楊永波

（中海油能源發(fā)展股份有限公司，北京 100010）

噪聲作為海洋石油作業(yè)平臺(tái)存在范圍最廣、潛在危害較大的職業(yè)病危害因素，對(duì)作業(yè)人員的舒適性、工作效率及安全等產(chǎn)生不良影響[1-3]，同時(shí)由于其直接致病性較弱，也是最容易被忽略的職業(yè)病危害因素。著名的噪聲學(xué)專家Kryter 指出[4]，噪聲對(duì)身體的不利影響已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單純的聽力損失，高噪聲環(huán)境將直接導(dǎo)致職業(yè)緊張心理，嚴(yán)重影響作業(yè)人員的精神和行為。

本文通過對(duì)海上石油平臺(tái)噪聲現(xiàn)狀進(jìn)行全方位檢測(cè)，從噪聲和振動(dòng)源、空氣聲和固體聲的傳播、建筑結(jié)構(gòu)和材料等方面進(jìn)行綜合分析，識(shí)別噪聲源及噪聲傳播途徑，為改善海上平臺(tái)生活區(qū)聲環(huán)境質(zhì)量，降低噪聲對(duì)人員的危害和影響，及海洋石油新平臺(tái)生活樓設(shè)計(jì)提供噪聲問題解決支持和依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)儀器及數(shù)據(jù)測(cè)量

此實(shí)驗(yàn)，所使用到的儀器包括噪聲頻譜分析儀RION NA-28（精度Ⅰ級(jí)）；BSWA 801（精度Ⅰ級(jí)）、多通道振動(dòng)信號(hào)分析儀INV3018C（24 位）、便攜式測(cè)振儀TV500。在符合測(cè)試條件下，對(duì)三個(gè)海上CEP 平臺(tái)進(jìn)行了生活區(qū)噪聲與振動(dòng)的測(cè)試、聲源識(shí)別。噪聲測(cè)點(diǎn)及數(shù)值（包括頻譜）約2300 組，振動(dòng)測(cè)點(diǎn)及數(shù)值（包括頻譜）：約880 組。

2 CEP 平臺(tái)生活樓噪聲現(xiàn)狀與分析

根據(jù)平臺(tái)生活區(qū)環(huán)境噪聲數(shù)值統(tǒng)計(jì)分析，CEP 平臺(tái)生活樓各房間的噪聲值分布如表1 所示。

表1 CEP 平臺(tái)生活區(qū)宿舍環(huán)境噪聲水平統(tǒng)計(jì)

宿舍作為平臺(tái)人員休息場所，噪聲值的高低對(duì)休息質(zhì)量有著重要的影響，對(duì)宿舍內(nèi)的噪聲水平進(jìn)行詳細(xì)的分析發(fā)現(xiàn)，其中近50%的房間噪聲值在45～55 dBA 之間。另外，生活區(qū)內(nèi)環(huán)境噪聲各層走廊、無線電室、洗衣間、吸煙室等公共空間噪聲水平均超過55 dBA，辦公室及會(huì)議室環(huán)境噪聲低于接近55dBA。

各平臺(tái)噪聲設(shè)備基本相同、平臺(tái)結(jié)構(gòu)及生活樓建造材料結(jié)構(gòu)的相似性，在噪聲的傳播原理以及阻隔功能上的相似性，得出結(jié)論基本一致，并互相佐證。鑒于此因素，本文選擇CEP3 平臺(tái)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3 宿舍內(nèi)環(huán)境噪聲源及路徑分析

3.1 生產(chǎn)區(qū)噪聲對(duì)生活區(qū)影響預(yù)測(cè)與分析

根據(jù)現(xiàn)場對(duì)CEP3 平臺(tái)的聲源設(shè)備及聲場測(cè)試結(jié)果，平臺(tái)生產(chǎn)區(qū)主要噪聲源設(shè)備如表2 所示。

表2 海上作業(yè)平臺(tái)生產(chǎn)區(qū)主要設(shè)備噪聲數(shù)值表

海上作業(yè)平臺(tái)生產(chǎn)區(qū)的主要設(shè)備噪聲水平較高，尤其是功率較大的壓縮機(jī)、注水泵和外輸泵。這些設(shè)備也是平臺(tái)生產(chǎn)區(qū)的主要噪聲源，對(duì)周圍環(huán)境噪聲影響最大，特別是位于上甲板的透平發(fā)電機(jī)，和生活樓處于同一甲板層，距離較近，是生活區(qū)外圍噪聲的主要貢獻(xiàn)源。從噪聲設(shè)備的噪聲頻譜圖上可以看出，設(shè)備噪聲呈現(xiàn)寬頻帶特性。與生活樓同一甲板層的透平發(fā)電機(jī)，其噪聲頻譜中中低頻段噪聲相對(duì)較高。（圖2-7）

