劉建華，叢 軍，李應(yīng)群，崔偉珍，朱可尚，巴建彬 甘 璐

(中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司 ，山東 東營(yíng) 257001)

資源與環(huán)境

埕島海洋石油平臺(tái)噪聲綜合治理研究

劉建華，叢 軍，李應(yīng)群，崔偉珍，朱可尚，巴建彬 甘 璐

(中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司 ，山東 東營(yíng) 257001)

受空間大小限制，海洋石油平臺(tái)的生活區(qū)無(wú)法遠(yuǎn)離生產(chǎn)區(qū)，受到生產(chǎn)設(shè)備噪聲的持續(xù)影響。在測(cè)試儲(chǔ)罐平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)、動(dòng)力平臺(tái)、和注水平臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備噪聲的基礎(chǔ)上，本文對(duì)埕島二號(hào)海洋石油平臺(tái)總體建立聲學(xué)模型，分析各平臺(tái)對(duì)生活區(qū)的綜合影響。分析表明，由于設(shè)備噪聲頻帶較寬，聲屏障對(duì)于高頻帶噪聲的阻擋作用較為明顯，但低頻帶噪聲對(duì)于較遠(yuǎn)處生活區(qū)的影響改善不明顯。據(jù)此，本文提出通過(guò)改善聲屏障的安裝參數(shù)，以綜合降低生活區(qū)的噪聲。

海洋平臺(tái)；噪聲；邊界元；仿真；治理

1 研究背景

勝利油田海洋采油廠埕島中心二號(hào)海洋石油平臺(tái)是具有代表性的海洋石油平臺(tái)。目前中心平臺(tái)主要包含生活平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)、動(dòng)力平臺(tái)、儲(chǔ)罐平臺(tái)、注水平臺(tái)共五個(gè)平臺(tái)區(qū)域。平臺(tái)上存在著大量的噪聲設(shè)備，如：天然氣壓縮機(jī)、空氣壓縮機(jī)、大型注水泵、污水提升泵等。它們的噪聲聲級(jí)均達(dá)到90dB(A)以上，對(duì)長(zhǎng)期值守的員工工作環(huán)境造成了較大影響；另外，生活區(qū)職工宿舍內(nèi)的噪聲值在40～55dB(A)之間，雖然噪聲聲級(jí)較低，但振動(dòng)較大，對(duì)平臺(tái)員工造成身心方面的較大危害[1-3]。

本文著重分析了海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)主要噪聲源設(shè)備，通過(guò)測(cè)試環(huán)境工況噪聲數(shù)據(jù)，分析各類工作機(jī)械設(shè)備、生活設(shè)備等噪聲產(chǎn)生原因，制定了減噪方案措施，完成噪聲治理施工方案[4-5]。在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，采用Virtual Lab聲學(xué)仿真計(jì)算軟件對(duì)平臺(tái)上大型動(dòng)力機(jī)械振動(dòng)、噪聲源及傳播進(jìn)行了預(yù)測(cè)與理論分析，得出在噪聲源周圍聲場(chǎng)分布規(guī)律，系統(tǒng)研究了影響噪聲場(chǎng)的各個(gè)因素，進(jìn)而得到行之有效的噪聲控制方法，并形成了具有良好效果的隔聲裝置的設(shè)計(jì)方案。

2 常用噪聲標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)際海事組織(IMO)海上安全委員會(huì)(MSC)于2012年在倫敦召開(kāi)的會(huì)議上正式通過(guò)了船上及工作平臺(tái)噪聲等級(jí)規(guī)則修訂草案(DE56草案)，該草案于2014年7月1日生效并強(qiáng)制執(zhí)行。與IMOA468(1981)草案相比，該草案對(duì)萬(wàn)噸級(jí)船舶的生活區(qū)和船員工作區(qū)提出了更嚴(yán)格的噪聲限制標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。新修訂的船舶噪聲等級(jí)規(guī)則草案(DE56草案)對(duì)萬(wàn)噸級(jí)以上船舶醫(yī)務(wù)室和住艙的噪聲標(biāo)準(zhǔn)從60 dB下調(diào)至55dB，要求更髙，減振形勢(shì)更加嚴(yán)峻[6]。新的《船上噪聲等級(jí)規(guī)則》全部被海上人命安全公約(SOLAS)引用，而且DE56草案包含的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范均需強(qiáng)制執(zhí)行，船級(jí)社及其相關(guān)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)測(cè)量和監(jiān)督，對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的給予嚴(yán)厲處罰[7-8]。

表1 IMOA468(1981)與DE56(2012)噪聲標(biāo)準(zhǔn)

