船舶噪声源设备低噪声安装FMECA

施方乐，黄 雷

（沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

0 引言

船舶噪声源设备运行时引发的机械噪声包括空气噪声和结构噪声，其中结构噪声传递远、危害大、治理难，是噪声治理的重点和本文讨论的内容。除了从总体声学设计、低噪声设备研发等角度开展控制外，从建造工艺角度开展减振降噪工作也十分重要。

结构噪声主要通过设备安装底座→基座→船体结构→水下或其他舱室的途径传递。在其传递路线上，通过一定的技术手段可达成结构噪声的抑制。但是处理不好，可能降低抑制效果，甚至可能对噪声进行放大或增加系统内应力。本文通过对噪声源设备安装工艺进行故障模式影响及危害程度分析（Failure Mode Effect Criticality Analysis，FMECA），预估安装各安装要素对设备低噪声安装的故障模式、影响，以便预先采取措施，防止故障发生，降低风险及危害。

1 安装要素分析

1.1 安装型式

噪声源设备与船体基座通过底座或公共底座以隔振器连接安装。隔振器安装时设置焊接垫片和调整垫片，图1显示了螺纹座板连接方式，也可采用贯穿绞制螺栓连接[1]。

1.2 安装要素梳理

除去设计因素，设备安装要素主要如下：垫片材质、调整垫片厚度、垫片接触面积比、隔振器压缩量、紧固件拧紧力矩、基座平面度和水平度、对外接口不对中度。安装基座的机械阻抗也和设备的低噪声安装息息相关，但更多地涉及到设计内容，本文不作讨论。

图1 噪声源设备（下层）隔振器安装典型图

根据试验实测和模拟计算，相关安装要素对于低噪声安装和系统应力的影响情况主要如下[2]：

1）垫片材质弹性模量增大，输出加速度增加，减振效果趋好，安装应力无明显影响。

2）调整垫片厚度增加，减振效果呈趋好，系统应力增加。

3）垫片接触面积比增大，输出加速度增加，减振效果趋好，系统应力减小，但传递的功率流增大，垫片接触面积比减小则反之，权衡考虑影响，接触面积比宜在50%～80%。

4）同台设备隔振器压缩量不均匀，会产生不平衡力，输出加速度和系统应力均增加。

5）安装紧固件拧紧力矩变大，输出加速度无明显变化，系统应力增加。

6）基座安装水平度提高，基座的最大加速度响应减小，系统最大应力减小。

7）在隔振器压缩量、接触面满足技术要求的前提下，基座平面度减小不会增加系统加速度及内应力，但可能导致部分调整垫片厚度增加。

8）对外接口安装不对中度增加，输出加速度增加，振动趋大，系统应力增加。

1.3 噪声源设备安装工艺流程框图

以发电机组为例，典型安装工艺流程如图2所示[3]。

图2 噪声源设备安装典型工艺流程图

2 安装要素的风险优先系数分析

风险优先系数RPN＝工艺故障模式的严酷度等级（S）×工艺故障模式的发生概率等级（O）×工艺故障模式的被检测难度等级（D）

1）工艺故障模式的严酷度等级（S）评分准则见表1。

2）工艺故障模式的发生概率等级（O）评分准则见表2。

3）工艺故障模式的被检测难度等级（D）评分准则见表3。

4）风险接受准则见表4。

5）安装工艺FMECA表

对发电机组低噪声安装工艺流程典型故障模式的原因、影响及严酷度进行分析，计算出风险优先系数，工艺故障FMECA 表见附表。

表1 工艺故障模式的严酷度等级（S）评分准则表

表2 工艺故障模式的发生概率等级(O)评分准则表

表3 工艺故障模式的被检测难度等级（D）评分准则表

表4 风险接受准则表

3 分析结果及处理措施

根据工艺FMECA表，可得出以下结论：分析了14项典型故障模式，风险优先系数RPN≥20,属于A 类风险的共5项；风险优先系数15≤RPN＜20,属于B类风险的共2项；风险优先系数10≤RPN＜15，属于C类风险的共1项；风险优先系数4≤RPN＜10，属于D类风险的共6项；无E类风险。风险排序及分类如下。

1）A类风险见表5。

2）B类风险见表6。

3）C类风险见表7。

4）D类风险见表8。

表5 A 类风险表

表6 B类风险表

表7 C类风险表

表8 D类风险表

4 结论

本文以发电机组为例，总结了噪声源设备低噪声安装的功能定义、安装要素和低噪声安装的关系，分析了安装流程及其低噪声安装的故障模式原因和影响，并进行了故障模式优先风险系数RPN值计算，确定了风险等级和排位，并根据接受原则制定了处理措施。从工艺FMECA 表可见，采取处理措施之后，所有故障模式优先风险系数RPN值均不大于10，风险等级可全部降至D级以下，为可接受故障。

由此可见，分析后采取的措施可有效降低可预见的故障模式以及由其造成的风险，可达成发电机组低噪声安装要求，可作为其他噪声源设备低噪声安装时参考。