圖2 透平發(fā)電機(jī)典型噪聲頻譜圖

圖1 CEP3 上甲板平面圖

圖3 天燃?xì)鈮嚎s機(jī)典型的噪聲頻譜圖

圖4 注水泵典型的噪聲頻譜圖

圖5 CEP3 平臺(tái)上甲板噪聲分布云圖（3D）

根據(jù)噪聲污染綜合預(yù)評(píng)價(jià)法（包括公式計(jì)算預(yù)評(píng)價(jià)、計(jì)算機(jī)模擬預(yù)評(píng)價(jià)、類比分析預(yù)評(píng)價(jià)）原理，采用的是國際先進(jìn)的CadnaA 和SoundPLAN 噪聲模擬分析軟件，對(duì)CEP3 平臺(tái)上甲板透平發(fā)電機(jī)噪聲場分布進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算分析。通過數(shù)值計(jì)算分析對(duì)聲場進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析上甲板噪聲現(xiàn)狀，生產(chǎn)區(qū)噪聲源對(duì)生活區(qū)聲環(huán)境的影響預(yù)測(cè)結(jié)果如表3。

表3 上甲板生產(chǎn)區(qū)噪聲源對(duì)生活區(qū)噪聲貢獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)表

3.2 宿舍建筑隔聲分析

根據(jù)隔聲構(gòu)件（墻體、窗戶、門等）隔聲量經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，結(jié)合生活樓建筑結(jié)構(gòu)材料，可理論計(jì)算出宿舍建筑構(gòu)件的隔聲量。

3.2.1 針對(duì)窗戶單層勻質(zhì)構(gòu)件，綜合考慮構(gòu)件的勁度、吻合效應(yīng)、阻尼和邊界條件的影響，隔聲量計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為：

圖6 上甲板噪聲分布2D 云圖（1.2 米高）

圖7 噪聲測(cè)點(diǎn)布置示意圖

R=16lgM+14lgf－29

100～3150Hz 的平均隔聲量（dB）經(jīng)驗(yàn)公式為：

R=16lgM+8(M≥200kg/m2)

R=13.5lgM+14(M＜200kg/m2)

結(jié)合平臺(tái)相關(guān)設(shè)計(jì)資料，據(jù)此可計(jì)算得到平臺(tái)上生活區(qū)窗戶的平均隔聲量在25～30 dB。

3.2.2 針對(duì)多層板構(gòu)件（如墻體、門等）隔聲量計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為：

R=16lg[(M1+M2)f]－30+△R

注：△R 為空氣層附加隔聲量。

100～3150Hz 的平均隔聲量（dB）計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為：

R=16lg(M1+M2)+8+△R ((M1+M2)≥200kg/m2)

R=13.5lg (M1+M2) +14+△R ((M1+M2) ＜200kg/m2)

結(jié)合平臺(tái)相關(guān)設(shè)計(jì)資料，據(jù)此可計(jì)算得到平臺(tái)上生活區(qū)墻體的平均隔聲量在40～50 dB；門的平均隔聲量在25～30 dB。無論是單層結(jié)構(gòu)還是雙層結(jié)構(gòu)，其隔聲特性受到共振和吻合效應(yīng)的影響，通過設(shè)計(jì)，盡量使隔聲所要求的頻率避開共振頻率f0 和吻合效應(yīng)頻率fc。整面墻體的綜合隔聲量取決于墻體本身、門、窗戶、縫隙、孔洞等多個(gè)因素，其計(jì)算公式為：

R=10lg（(∑Sn)/（∑τnSn））

結(jié)合上述各隔聲構(gòu)件的隔聲量，可計(jì)算得到隔墻的綜合隔聲量。其中生活樓墻體面兩相鄰面的綜合隔聲量分別為35～45 dB、32～45 dB。結(jié)合隔聲量理論計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，本文認(rèn)為作業(yè)區(qū)透平發(fā)電機(jī)等噪聲設(shè)備所產(chǎn)生的噪聲傳遞到生活樓，經(jīng)過生活樓墻壁的隔聲后，預(yù)測(cè)生活區(qū)外圍噪聲傳遞到室內(nèi)的空氣聲不高于45 dBA。

3.3 生活樓內(nèi)暖通系統(tǒng)噪聲分析

根據(jù)測(cè)量，宿舍內(nèi)主要噪聲源為布風(fēng)器，布風(fēng)器噪聲值較大，基本處于60～70dba 之間。經(jīng)現(xiàn)場勘測(cè)，大部分房間布風(fēng)器可以調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，風(fēng)量大小不同，噪聲值也出現(xiàn)變動(dòng)。為進(jìn)行單一因素的有效分析，需選擇一個(gè)可以關(guān)閉布風(fēng)器的房間進(jìn)行對(duì)比分析。選取306 和315 房間的噪聲進(jìn)行分析，其中306 房間風(fēng)口關(guān)閉，315 房間風(fēng)口開啟。306 和315 房間的噪聲值如表4 所示。

表4 宿舍環(huán)境噪聲數(shù)值表

生活區(qū)305 宿舍和306 宿舍室內(nèi)環(huán)境噪聲水平，結(jié)合頻譜圖可以看出，306 房間環(huán)境噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于315 房間，這主要是因?yàn)?06 房間內(nèi)風(fēng)口被封堵關(guān)閉。風(fēng)口噪聲是室內(nèi)噪聲的一個(gè)重要來源。通過頻譜對(duì)比可以看出，布風(fēng)器對(duì)房間內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)在125Hz 以上頻段較為顯著。

