黃鶴楠(遼河油田公司安全環(huán)保技術監(jiān)督中心)
人們對于居住區(qū)噪聲控制的要求越來越迫切[1-2]。目前一些油田區(qū)塊位于醫(yī)院、學校、居民區(qū)等周邊,因噪聲污染引起的糾紛和環(huán)保投訴時有發(fā)生,甚至造成居民堵路、阻攔生產(chǎn)等事故嚴重影響正常生產(chǎn)。因此必須把油田各類噪聲控制在標準范圍之內(nèi)[3-4]。
當噪聲源發(fā)出的聲波遇到聲屏障時,它將沿著三條路徑傳播:一部分越過聲屏障頂端繞射到達受聲點;一部分穿透聲屏障到達受聲點;一部分在聲屏障壁面上產(chǎn)生反射[5-6]。聲屏障的插入損失主要取決于聲源發(fā)出的聲波沿這三條路徑傳播的聲能分配。遼河油田大部分生產(chǎn)區(qū)域?qū)儆趪覙藴蔊B 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》中的2類或3類聲環(huán)境功能區(qū),要求晝間夜間噪聲不得大于60 dBA—50 dBA/65 dBA—55 dBA[7-8]。因此,被治理設備(區(qū)域)廠界噪聲不得超過55 dBA。根究現(xiàn)場的具體情況和工作條件的要求,可設置固定式或移動式隔音屏障。
當線聲源的長度遠遠小于聲源至受聲點的距離時(聲源至受聲點的距離大于線聲源長度的3倍),可以看成點聲源,對一無限長聲屏障,點聲源的繞射聲衰減為:
式中:N為菲涅耳數(shù),d為聲源與受聲點間的直線距離,m;B為受聲點至聲屏障頂端的距離,m。若聲源與受聲點的連線和聲屏障法線之間有一角度β時,則菲涅耳數(shù)應為:N(β)=Ncosβ。
當聲源為一無限長不相干線聲源時,其繞射聲衰減為:
式中:f為聲波頻率,Hz;δ=A+B-d為聲程差,m;c為聲速,m/s。
隔音屏障按以下程序進行科學合理的設計:確定設計目標值;根據(jù)聲環(huán)境的要求,確定噪聲防護對象;屏障設計前背景噪聲的確定;位置的確定;幾何尺寸的確定;聲屏障插入損失計算;確定聲屏障隔聲要求;聲屏障吸聲構造設計;聲屏障設計調(diào)整;在滿足聲學性能要求的同時,滿足其結(jié)構力學、材料物理性能;安全性能和景觀效果,均應符合相應的現(xiàn)行國家標準的規(guī)定和要求;通過調(diào)整聲屏障的高度、長度或聲屏障與聲源或受聲點的距離。經(jīng)反復調(diào)整計算,使插入損失ΔL達到降噪的設計目標值[9-10]。
3.2.1 距離自然衰減計算
點聲源隨距離衰減:
式中:Lw為點聲源聲功率級,dB;r為聲源與噪聲敏感點的距離,m;Q為聲源指向性因素。
3.2.2 點聲源隔聲屏障插入損失
計算時將采用公式(4)計算對居民和辦公區(qū)點的噪聲貢獻量,之后通過疊加計算得到居民點的總聲壓級。
從聲屏障插入損失計算公式可看出,隔聲屏障對不同頻率的聲音,其降噪量是不一樣的;相同的聲程差,低頻降噪量小于高頻。因此,要準確的計算隔聲屏障的總體降噪量,必須知道聲源的頻譜。但由于現(xiàn)在缺乏聲源頻譜,只能采用類比的方式進行計算。表1為某地水泥廠類似輸送帶的實測噪聲頻譜,經(jīng)A計權后的頻譜曲線噪聲峰值為500 Hz,噪聲主要能量集中在250~2 000 Hz的中頻段。隔聲屏障插入損失計算將參照此頻譜進行計算。
表1 某地水泥廠類似輸送帶的實測噪聲頻譜
隔聲屏障構造自身的隔聲性能應比隔聲屏障插入損失至少大10 dB,因此隔聲屏障隔聲性能應大于30 dBA,其隔聲性能設計值應大于35 dBA。
為了避免由于聲反射而造成插入損失的降低,靠近聲源一側(cè)需進行吸聲處理,吸聲材料的機降噪系數(shù)不得小于0.75。
興隆臺采油廠位于盤錦市興隆臺區(qū)中心區(qū)域,部分油區(qū)生產(chǎn)井被城市包圍,周邊有醫(yī)院、學校、居民區(qū),極易引發(fā)噪聲污染糾紛和環(huán)保投訴。因此使生產(chǎn)噪聲控制在標準范圍之內(nèi),消除噪聲污染是十分必要的。
選取了一口正常生產(chǎn)井作為試驗對象,根據(jù)噪聲治理目標和周邊環(huán)境的要求,采用固定式隔音屏障方式(圖1)。
圖1 固定式生產(chǎn)井隔音屏障
通過隔音設施的有效設置,緩解了噪聲排放對周邊環(huán)境的污染,屏障外噪聲基本符合功能規(guī)劃區(qū)內(nèi)晝夜的環(huán)境噪聲限制。通過現(xiàn)場監(jiān)測示意圖見圖2(測量前為93.9 dBA),效果明顯:①和②號點45.0 dBA對比⑨號點59.2 dBA,下降了14.2 dBA;③和④號點44.0 dBA對比⑩號點58.9 dBA,下降了14.9 dBA;⑦和⑧號點58.0 dBA點對比○1號點68.1 dBA,下降了10.1 dBA。抽油生產(chǎn)廠界環(huán)境噪聲測量數(shù)據(jù)見表2。
表2 抽油生產(chǎn)廠界環(huán)境噪聲測量數(shù)據(jù)
圖2現(xiàn)場監(jiān)測示意圖
選取了一口新鉆井作為試驗對象,由于鉆井施工屬于階段性施工,因此采用可移動式隔音屏障,進行現(xiàn)場試驗,可移動式隔音屏障應用在鉆井柴油機上見圖3。
圖3 可移動式隔音屏障應用在鉆井柴油機上
通過可移動式現(xiàn)場監(jiān)測示意圖見圖4(測量前為93.8 dBA),效果明顯:①和②號點57.2 dBA對比⑨號點80.6 dBA,下降了23.4 dBA;③和④號點58.5 dBA對比⑩號點81.2 dBA,下降了22.7 dBA;⑦號點75.2 dBA點對比○1號點87.0 dBA,下降了11.8 dBA。
圖4 可移動式現(xiàn)場監(jiān)測示意圖
通過隔音設施有效緩解了噪聲排放對周邊環(huán)境的污染,屏障外噪聲基本符合功能規(guī)劃區(qū)內(nèi)晝夜的環(huán)境噪聲限制,某井鉆井廠界環(huán)境噪聲測量數(shù)據(jù)見表3。
表3 某井鉆井廠界環(huán)境噪聲測量數(shù)據(jù)
1)對油田生產(chǎn)的噪聲源進行分析研究,根究現(xiàn)場的具體情況和工作條件的要求,設計可移動式或固定式隔音屏障,效果好、成本低、易實施。
2)隔音屏障設計按以下程序進行:通過科學的計算方法,調(diào)整聲屏障的高度、長度及聲屏障與聲源或受聲點的距離,使插入損失達到降噪的設計目標值。
3)隔音屏障在興隆臺采油廠的應用,有效的解決了生產(chǎn)井和鉆修井噪聲環(huán)境污染,可以進一步在油田生產(chǎn)中進行推廣應用。