海上固定平臺噪聲防護設施設計思路

白云

(中海油研究總院有限責任公司，北京100028)

0.引言

海上油氣田的生產是將海底油（氣）藏中的原油和天然氣開采出來，經過采集、油氣水初步分離與加工、經海底管道外輸的過程。由于海上采出的油氣是易燃易爆的危險品，各種生產作業頻繁，同時受平臺空間的限制，油氣處理設施、電氣設施和人員住房大多需要集中在同一平臺，因此對平臺的安全生產提出了極為嚴格的要求。新建海上平臺可能產生的職業病危害因素涉及毒物、噪聲、工頻電場、微波輻射、高/低溫等。職業病防護強調源頭治理，在項目前期研究及基本設計階段[1]根據項目具體情況進行合理地職業病防護設施設計，可有效保護勞動者的安全健康，同時可降低后續改造的難度和成本。

1.海上平臺噪聲現狀

海上平臺噪聲問題突出，平臺作業人員長期處于高噪聲環境中，易引起噪聲性耳聾，影響平臺作業人員的身心健康。室外作業工種（操作工、機修工、電工等）日接觸噪聲時間多在6～8 h[2]，40 h 等效聲級多在80 ～90 dB（A），部分工種噪聲接觸水平可能存在超過國家規定的標準值。與陸上石油開采不同，海上石油平臺布局緊湊，設備集中設置，生活區與生產區距離較近，噪聲源復雜，噪聲傳播途徑相互干擾。另外，平臺結構為鋼結構，各部分通過焊接、鉸接等方式連接為一個整體，擴大了噪聲的傳播范圍。目前，海上平臺噪聲控制設計采用的是海上固定平臺安全規則中的標準要求，具體如表1 所示。

2.平臺噪聲防護設施設計思路

海上平臺常見的高噪聲生產設備包括透平發電機組、天然氣壓縮機、空氣壓縮機、注水泵、原油外輸泵等。平臺布局需要綜合考慮的要素主要是工藝流程、總圖布置、安全性等，海上平臺噪聲防護設施設計在項目前期研究階段（指可行性研究）會從規劃防治角度對總圖布置和設備布局等方面提出調整建議，旨在降低因布局不合理而導致噪聲對作業人員的影響。海上新建平臺總平面布置可分為生產區、非生產區、輔助生產區。生活住房位于上層甲板非生產區，與生產區隔離。海上平臺多層布置，將噪聲與振動較大的生產設備如空壓機、注水泵、原油外輸泵、柴油發電機間等設置在中、下層甲板。主開關間、高壓變壓器間等工作間一般布置在中層甲板，對于主開關間、實驗室等有生產人員連續工作的場所在布置時會盡量遠離空壓機、泵類等高噪聲設備，必要時設置值班室。中控室、報房、會議室、報務間等辦公用房布置在生活樓內，其中中控室及無線電室采用隔間設置，有單獨的設備間從而減少機柜噪聲對值班人員的影響。空調機組（包括備用機組）以及配套設備建議布置于中層甲板，以降低設備布置在生活樓頂層其噪聲和振動對人員工作休息的影響。職業病防護設施設計人員在前期研究階段做好規劃防治，可降低后續項目設計的難度及成本預算，并盡早提供給機械、電氣相關專業技術要求，以便于設備采購標書制定工作。

表1 噪聲控制要求

3. 降噪解決方案

以渤海海域某油田擬建中心處理平臺為例，從技術防治角度對某超標場所進行防護設施設計。海上平臺噪聲控制采用的技術防治措施包括從聲源上降低噪聲、從傳播途徑上降低噪聲以及對敏感目標自身進行防護[3]。

類比平臺主發電機組、空氣壓縮機等高噪聲設備采辦為撬裝一體式設備，設備采用鋼板橇裝結構，內襯材料敷設吸聲巖棉，同時考慮到振動影響，設備配有隔振墊，無需進一步進行噪聲防護設施設計。根據類比資料及平臺檢測數據發現，該類比平臺注水泵噪聲檢測值范圍普遍在85.9 ～93.6 dBA，為平臺主要高噪聲區，結合巡檢頻次及時間，對巡檢人員40 h 等效聲級有一定影響。根據其頻譜實測值發現，該平臺注水泵其頻率范圍主要分布在63.5 ～2 000 Hz，其中以2 000 Hz 倍頻帶最大。注水泵噪聲頻譜數據如表2 所示。為了后期設備維護及拆卸便利，擬加設可拆卸隔聲屏來降低噪聲。

隔聲屏設計采用2 mm 厚的鋼板，高度設置為2 m，上涂有2 mm 阻尼層，兩面填充30 mm 超細玻璃棉吸聲材料，采用玻璃布加鐵絲網護面，結構形式如圖1 所示，聲屏障聲程示意圖如圖2 所示，為了簡化計算程序，在聲屏障設計中按等效頻率計算即可滿足設計要求。經計算[4]，菲涅爾數N=3.04。當N≥1 時，屏障后面聲影區內的聲音衰減值可用下式進行估算[3]：

式中N——菲涅爾數；

計算得出ΔL=17.83 dB（A）。同時考慮損耗，預測采取本設計后注水泵隔聲屏后預期防護效果噪聲值為80 dB（A），有較好的降噪效果。

表2 注水泵噪聲頻譜數據 單位：dB（A）

圖1 隔聲屏構造示意圖

圖2 聲屏障聲程示意圖

對該擬建平臺高噪聲場所進行職業病防護設施設計后，需根據不同工種巡檢路線及巡檢時間相關資料，進一步對主要崗位計算40 h 工種噪聲預期等效接觸水平，確認該平臺相關工種巡檢工作人員接觸的40 h 等效聲級計算均低于國家職業接觸限值85 dB(A)，符合國家職業衛生標準。

4.護聽器選用

考慮項目噪聲場所預測值最大值，當職工作業噪聲暴露聲級達到或高于85 dB (A)時需要使用護聽器，其中耳塞/耳罩規格選取信噪比（signal to noise ratio）SNR計算公式為：

式中 SNR——信噪比；

同時推薦在高噪聲場所（如主機房）等巡檢維修期間，采用耳塞與耳罩雙重防護，一般情況下，兩種護聽器共同使用時獲得的聲衰減值為兩種護聽器聲衰減值較高的護聽器的值增加5 dB（A）。

5.總結

職業病防控強化源頭治理，在平臺設計階段介入，做好“事前”防范工作，施工過程嚴格控制，就能降低后續改造的難度和成本。海上油氣田開發作為高風險、高投入行業，對其設施的安全性及穩定性要求極高，同時由于海洋環境腐蝕特點及平臺空間緊湊，對設備設施的使用年限及維修保養更為嚴格。在進行海上平臺防護設施設計時，設計方法要在降噪效果、實施可操作性、生產安全性和保養維護便利性作出平衡，盡量避免對生產工藝和保養維護的不利影響。