợp bộ tiêu âm đặt gần động cơ điezel thì hiệu quả giảmồn nhỏ.

Các bộ tiêu âm đường ống khí xả

a Bộ tiêu âm kiểu buồn

b Bộ tiêu âm dập lửa kiểu khô có 2 buồngc Bộ tiêu âm 3 buồng

Để giảm tiếng ồn của hệ thống thông gió, người ta sửdụng các bộ giảm âm thẳng và vòng kiểu tích cực, trong đó nó hấp thụ năng lượng âm và lực cản nhớt của vật liệu hấp thụ âm tại các lỗ nhỏ.

Vỏ chụp cách âm hoặc vật liệu che chắn thường được chế tạo bằng thép hoặc hợp kim nhôm, bề mặt tong được phủ chất thụ âm Nhờ đó giảm được ồn từ ( 10 – 20 ) dB Tuy nhiên, phương cách chống ồn này gây khó khăn cho việc chăm sóc máy móc.

Bằng biện pháp sử dụng bộ giảm chấn khi lắp trên máy móc lên bệ và kết cấu vỏ tàu, nhờ đó giảm được tiếng ồn kết cấu trong các buồng Bộ giảm chấn được dùng trong TBNL tàu có các loạI: cao su có cốt kim loại, kiểu lò xo, khínén và hỗn hợp.

 Để giảm tiếng ồn kết cấu, người ta sử dụng đồng thời cả các lớp phủ hấp thụ rung động của bệ và kết cấu tựa khác.

 Việc sử dụng bộ giảm chấn cho phép giảm sự truyền rung động của máy móc đến kết cấu thân tàu và

giảm tiếng ồn kết cấu (3 – 6) dB, ở tần số cao thìgiảm (8 – 12) dB hoặc hơn.

 Người ta thường lắp các động cơ chính, máy phát diezel, máy nén piston, quạt thông gió cỡ lớn và các máy móc khác.

 Các loại động cơ chính được giảm chấn chủ yếu là độnh cơ có số vòng quay từ 500 v/ph trở lên.

 Bầu giảm âm cho ống khí xả của động cơ đốt trong, ống khí nạp và xả của máy nén, bộ khuếch đạI của hệthống gió, tấm hoặc kết cấu hấp thụ âm.

 Thiết bị giảm chấn (bộ giảm chấn cho động cơ đốt trong, đầu nốI ống đàn hồi) kết cấu chống rung, dùng vật liệu hấp thụ va chạm, có tác dụng giảm âm.

 Cách li khỏi nguồn tiếng ồn và nguồn dao động, cách âm nguồn gây tiếng ồn như bọc cách âm nguồn điều khiển và những buồng kề cận nguồn tiếng ồn, trang bịdụng cụ bịt tai.

 Chọn động cơ, máy, thiết bị, hệ thống ít ồn (nhò lưu tốc, tốc độ chuyển động, ma sát, va chạm không quá cao, dao động không quá giới hạn, chọn vật liệu hấp thụva chạm.

 Chọn chế độ vận hành phù hợp.

Xuất phát từ các biện pháp chống rung là tìm cách hạn chế các tham số tham gia quá trình rung gồm: biên độ, vận tốc, và gia tốc Cả 3 đạI lượng này là hàm của tần số rung, thay đổI độ lớn theo dạng cosin.

Nguyên tắc chung làm giảm rung động thân tàu:

 Tìm cách giảm biên độ lực F gây rung, có thể thay đổI các đặc tính thủy lực của chân vịt nhằm giảm biên độ lực gây rung như tăng khe hở giữa đầu cánh chân vịt và vỏtàu nhằm giảm độ không điều hòa dòng chảy trong vùng, thay đổI các đường dòng do hệ số dòng theo nhiễu loạn, thay đổI thiết kế chân vịt nhằm làm giảm lực kích động.