袁行偉，張洪娟，朱　晉

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

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南海某海洋工程平臺降噪方案

袁行偉，張洪娟，朱晉

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

為滿足南海某海洋工程平臺對隔音降噪的特殊要求，結(jié)合海洋平臺噪聲的來源及其傳播特點(diǎn)，對該平臺各類噪聲制定相應(yīng)的隔音降噪方案，噪聲分析及現(xiàn)場實(shí)測表明，方案有效。

海洋工程平臺；噪聲傳播；隔音降噪；新型舾裝材料

在南海某海洋工程平臺上，維持平臺流程正常運(yùn)轉(zhuǎn)所使用的發(fā)電機(jī)及送風(fēng)機(jī)等設(shè)備會產(chǎn)生高分貝噪聲，這些噪聲會以空氣和結(jié)構(gòu)為導(dǎo)體傳播到距離較近的生活樓艙室內(nèi)，從而對平臺作業(yè)人員的身心健康產(chǎn)生不利影響[1]。為了保護(hù)平臺作業(yè)人員的健康，《海上固定平臺安全規(guī)則》對平臺上各艙室提出了噪聲等級限制要求[2]。如果在平臺投產(chǎn)后再采取隔音降噪的措施，在通常情況下只能解決局部噪聲問題，而且材料及施工費(fèi)用高昂，所以在項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期就要考慮平臺對隔音降噪的要求。由于平臺上噪聲源較多、平臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪聲的傳播途徑多變，使得平臺艙室噪聲控制變得十分困難[3]。為此，結(jié)合海洋工程平臺艙室噪聲來源及傳播特點(diǎn)，并根據(jù)該平臺特點(diǎn)制定相應(yīng)的隔音降噪方案，以滿足相關(guān)規(guī)范及人員防護(hù)的要求。

1　海洋工程平臺噪聲的傳播路徑

平臺噪聲主要是空氣噪聲和結(jié)構(gòu)噪聲。

1.1空氣噪聲的傳播路徑

平臺開敞區(qū)域的噪聲值受聲源設(shè)備的空氣噪聲影響為主，并且多個(gè)噪聲源相互干擾疊加。而部分艙室噪聲源被包圍在由金屬艙壁圍成的狹小空間內(nèi)，聲音經(jīng)過艙壁的多次反射使艙室呈現(xiàn)混響狀態(tài)，進(jìn)而激起艙壁振動傳至整個(gè)平臺[4]。此外，空氣噪聲還通過上層建筑的艙壁和開孔處以空氣傳播的形式傳遞至艙室。

1.2結(jié)構(gòu)噪聲的傳播路徑

平臺是由鋼質(zhì)桁梁與板殼構(gòu)件組成的剛性結(jié)構(gòu)，鋼鐵是聲能傳播的良好導(dǎo)體。各種激勵源的振動和結(jié)構(gòu)噪聲沿著結(jié)構(gòu)向整個(gè)平臺傳播，在結(jié)構(gòu)的薄板部位發(fā)生局部振動從而形成空氣噪聲聲源。振動的主要激勵源為各種機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)對平臺基座的激勵，由于聲波在鋼鐵中的衰減很小，所以距離噪聲源較遠(yuǎn)的艙室主要受結(jié)構(gòu)噪聲影響[5]。

該平臺位于頂層甲板的原油發(fā)電機(jī)房與生活樓間距僅為4.5 m(見圖1)，機(jī)房內(nèi)布置有4臺大功率原油發(fā)電機(jī)，而且房間頂部還布置有8臺大型送風(fēng)機(jī)，所以生活樓艙室噪聲的主要來源是原油發(fā)電機(jī)及送風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的空氣噪聲。

圖1　平臺布置示意

2　海洋工程平臺噪聲的傳播方式

2.1開敞區(qū)域噪聲傳播方式

對于平臺開敞區(qū)域，聲源傳播途徑為空氣直達(dá)噪聲和二次振動噪聲(板的輻射噪聲)。通過噪聲分析可知，平臺開敞區(qū)域以空氣直達(dá)噪聲為主要因素，而二次振動噪聲相對于空氣直達(dá)噪聲為次要因素，即以空氣直達(dá)噪聲傳播為主，見圖2[6]。故對于噪聲貢獻(xiàn)較大的聲源設(shè)備，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)母粢艚翟氪胧?，以滿足正常工作的條件。

圖2　平臺開敞區(qū)域噪聲傳播示意

此平臺原油發(fā)電機(jī)房頂部的8臺送風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的噪聲屬于開敞區(qū)域噪聲，通過其傳播特點(diǎn)可知送風(fēng)機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生的空氣噪聲是影響生活樓正常使用的主要因素，所以需根據(jù)開敞區(qū)域噪聲傳播方式制定相應(yīng)的室外降噪方案。

2.2艙室噪聲傳播方式

艙室噪聲主要傳播途徑有兩種：空氣傳播和結(jié)構(gòu)傳播。各種聲音的傳遞途徑見圖3。

1室中的噪聲主要是空氣噪聲；2室中的噪聲有：直接由空氣噪聲1和由反射聲1投射至1室及2室的公共艙壁上并激起彎曲波，彎曲波引起的聲波1A和1B向2室輻射；投射到其他艙壁上的空氣噪聲2所導(dǎo)致的彎曲波可以沿著艙壁傳至2室(毗鄰艙室)，并輻射出空氣噪聲2A、2B和2C，這一般稱為二次噪聲，傳至3室(遠(yuǎn)離噪聲源艙室)輻射出空氣聲2C和2D。對于毗鄰艙室而言，二次振動噪聲的影響較小，2室主要受傳播過來的為空氣噪聲影響；對于遠(yuǎn)離噪聲源的艙室而言，滲透過來的空氣噪聲1A′和1B′已經(jīng)明顯減弱，3室主要受傳播過來的為結(jié)構(gòu)噪聲影響[7]。