圖8 CEP3 生活區(qū)306/315 房間噪聲頻譜對(duì)比圖

圖9 CEP3 生活區(qū)306 房間不同位置噪聲頻譜對(duì)比圖

通過對(duì)306 房間不同位置噪聲頻譜圖分析，可以看出，306 房間窗戶處噪聲高于房間中心，主要集中在50～250Hz 之間，這表明房間窗戶是外部噪聲傳遞到室內(nèi)的一個(gè)重要通道，其隔聲效果低于墻體隔聲效果，尤其在上述頻率范圍內(nèi)更為明顯，因此在窗戶選型階段，應(yīng)選擇與墻體隔聲量匹配、中低頻隔聲量高的隔聲窗。

圖10 CEP3 生活樓各房間風(fēng)口噪聲與室內(nèi)空間噪聲對(duì)比（平均聲壓級(jí)）

生活樓各房間風(fēng)口噪聲與室內(nèi)空間噪聲對(duì)比表明，宿舍內(nèi)中心區(qū)域環(huán)境噪聲與風(fēng)口噪聲在趨勢(shì)和規(guī)律上基本吻合，進(jìn)一步說明風(fēng)口噪聲是宿舍環(huán)境噪聲起主導(dǎo)作用，是目前房間內(nèi)噪聲的主要貢獻(xiàn)源。張慧芳等學(xué)者[5]研究認(rèn)為暖通系統(tǒng)的不合理設(shè)計(jì)會(huì)帶來二次噪聲。

通過查看風(fēng)道等綜合分析，主要原因在于通風(fēng)設(shè)計(jì)不合理，通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)只考慮通風(fēng)量，未考慮因管道各房間出風(fēng)口分支管道變徑所產(chǎn)生的噪聲問題；通風(fēng)口設(shè)計(jì)尚需噪聲是否合格驗(yàn)證；通風(fēng)口設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，噪聲隨風(fēng)口大小存在變化，各個(gè)平臺(tái)生活樓通風(fēng)系統(tǒng)在噪聲量控制上均存在一定缺陷。

3.4 平臺(tái)振動(dòng)固體傳聲對(duì)生活樓噪聲的影響分析

噪聲的根源在于振動(dòng)，固體傳聲表現(xiàn)為振動(dòng)，本次通過測(cè)量振動(dòng)對(duì)固體傳聲進(jìn)行了研究。振動(dòng)測(cè)試結(jié)果表明，生產(chǎn)區(qū)噪聲源的振動(dòng)對(duì)生活樓幾乎不產(chǎn)生影響。振動(dòng)并未通過平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳播。從而基本排除了平臺(tái)噪聲固體傳聲的影響。

4 結(jié)論

通過對(duì)三個(gè)CEP 平臺(tái)的現(xiàn)場勘查、噪聲與振動(dòng)測(cè)試及聲源識(shí)別結(jié)果，結(jié)合后期結(jié)果分析和研究，得出如下結(jié)論：

4.1 生產(chǎn)區(qū)動(dòng)力設(shè)備的振動(dòng)傳遞到生活區(qū)引起的固體傳聲現(xiàn)象不明顯，預(yù)測(cè)其引起的二次噪聲在40dBA 以下，主要集中在300Hz 以下。

4.2 海上作業(yè)平臺(tái)生活樓環(huán)境噪聲主要來源于暖通空調(diào)系統(tǒng)和部分獨(dú)立回風(fēng)系統(tǒng)。其中空調(diào)系統(tǒng)包括通過風(fēng)管和風(fēng)口傳遞到室內(nèi)的空氣聲和末端風(fēng)口的氣流再生噪聲；其次來源于生產(chǎn)區(qū)設(shè)備運(yùn)行輻射的高噪聲，該類噪聲的低頻成分空氣傳聲傳遞到室內(nèi)。

4.3 海上CEP 平臺(tái)噪聲水平整體低于目前職業(yè)衛(wèi)生55dBA 的限值標(biāo)準(zhǔn)[6]，但宿舍整體噪聲值水平較高，有近一半的宿舍房間噪聲值在45dbA 以上。相比陸地休息場所噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)[7-8]“白天要求小于45dbA，夜間要求小于37dbA”，海上平臺(tái)宿舍噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏低。另外，陸地標(biāo)準(zhǔn)按照八小時(shí)制制定，而平臺(tái)作為海油作業(yè)人員24 小時(shí)工作休息場所，噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)低于45dbA。隨著近些年科學(xué)技術(shù)水平的提高，以及人們對(duì)生活作業(yè)環(huán)境要求的提高，噪聲的限值逐漸降低將是未來的趨勢(shì)。提高海上作業(yè)平臺(tái)生活區(qū)宿舍聲環(huán)境質(zhì)量，提升噪聲控制標(biāo)準(zhǔn)，這也將是海洋石油噪聲控制的未來的趨勢(shì)。本文建議參考陸地休息場所噪聲標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合噪聲對(duì)人體機(jī)能的影響，將海上平臺(tái)宿舍噪聲控制值設(shè)定為45 dbA。