Звукоизолирующая система энергетического агрегата
Полезная модель относится к области звукоизолирующих систем энергетических установок (ЭУ) с паротурбинными, газотурбинными и дизельными агрегатами, в том числе - к стационарным и транспортным.
Сущность полезной модели связана с увеличением эффективности виброзащитной и звукоизолирующей систем энергетической установки в широкой полосе частот дополнительно к пассивным системам. Звукоизолирующая система энергетического агрегата (рис.1) содержит все указанные элементы располагается во внутреннем пространстве корпуса (11) энергетической установки (1), установленной на корпусе 10 через опорные виброизоляторы 2 и соединенную с корпусом трубопроводами с гибкими виброизолирующими вставками 3. Она состоит из первичных приемников - датчики силы или акселерометры 14, установленных под виброизоляторами 2 и фланцами рукавов 4, гидрофонов и датчиков давления 6, установленных в рабочей среде трубопроводов, микрофонов 8, установленных в нескольких сечениях во внутреннем пространстве корпуса 11 вокруг ЭУ и соединенных проводами для передачи электрического сигнала с системой управления 12 и далее с усилителями мощности 13, с исполнительными элементами - вибраторами 5, с излучателями 7 и с акустическими колонками 9.
Полезная модель относится к области звукоизолирующих систем энергетических установок (ЭУ) с паротурбинными, газотурбинными и дизельными агрегатами, в том числе - к стационарным и транспортным.
Известны пассивные виброзащитные системы ЭУ, состоящие из опорных, несущих вес ЭУ амортизаторов различных типов (резиновых, резинометаллических, пневматических, тросовых и т.п.), установленных под ЭУ и снижающих передачу вибрационных сил на корпус ЭУ и далее - в окружающую среду, (см., например, O.K.Найденко, П.П.Петров, Амортизация судовых двигателей и механизмов, Судпромгиз., 1962 г.). Основной недостаток таких систем - рост перемещений установки при попытках увеличения эффективности виброизоляции за счет ее размягчения. Кроме того, при уменьшении жесткости опорной виброизоляции вибрация начинает передаваться по неопорным связям ЭУ- трубопроводам и их рабочим средам, а также - посредством воздушного шума (ВШ), что существенно ограничивает этот путь.
Известны виброизолирующие вставки в трубопроводы, уменьшающие передачу вибрации по ним (см., например, Гусенков А.П. и др. Унифицированные гибкие элементы трубопроводов, изд. Стандартов, 1988 г.). Однако, поскольку вставка должна быть безраспорной, т.е. не создавать усилия на ЭУ при наличии в ней давления, уменьшение передачи вибрации через нее также ограничено ее прочностью и размерами.
Для борьбы с воздушным шумом широко используются различного рода пассивные звукоизолирующие и звукопоглощающие покрытия (см., например, Боголепов И.И., Авферонок Э.И., Звукоизоляция на судах, Л, Судостроение, 1970). Их недостатком являются значительные габариты, необходимость закрывать до 80-95% поверхности вокруг ЭУ, а также малая эффективность на низких частотах (менее 100 Гц).
Наиболее близки по технической сущности к полезной модели активные системы гашения вибрации в опорах ЭУ (см., например, Генкин М.Д. и др. Опора упругой виброактивной балки, авторское свидетельство РФ №1132082, Дата приоритета 30.12.84.). Принцип их работы состоит в том, что при помощи измерительного устройства - приемника (датчика силы, акселерометра и т.п.) измеряется силовое вибрационное воздействие от ЭУ на корпус, затем электрический сигнал, пропорциональный этому воздействию, но обратный по фазе (т.е. со сдвигом на 180°) подается на исполнительный элемент (вибратор), который создает компенсирующую силу, также воздействующую на корпус, на каждой требуемой частоте или в диапазоне частот, в результате чего суммарное силовое воздействие уменьшается.
Недостатком таких систем является то, что помимо опорной амортизации существует также передача вибрации и гидродинамического шума через трубопроводы и посредством воздушного шума, которая при достаточно развитой эффективной опорной виброизоляции может быть не меньше (а зачастую и больше), чем передача через опорную виброизоляцию.
Сущность полезной модели связана с увеличением эффективности виброзащитной и звукоизолирующей систем энергетической установки в широкой полосе частот дополнительно к пассивным системам. Технический результат достигается за счет использования для снижения передачи вибрации и шума от ЭУ комплексной активной звукоизолирующей системы энергетического агрегата (рис.1), которая одновременно снижает передачу вибрации по опорной виброизоляции и структуре трубопроводов на корпус, по рабочей среде трубопроводов, а также по воздушному шуму в окружающее внутрикорпусное пространство ЭУ и далее - в окружающую среду.
Звукоизолирующая система энергетического агрегата (рис.1) содержит все указанные элементы располагается во внутреннем пространстве корпуса (11) энергетической установки (1), установленной на корпусе 10 через опорные виброизоляторы 2 и соединенную с корпусом трубопроводами с гибкими виброизолирующими вставками 3. Она состоит из первичных приемников -датчики силы или акселерометры 14, установленных под виброизоляторами 2 и фланцами рукавов 4, гидрофонов и датчиков давления 6, установленных в рабочей среде трубопроводов, микрофонов 8, установленных в нескольких сечениях во внутреннем пространстве корпуса 11 вокруг ЭУ и соединенных проводами для передачи электрического сигнала с системой управления 12 и далее с усилителями мощности 13, с исполнительными элементами - вибраторами 5, с излучателями 7 и с акустическими колонками 9.
Система работает следующим образом. Приемники (датчики силы или акселерометры (14), гидрофоны (6), микрофоны (8)) создают электрические сигналы, создаваемые вибрацией и шумовым излучением ЭУ при ее работе, и пропорциональные динамической силе или вибрациям, передающимся на корпус, пульсациям давления в трубопроводах и воздушному шуму во внутреннем пространстве корпуса. Эти сигналы передаются на систему управления 12, которая обрабатывает его таким образом по фазе и амплитуде, чтобы выходной компенсирующий сигнал, подаваемый на исполнительные элементы (вибраторы (5), излучатели (7) и акустические колонки (8)) уменьшал бы исходный сигнал от работы ЭУ по каждому из рассматриваемых каналов, причем амплитуды компенсирующих сигналов подбираются максимально возможными из условия обеспечения устойчивости системы. Управление сигналами производится на основе любого из известных методов (градиентного спуска, симплекс-метода и т.п.) поиска минимума функционала, состоящего из суперпозиции динамических сил, вибрации корпуса, пульсаций давления в жидкости и в воздухе, причем каждая из составляющих функционала берется со своей весовой функцией. При этом за счет высокой эффективности активной части виброзащитной системы возможно обеспечить существенное уменьшение звукового излучения ЭУ в окружающую среду.
Звукоизолирующая система энергетической агрегата, состоящая из набора опорных и упорных виброизоляторов, воспринимающих весовые нагрузки, виброкомпенсирующих развязок трубопроводов, содержащих рабочие среды, и системы пассивной звукоизоляции и звукопоглощения, отличающаяся тем, что система дополняется активной частью, состоящей из датчиков динамических сил и акселерометров, установленных между корпусом и опорными и упорными виброизоляторами, фланцами виброкомпенсирующих развязок трубопроводов, гидрофонов в рабочей среде трубопроводов и микрофонов - во внутреннем воздушном пространстве корпуса, соответственно, соединенных проводами для передачи электрического согнала с системой управления и исполнительными элементами - вибраторами, излучателями, акустическими колонками в соответствии с чертежом.