圖3　平臺艙室噪聲傳播示意

由于此平臺原油發(fā)電機(jī)房與生活樓間距僅4.5 m，通過艙室噪聲的傳播特點(diǎn)可知原油發(fā)電機(jī)房內(nèi)設(shè)備運(yùn)行所產(chǎn)生的空氣噪聲是影響生活樓正常使用的主要因素，所以需根據(jù)艙室噪聲傳播方式制定相應(yīng)的室內(nèi)降噪方案。

3　新型隔音降噪方案

3.1新型隔音降噪材料的選擇

考慮此平臺對隔音降噪的特殊要求，并結(jié)合噪聲的傳播特點(diǎn)，優(yōu)選具有良好隔音或吸音性能的新型舾裝材料替代普通舾裝材料[8]，舾裝材料技術(shù)參數(shù)對比見表1。

表1　舾裝材料技術(shù)參數(shù)對比

本項(xiàng)目充分利用新型舾裝材料對聲波反射及吸收的疊加原理使其達(dá)到了最佳隔音降噪效果。

首先，將普通的保溫巖棉改為具有防火、保溫及吸音性能的輕型堿金屬棉，吸音測試報(bào)告見圖4。

圖4　輕型堿金屬棉吸音測試報(bào)告

此輕型堿金屬棉工作原理為吸收入射聲波，讓聲波透入材料內(nèi)部而把聲能消耗掉。

其次，將普通的單層吸音板改為雙層高隔音板，隔音測試報(bào)告見圖5。

圖5　雙層高隔音板隔音測試報(bào)告

此雙層高隔音板工作原理為通過反射聲波最大限度的將噪聲限制在發(fā)電機(jī)房內(nèi)[9]。

3.2新型隔音降噪方案的應(yīng)用

3.2.1室內(nèi)降噪

首先將發(fā)電機(jī)房內(nèi)的墻壁及頂?shù)追謩e鋪設(shè)85 mm厚具有防火、保溫及吸音性能的輕型堿金屬棉，然后四周壁板采用75 mm厚的雙層高隔音板，頂?shù)淄獍鼘p型堿金屬棉起保護(hù)作用的鍍鋅鐵皮或不銹鋼板，如有必要房間門可換用高隔音門，具體做法見圖6。

圖6　室內(nèi)隔音降噪方案

3.2.2室外降噪

室外主要噪聲源為原油發(fā)電機(jī)排煙管和送風(fēng)機(jī)。其中，排煙管經(jīng)過消音器后的噪聲值約30 dB，而送風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲約為95 dB，所以室外隔音降噪對象為送風(fēng)機(jī)。降噪方案為先將8臺送風(fēng)機(jī)外部利用結(jié)構(gòu)鋼板搭成房間狀，然后將送風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)方向的墻板用鋼絲網(wǎng)代替從而起到進(jìn)風(fēng)及防鳥的作用,最后再利用“室內(nèi)降噪方案”對送風(fēng)機(jī)房內(nèi)部進(jìn)行處理，具體做法詳見圖7。

圖7　室外降噪方案

由噪聲分析報(bào)告可知此平臺采用新型隔音降噪方案后生活樓內(nèi)各艙室噪聲均低于規(guī)范要求的噪聲限制值，且靠近發(fā)電機(jī)房一側(cè)的艙室噪聲值略高于另一側(cè)，所以生活樓內(nèi)靠近發(fā)電機(jī)房一側(cè)的墻壁也采用了內(nèi)鋪輕型堿金屬棉，外設(shè)雙層高隔音板的新型隔音降噪方案，從而保證了生活樓艙室居住的舒適性。 目前此項(xiàng)目已經(jīng)完工并投產(chǎn)，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測生活樓內(nèi)各艙室噪聲值均低于規(guī)范要求，與噪聲分析報(bào)告結(jié)果一致。

對于影響較小的結(jié)構(gòu)噪聲可通過要求廠家為設(shè)備安裝減震底座來解決[10]。

4　結(jié)論

1)雙層高隔音板起到隔音作用，輕型堿金屬棉起到吸音作用，兩種新型隔音降噪材料組合使用使其降噪效果達(dá)到最佳，這是普通舾裝材料所無法實(shí)現(xiàn)的。

2)對于運(yùn)行噪聲較大的機(jī)械設(shè)備處所利用新型隔音降噪方案可使其附近噪聲值滿足規(guī)范要求。

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Application and Prospects of Noise Reduction Scheme for the Offshore Platforms

YUAN Xing-wei, ZHANG Hong-juan, ZHU Jin

(China Offshore Oil Engineering Co., Ltd. Tianjin 300451, China)

In order to meet the special requirements of noise reduction for a platform operating in the South China sea, the noise origin and spread characteristics of this offshore platforms are analyzed, an appropriate noise reduction program for all kinds of noise is developed. The noise analysis and field measurement results show that the proposed noise reduction scheme is valid.

offshore platforms; noise propagation; noise reduction; new outfitting materials

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.01.034

2015-07-06

2015-10-21

袁行偉(1986-)，男， 學(xué)士，工程師

U661.44;P751

A

1671-7953(2016)01-0162-03

研究方向:海洋平臺舾裝

E-mail:yuanxw@mail.cooec.com.cn