楊 樹，刁素仿

（海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽 300451）

0 引言

海上石油平臺(tái)所需供電不同于陸地石油化工廠，后者由所在區(qū)域內(nèi)的供電廠提供。海洋石油平臺(tái)在設(shè)計(jì)上與船舶相類似，有獨(dú)立的電站，提供電能支持，滿足平臺(tái)上各類工藝生產(chǎn)設(shè)備的用電需要。而電站的穩(wěn)定運(yùn)行，與機(jī)組自身運(yùn)行有關(guān)，也受到發(fā)電機(jī)房內(nèi)環(huán)境條件的影響，同時(shí)滿足人員操作的要求。文章按照海上平臺(tái)電站的常規(guī)設(shè)計(jì)，原油發(fā)電機(jī)組安裝在機(jī)房內(nèi)，燃?xì)馔钙綑C(jī)組直接安裝在室外，故需考慮到原油發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)減噪設(shè)計(jì)。

1 原油發(fā)電機(jī)房常規(guī)通風(fēng)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)初期流程

在設(shè)計(jì)初期，根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開始通風(fēng)計(jì)算，一般流程如下[1,2]：

1）通風(fēng)風(fēng)量計(jì)算：參照國際標(biāo)準(zhǔn)《ISO 8861》，房間內(nèi)通風(fēng)量=機(jī)組燃燒所需空氣量+機(jī)組散熱所需空氣量，基本維持房間內(nèi)溫度在45℃左右。

2）風(fēng)機(jī)配置：房間通風(fēng)采用機(jī)械進(jìn)風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)，進(jìn)風(fēng)量大于排風(fēng)量，房間內(nèi)部相對(duì)于室外保持至少50Pa壓差。

3）風(fēng)機(jī)安裝位置：一般在房間對(duì)稱的兩面墻上開孔，焊接穿艙件并連接風(fēng)機(jī)的一端，這樣設(shè)計(jì)的好處是風(fēng)機(jī)安裝高度可根據(jù)要求確定，并減小了室外風(fēng)雨對(duì)風(fēng)機(jī)入口的影響；如果遇到發(fā)電機(jī)房四周空間狹小，沒有風(fēng)機(jī)的安裝空間，就只能將風(fēng)機(jī)安裝在屋頂，將屋頂開孔并連接風(fēng)機(jī)。

4）風(fēng)機(jī)噪音參數(shù)要求：發(fā)電機(jī)房內(nèi)多安裝多臺(tái)原油/柴油發(fā)電機(jī)組，房間所需通風(fēng)量很大，在設(shè)計(jì)上多選用多臺(tái)風(fēng)機(jī)，另加備用風(fēng)機(jī)。在噪音數(shù)值上，對(duì)軸流風(fēng)機(jī)要求不大于95dB。

1.2 某海上石油平臺(tái)發(fā)電機(jī)房通風(fēng)設(shè)計(jì)實(shí)例

設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料：原油發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為WARTSILA 9L32和9L34DF，發(fā)電機(jī)為ABB，原油處理輔機(jī)為GEA提供。

通風(fēng)量計(jì)算：根據(jù)廠家提供的IPI文件，查找所需的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，計(jì)算出房間通風(fēng)量。

風(fēng)機(jī)配置：進(jìn)風(fēng)機(jī)為5臺(tái)（4用1備），排風(fēng)機(jī)為5臺(tái)（4用1備）。

風(fēng)機(jī)安裝布置：平臺(tái)上層甲板的三個(gè)區(qū)域?yàn)殂@機(jī)模塊區(qū)、原油發(fā)電機(jī)房區(qū)和生活樓模塊區(qū)。為控制上部組塊整體重量，上層甲板各模塊區(qū)布置緊湊，對(duì)于發(fā)電機(jī)房的風(fēng)機(jī)只能安裝在屋頂，最初的風(fēng)機(jī)布置安裝圖如圖1所示。在設(shè)計(jì)過程中，引入了3D模型噪音分析，在對(duì)風(fēng)機(jī)噪音源仿真分析中，發(fā)現(xiàn)機(jī)房風(fēng)機(jī)噪音源對(duì)生活樓模塊內(nèi)室內(nèi)環(huán)境造成了影響，不能滿足人員居住環(huán)境噪音控制的要求，故需對(duì)影響因素進(jìn)行分析，并采取解決措施。

圖1 發(fā)電機(jī)房風(fēng)機(jī)常規(guī)布置

1.3 分析風(fēng)機(jī)噪音源對(duì)生活樓房間的仿真分析[3]

