海洋平臺生活樓降噪技術(shù)研究

薛春芳，吳 磊，高榮俊，楊 光，張 棣

(1. 海洋石油工程股份有限公司 天津 300452；2. 中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300450)

海洋石油中心處理平臺是集海上采油、油氣水處理、發(fā)電機(jī)、生活共同的場地，相關(guān)的主發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、泵等設(shè)備都會產(chǎn)生高分貝噪聲。這些噪聲會對海上作業(yè)人員的身心健康及平臺的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生不利的影響。《海上固定平臺安全規(guī)則》對海洋平臺各區(qū)域的噪聲聲壓級提出強(qiáng)制性要求[1]，設(shè)計(jì)階段遵循該要求開展降噪設(shè)計(jì)。

1 海洋平臺生活樓降噪設(shè)計(jì)實(shí)例

某海洋平臺主機(jī)距離生活樓只有3 m，主機(jī)為250型工業(yè)透平機(jī)，發(fā)電功率達(dá)到25 MW，為海洋平臺所用最大的透平機(jī)組，設(shè)置3臺，與生活樓平行布置，其中一臺與生活樓間距僅3 m。為預(yù)防生活樓可能發(fā)生的噪聲超標(biāo)，需考慮采取一定的降噪措施，再結(jié)合組塊和生活樓噪音定量分析情況進(jìn)行降噪設(shè)計(jì)，給出合理的降噪手段，滿足《海上固定平臺安全規(guī)則》的要求，見表1。

表1 生活樓房間噪聲控制要求[2]Tab.1 Room noise control requirements of living building

1.1 控制空氣傳聲的措施

噪聲最主要的傳播途徑是空氣傳播，主機(jī)作為大噪聲設(shè)備，與生活樓之間的間距如果可以拉大，對降噪是最有利的。通過與主機(jī)廠家的反復(fù)溝通交流，充分考慮主機(jī)的操作和維護(hù)需求，將3臺主機(jī)的間距盡量縮小，將相距最近的一臺主機(jī)到生活樓的距離加大為4 m。

1.2 控制結(jié)構(gòu)傳聲的措施

海洋平臺主體為鋼結(jié)構(gòu)，各部分主要通過焊接的方式連接為一個整體。噪聲來源于機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)器除對空氣輻射噪聲外，還因?yàn)槠湔駝訉χ車装瀹a(chǎn)生影響，從而通過結(jié)構(gòu)傳遞能量，產(chǎn)生噪聲。因此，考慮將支撐主機(jī)的結(jié)構(gòu)規(guī)格加大到與主結(jié)構(gòu)梁相同，以此降低設(shè)備振動傳遞到生活樓房間的噪聲。

1.3 隔離降噪措施

鑒于平臺面積緊張，主機(jī)與生活樓之間間距已無法進(jìn)一步加大，通過在主機(jī)和生活樓之間增加一道隔聲墻的方式，降低噪聲從空氣傳播到生活樓房間的聲壓級。

2 噪聲分析

海洋平臺噪聲控制需首先找出平臺超標(biāo)艙室分布、超標(biāo)原因，才可由此提出合理的平臺艙室噪聲控制方法。因此，準(zhǔn)確進(jìn)行海洋平臺噪聲預(yù)報(bào)是平臺噪聲分析及聲學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

2.1 噪聲預(yù)報(bào)分析方法

本分析不考慮背景噪聲影響，以平臺整體為研究對象，分平臺設(shè)備振動+噪聲激勵載荷、振動激勵載荷及噪聲激勵載荷3種情況，分別對生活樓房間在不同工況下的噪聲水平進(jìn)行預(yù)報(bào)。

海洋平臺噪聲預(yù)報(bào)不僅需建立海洋平臺的噪聲預(yù)報(bào)模型，還需獲得燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組及進(jìn)氣風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、空調(diào)、吊機(jī)、電機(jī)等眾多噪聲源設(shè)備的平臺激勵載荷。為此，本研究擬通過設(shè)備激勵載荷分析技術(shù)，獲得海洋平臺噪聲源設(shè)備對平臺的激勵載荷；再以設(shè)計(jì)階段詳細(xì)的平臺結(jié)構(gòu)圖、舾裝圖等資料，通過模型簡化技術(shù)，建立海洋平臺的噪聲預(yù)報(bào)計(jì)算模型，從而實(shí)現(xiàn)海洋平臺噪聲預(yù)報(bào)。

2.2 海洋平臺生活樓噪聲預(yù)報(bào)模型

平臺噪聲預(yù)報(bào)模型主要根據(jù)圖紙資料及噪聲分析的要求進(jìn)行建立，預(yù)報(bào)模型的建立步驟如下：平臺幾何模型建立→有限元離散→FEM/BEM模型建立、平臺幾何模型建立→有限元離散→FE/BEM、SEA模型建立。再根據(jù)舾裝材料數(shù)據(jù)，對生活樓房間的圍壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行聲學(xué)處理，即在房間圍壁和內(nèi)部間隔表面敷設(shè)聲學(xué)材料，可以達(dá)到吸聲、隔聲的目的，見圖1。

2.3 海洋平臺生活樓噪聲預(yù)報(bào)分析

分析發(fā)現(xiàn)生活樓房間有不滿足降噪要求的，位置在主機(jī)進(jìn)氣口臨近處。將這幾個房間的舾裝隔聲材料升級為高隔聲板后，再次分析表明，各房間預(yù)報(bào)結(jié)果可以滿足《海上固定平臺安全規(guī)則》的要求。

噪音預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)測對比分析見表2、圖2。

表2 生活樓房間噪聲控制要求Tab.2 Room noise control requirements of living building

3 結(jié) 論

將生活樓噪聲預(yù)報(bào)分析結(jié)果和《職業(yè)病危害控制效果評價(jià)報(bào)告》中的實(shí)測值相比較，可以發(fā)現(xiàn)：忽略背景噪聲影響，僅考慮設(shè)備振動激勵載荷作用時(shí)，生活樓房間噪聲均滿足平臺噪聲評價(jià)指標(biāo)的要求。實(shí)測噪聲值與預(yù)報(bào)噪聲值水平相當(dāng)，印證了降噪措施的有效性和預(yù)報(bào)分析的準(zhǔn)確性，但預(yù)報(bào)噪聲值較實(shí)測噪聲值普遍低1～3 dBA，應(yīng)是預(yù)報(bào)分析忽略了背景噪聲的原因。因此，預(yù)報(bào)分析的噪聲結(jié)果建議向上修正3 dBA，確保實(shí)際降噪效果。■