海上油田中央空調壓縮機降噪改造

譚家斌

摘要：某海洋石油平臺中央空調系統在運行中出現噪聲大、振動大的問題，通過對中央空調系統組成和工作原理進行分析，確認引起空調系統高噪音的主要原因是壓縮機與結構共振。通過對中央空調壓縮機地腳增加彈簧減振器的改造，消除壓縮機組與安裝結構的共振現象，改造后振動值下降60%，噪音降低20dB（分貝）。

關鍵詞：海洋油田；中央空調系統；壓縮機；減振器

前言：某海洋石油平臺中央空調系統位于生活樓頂層甲板右舷，運行中壓縮機組長期存在振動高、噪聲大的故障，為減小噪聲對下部生活樓的影響，改善員工居住環境，通過對目前壓縮機組增加彈簧減振器消除機組與固定結構的共振，從而達到降低振動值和機組運行時分貝的目的。

1 壓縮機組參數

半封閉式制冷壓縮機：TYPE：06EA275. S/N：3705L46666，

MODEL NUMBER：06E6275610，MFG/N：6HCCCD14AC01，

制冷量：100KW（Tk=40°C，To=5°C）.

能量調節范圍：0，66%，100%，輸入功率：27KW，電源：AC 380V PH：3 50Hz

2 壓縮機組改造背景

中央空調壓縮機組安置在生活平臺4樓頂部固定撬塊上，由2臺半封閉式制冷壓縮機組成，一用一備，壓縮機工作期間，整體撬塊噪聲較大，影響位于撬塊底部住房員工休息，初始判斷振動由于壓縮機本體故障，對壓縮機進行解體維修，效果不理想。最終分析根本原因在于壓縮機底部撬塊與甲板均為金屬的剛性共振。

3 壓縮機改造方案

3.1 中央制冷系統組成

制冷系統由制冷劑和四大機件，即壓縮機，冷凝器，膨脹閥，蒸發器組成。

3.1.1 壓縮機

壓縮機是制冷循環的動力，它由電動機拖動而不停地旋轉，它除了及時抽出蒸發器內蒸氣，維持低溫低壓外，還通過壓縮作用提高制冷劑蒸氣的壓力和溫度，創造將制冷劑蒸氣的熱量向外界環境介質轉移的條件。即將低溫低壓制冷劑蒸氣壓縮至高溫高壓狀態，以便能用常溫的空氣或水作冷卻介質來冷凝制冷劑蒸氣。

3.1.2 冷凝器

冷凝器是一個熱交換設備，作用是利用環境冷卻介質（空氣或水），將來自壓縮機的高溫高壓制冷蒸氣的熱量帶走，使高溫高壓制冷劑蒸氣冷卻、冷凝成高壓常溫的制冷劑液體。值得一提的是，冷凝器在把制冷劑蒸氣變為制冷劑液體的過程中，壓力是不變的，仍為高壓。

3.1.3 節流元件

高壓常溫的制冷劑液體直接送入低溫蒸發器、根據飽和壓力與飽和溫度——對應原理，降低制冷劑液體的壓力，從而降低制冷劑液體的溫度。將高壓常溫的制冷劑液體通過降壓裝置——節流元件，得到低溫低壓制冷劑，再送入蒸發器內吸熱蒸發。在日常生活中的冰箱、空調常用毛細管作為節流元件。

3.1.4 蒸發器

蒸發器也是一個熱交換設備。節流后的低溫低壓制冷劑液體在其內蒸發（沸騰）變為蒸氣，吸收被冷卻物質的熱量，使物質溫度下降，達到冷凍、冷藏食品的目的。在空調器中，冷卻周圍的空氣，達到對空氣降溫、除濕的作用。蒸發器內制冷劑的蒸發溫度越低，被冷卻物的溫度也越低。在冰箱中一般制冷劑的蒸發溫度調整在-26℃～-20℃，在空調器中調整在5℃～8℃。

3.2 制冷工作原理

壓縮制冷系統是由制冷壓縮機、冷凝器、節流閥和蒸發器四個基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個密閉的系統，制冷劑在系統中不斷地循環流動，發生狀態變化，與外界進行熱量交換。

液體制冷劑在蒸發器中吸收被冷卻的物體熱量之后，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質（水或空氣）放熱，冷凝為高壓液體、經節流閥節流為低壓低溫的制冷劑、再次進入蒸發器吸熱汽化，達到循環制冷的目的。這樣，制冷劑在系統中經過壓縮、冷凝、節流、蒸發四個基本過程完成一個制冷循環。

在制冷系統中，蒸發器、冷凝器、壓縮機和節流閥是制冷系統中必不可少的四大件，這當中蒸發器是輸送冷量的設備。制冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現制冷。壓縮機是心臟，起著吸入、壓縮、輸送制冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備，將蒸發器中吸收的熱量連同壓縮機做功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走。節流閥對制冷劑起節流降壓作用、同時控制和調節流入蒸發器中制冷劑液體的數量，并將系統分為高壓側和低壓側兩大部分。實際制冷系統中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設備，如電磁閥、分配器、干燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成，它們是為了提高運行的經濟性，可靠性和安全性而設置的。

3.3 制冷系統增加減振塊

3.3.1 壓縮機撬塊增加減振塊

將移位后的中央空調壓縮機機組撬塊底部甲板面鋪上厚約5CM的混凝土結構。采用混凝土結構主要是增加支座的重量，一方面可有效抑制啟動時機組的振幅，另一方面調整機組的重心，降低配置減振器的難度。

在新混凝土支座和壓縮機組之間增加ZRN型橡膠式減震器。ZRN型橡膠式減震器外殼鐵件包覆設計，安全性佳；鐵件電鍍處理，耐蝕性佳； 有效隔絕機械產生之振動和結構噪音；應用各種工作機械，如馬達、引擎、發電機、變壓器、車載的電子設備等。

3.3.2 制冷送風機底座原橡膠墊更換為ZRN型橡膠式減震器模塊

4 改造前后數據對比

4.1 室內環境噪聲測試結果

室內噪音監測是按照空調正常運行工況下測得。測試主要針對噪音最大的兩個房間，因為這兩個房間正好位于中央空調原機組正下方，檢測改造前后的數值最具有代表性，具體數值見表1。

（2）測試儀器：精度等級1級，在鑒定合格有效期之內。

（3）改造后其它房間噪音均低于308房間改造后噪音值。

4.2 中央空調主要聲源近場噪聲測試結果

5 減振降噪改造后結果分析

5.1 生活樓噪音從一樓到四樓均在46dB（A）以下。而根據《工業企業設計衛生標準》（GBZ1-2010）與《工業企業噪聲控制設計規范》（GBJ87-1885）中的標準為55 dB（A）。因此，經改造后整個生活樓休息房間噪音全部符合相關噪音要求。不但能保證海上作業人員的睡眠質量，還能保護人員聽力，符合公司員工職業健康要求。

5.2 2從中央空調機組周圍的改造后的振動下降也很明顯，改造前振動在3.0 mm/s以上，改造后振動在0.7-1.9mm/s之間，310和308房間內床邊震感明顯減弱。

參考文獻：

[1] 尉遲斌，盧士勛，周祖毅. 實用制冷與空調工程手冊/尉遲斌等主編.北京：機械工業出版社[M]，2010.11.ISBN978-7-111-31953-5

[2]《實用制冷與空調工程手冊》面世[Z].《制冷》，2002（1）

[3] 迪克遜， J.C.），迪克遜，等. 減振器手冊[M]. 機械工業出版社， 2011.