鑒于平臺(tái)噪聲預(yù)報(bào)頻段（31.5Hz~8kHz）及預(yù)報(bào)規(guī)模要求，本次噪聲預(yù)報(bào)主要采用有限元/邊界元法+統(tǒng)計(jì)能量分析方法進(jìn)行預(yù)報(bào)，即在中低頻段采用有限元/邊界元法對(duì)平臺(tái)噪聲進(jìn)行分析，在中高頻段采用統(tǒng)計(jì)能量法分析。如圖2和圖3所示，在分析軟件中導(dǎo)入平臺(tái)上層甲板發(fā)電機(jī)房和生活樓模塊的模型，并輸入對(duì)應(yīng)數(shù)值。經(jīng)過軟件仿真流程，得出噪音分部結(jié)果，如圖4和圖5所示，可見風(fēng)機(jī)布置主機(jī)房外對(duì)平臺(tái)噪聲的影響較大，其對(duì)靠近主機(jī)房周圍公共區(qū)域的影響在 4dB~7dB，平均降噪約6dB，而對(duì)生活區(qū)的影響在1dB~5dB間，多數(shù)在3dB左右。故從降低平臺(tái)公共區(qū)、生活區(qū)噪聲角度而言，需將進(jìn)氣風(fēng)機(jī)布置于主機(jī)房內(nèi)，以減小風(fēng)機(jī)對(duì)周圍噪聲環(huán)境的影響。

圖2 平臺(tái)發(fā)電機(jī)房載荷布置

圖3 生活區(qū)機(jī)艙間聲腔布置圖

圖4 生活區(qū)及周圍區(qū)域噪聲分布

圖5 主機(jī)房及周圍區(qū)域噪聲分布

2 改進(jìn)方案

2.1 風(fēng)機(jī)布置的改進(jìn)設(shè)計(jì)

將靠近生活樓模塊一側(cè)的進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)移至室內(nèi)，如圖6所示。其中，進(jìn)風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)使用吊架安裝，排風(fēng)軸流風(fēng)機(jī)采用支架安裝，如圖7所示。為了解決室內(nèi)安裝的軸流風(fēng)機(jī)維修拆卸的問題，增加如圖8所示的操作平臺(tái)，此平臺(tái)為吊裝，并配有人員攀爬的直梯。

圖6 進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)移至室內(nèi)安裝

圖7 風(fēng)機(jī)支架安裝

圖8 增加的進(jìn)風(fēng)風(fēng)機(jī)維修拆卸平臺(tái)

2.2 改進(jìn)設(shè)計(jì)的仿真分析

改進(jìn)設(shè)計(jì)的仿真分析結(jié)果如圖9和圖10所示[3]。進(jìn)氣風(fēng)機(jī)布置主機(jī)房內(nèi)外對(duì)平臺(tái)噪聲的影響較大，風(fēng)機(jī)布置對(duì)距離主機(jī)房較近的公共區(qū)域有較大影響；對(duì)靠近主機(jī)房周圍公共區(qū)域的影響為4dB~7dB，平均降噪約6dB；而對(duì)生活區(qū)的影響為1dB~5dB，多數(shù)降噪效果為3dB左右。從降低平臺(tái)公共區(qū)、生活區(qū)噪聲角度而言，此設(shè)計(jì)方案能夠滿足對(duì)生活樓房間噪音控制的目標(biāo)，完成了設(shè)計(jì)的調(diào)整，最終確定了方案。

圖9 生活區(qū)噪聲分布

圖10 主機(jī)房周圍噪聲分布

3 結(jié)束語

對(duì)于海上平臺(tái)發(fā)電機(jī)房的通風(fēng)設(shè)計(jì)，如果按照常規(guī)方法只是計(jì)算風(fēng)量和布置設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)單依靠經(jīng)驗(yàn)來定性判斷對(duì)周邊環(huán)境或房間是否有噪音影響，這樣做是不完善的。本文在常規(guī)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)方案分析中，使用建立模型、噪音分析的手段對(duì)不同布置安裝方案進(jìn)行數(shù)值分析，判斷是否滿足噪音安全指標(biāo)，為設(shè)計(jì)優(yōu)化和人員操作安全性提供了理論基礎(chǔ)，并在實(shí)際使用中得到了有效驗(yàn)證。

[1] Q/HS 3008-2002, 海上平臺(tái)暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法[S]. 2002.

[2] ISO 8861, Shipbuilding-Engine-room ventilation in diesel-engined ships-Design requirements and basis of calculations[S]. 1998.

[3] 國家經(jīng)貿(mào)委. 海上固定平臺(tái)安全規(guī)則[S]. 2000.