3 各設(shè)備工況噪聲測(cè)量與仿真

圖1 埕島中心二號(hào)平臺(tái)平面布置圖

埕島中心二號(hào)平臺(tái)上各區(qū)域劃分如圖1所示，本文把主要噪聲源使用SolidWorks進(jìn)行三維建模，在VirtualLab中進(jìn)行邊界元網(wǎng)格劃分，對(duì)其附近聲場(chǎng)仿真分析。根據(jù)仿真結(jié)果，聲壓分布規(guī)律與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)有較高相似度。在此基礎(chǔ)上，建立平臺(tái)總體分析，研究4臺(tái)設(shè)備對(duì)生活區(qū)的噪聲輻射規(guī)律,見(jiàn)圖2～圖5。

圖2 天然氣壓縮機(jī)聲學(xué)仿真模型及噪聲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

圖3 外輸泵聲學(xué)仿真模型及噪聲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

圖4 注水泵聲學(xué)仿真模型及噪聲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

圖5 污水提升泵聲學(xué)仿真模型及噪聲實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

4 平臺(tái)設(shè)備噪聲對(duì)生活區(qū)的綜合影響

4.1 平臺(tái)噪聲聲壓分布總體仿真

圖6 生活區(qū)左側(cè)噪聲功率

圖7 生活區(qū)右側(cè)噪聲功率

生活區(qū)的噪聲受距離較近的生產(chǎn)平臺(tái)影響較為嚴(yán)重，且生活區(qū)左側(cè)比右側(cè)要大一些，最大分別為A點(diǎn)59.5dB和B點(diǎn)51dB，見(jiàn)圖6～圖7。按如下條件建立簡(jiǎn)化聲學(xué)模型：儲(chǔ)罐平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)、動(dòng)力平臺(tái)、和注水平臺(tái)處分別設(shè)置一個(gè)點(diǎn)聲源，解算其對(duì)生活區(qū)的影響。如圖8所示，仿真結(jié)果分別為A點(diǎn)60、B點(diǎn)53.5dB，比較接近實(shí)際測(cè)量值。

圖8 多點(diǎn)噪聲源對(duì)生活區(qū)的影響

4.2 聲屏障的安裝及效果仿真

在此模型的基礎(chǔ)上，為每一個(gè)點(diǎn)聲源增設(shè)一個(gè)聲屏障，其結(jié)構(gòu)、大小、安裝形式及參數(shù)如圖9和表2所示。解算結(jié)果如圖10所示，兩處測(cè)量點(diǎn)的噪聲功率降低為54、48dB。

圖9 聲屏障安裝示意圖

中心角/°半徑/mm到設(shè)備中心的距離/mm天然氣壓縮機(jī)11555003000注水泵9030002000污水提升泵10020001000外輸泵11535003000

圖10 聲屏障對(duì)于生活區(qū)的噪聲消減效果

5 結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及噪聲的基本理論，利用有限元+邊界元的方法對(duì)單個(gè)設(shè)備的聲壓分布進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證了聲學(xué)仿真過(guò)程的合理性以及結(jié)果的正確性。進(jìn)而研究了多噪聲源耦合對(duì)平臺(tái)的噪聲分布影響規(guī)律。結(jié)果表明，通過(guò)合理設(shè)置聲屏障，可使生活區(qū)的噪聲聲壓級(jí)降低6～8dB(A)；并且，聲屏障對(duì)于靠近屏障處的聲壓的削弱要優(yōu)于較遠(yuǎn)處的區(qū)域。此結(jié)論對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工具有重要的指導(dǎo)意義

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(本文文獻(xiàn)格式：劉建華，叢 軍，李應(yīng)群，等.埕島海洋石油平臺(tái)噪聲綜合治理研究[J].山東化工，2017，46(04)：143-146.)

Study on Comprehensive Control of Offshore Oil Platform Noise

LiuJianhua,CongJun,LiYingqun,CuiWeizhen,ZhuKeshang,BaJianbin,GanLu

(China Petroleum Chemical Co Shengli Oilfield Branch， Dongying 257001,China)

Restricted by space, the living area can't be far away from the production area on the offshore oil platform, so continuously noise would affect people. In this paper, the noise of key equipment on the tank platform, production platform, dynamic platform, and water injection platform were tested. The overall acoustic model was established to analyze the comprehensive effect from production area to the living area. The results show that, due to the noise band is wide, the effect of sound barrier for high frequency band noise is obvious, but the effect for the low band noise isn't obvious. Therefore, through controlling the installation parameters, the comprehensive noise of living area can be effetely reduced.

offshore platform;noise;boundary element;simulation;control

2016-12-30

TE952 ; X707

A

1008-021X(2017)04-0143-04