1空分車間大型機(jī)組的噪聲源分析

1.1 噪聲分類及特征

某石化在空分車間的生產(chǎn)過程中，大型機(jī)組的噪聲問題日益突出。為了有效地分析和解決這一問題，首先需要對噪聲源進(jìn)行系統(tǒng)的分類和特征分析。根據(jù)噪聲的產(chǎn)生機(jī)制和來源，該空分車間的大型機(jī)組噪聲源可分為以下幾類：

機(jī)械振動噪聲：該噪聲是空分車間中最為常見的噪聲源之一，主要來源于大型機(jī)組的旋轉(zhuǎn)部件和傳動裝置。在設(shè)備運(yùn)行過程中，機(jī)械部件之間的摩擦、碰撞及不平衡都會導(dǎo)致振動，從而產(chǎn)生噪聲。具體特征包括：

頻率范圍廣泛：機(jī)械振動噪聲的頻率通常較低，主要集中在20 Hz至1 kHz之間，這一頻率范圍對人耳的影響較大，容易引起聽力疲勞和不適感。

氣流噪聲是由氣體在管道、閥門、風(fēng)機(jī)等設(shè)備中的流動引起的噪聲。在空分車間，大型機(jī)組的氣流噪聲主要來源于空氣壓縮、輸送和分離等工藝過程。其特征包括：

高頻成分明顯：氣流噪聲通常包含較高頻率的成分，尤其是在高速氣流通過狹窄通道或突變部件時(shí)，噪聲的強(qiáng)度和頻率會顯著增加。

通過對空分車間大型機(jī)組噪聲源的分類及特征分析，可以為后續(xù)的降噪措施提供依據(jù)，針對不同類型的噪聲源制定相應(yīng)的控制策略，提高員工的工作舒適度和生產(chǎn)效率。

1.2 噪聲傳播路徑與影響因素

在空分車間內(nèi)，大型機(jī)組的噪聲不僅來源于設(shè)備本身的運(yùn)行，還受到多種因素的影響，這些因素共同決定了噪聲的傳播路徑和最終影響到操作人員的程度。噪聲的傳播影響因素主要有以下幾個(gè)方面：

(1)設(shè)備類型與運(yùn)行狀態(tài)：

不同類型的空分設(shè)備在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲特性不同。例如，壓縮機(jī)、渦輪和泵等設(shè)備，其工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定了其噪聲的頻率和強(qiáng)度。此外，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)(如負(fù)荷、速度等)也會影響噪聲水平，設(shè)備在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)通常會產(chǎn)生更大的噪聲。

(2)環(huán)境因素：

車間的環(huán)境條件，如氣溫、濕度和空氣流動等，也會影響噪聲的傳播。例如，高溫和高濕度可能導(dǎo)致空氣密度變化，從而改變聲波的傳播速度和衰減程度。同時(shí)，車間內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)也可能引入或排除噪聲，影響整體噪聲水平。

(3)設(shè)備布局與隔聲措施：

設(shè)備的布局設(shè)計(jì)對噪聲的傳播有直接影響。合理的設(shè)備布局可以減少噪聲源之間的相互干擾，從而降低噪聲的整體水平。此外，采用隔聲材料和結(jié)構(gòu)可以有效減少噪聲的傳播。

(4)維護(hù)與保養(yǎng)狀況：

設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)狀況直接影響其運(yùn)行效率和噪聲水平。定期的維護(hù)可以確保設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免由于磨損和老化導(dǎo)致的噪聲增加。因此，建立有效的設(shè)備維護(hù)體系對于控制噪聲具有重要意義。

空分車間內(nèi)的大型機(jī)組噪聲傳播路徑復(fù)雜，受多種因素的影響。了解噪聲的傳播路徑及其影響因素，有助于制定更有效地降噪措施，提高員工的工作環(huán)境和生產(chǎn)效率。

1.3 噪聲強(qiáng)度測量與數(shù)據(jù)分析

該在空分車間的噪聲管理中，噪聲強(qiáng)度的測量是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。本節(jié)將詳細(xì)介紹噪聲強(qiáng)度測量的基本方法、設(shè)備選擇、測量過程以及數(shù)據(jù)分析的步驟和結(jié)果。

噪聲強(qiáng)度的測量通常采用聲級計(jì)進(jìn)行，聲級計(jì)是一種用來測量聲音強(qiáng)度的儀器，能夠提供精確的分貝(dB)值。根據(jù)不同的測量需求，噪聲測量方法主要包括以下幾種：

1.4 噪聲控制目標(biāo)

根據(jù)GB 50087—2013《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》中表3.0.1規(guī)定：車間內(nèi)噪聲優(yōu)化治理完成后按照外操人員的巡檢路線為參考，噪聲應(yīng)降至連續(xù)接觸噪聲8 h等效A聲級85 dB(A)以下。依據(jù)《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50087-2013中3.5.3內(nèi)容要求,通過LEX,8 h計(jì)算規(guī)格化每周工作5天(40 h)接觸的噪聲強(qiáng)度的等效連續(xù)A計(jì)權(quán)聲級用公式如下:

式中：LEX.W為每周平均接觸值；LEX.8h為一天實(shí)際工作時(shí)間內(nèi)接觸噪聲強(qiáng)度規(guī)格化到工作8 h的等效聲級；n為每周實(shí)際工作天數(shù)。

2空分裝置工藝流程及主要噪聲源分析

2.1 空分裝置噪聲來源分析

本項(xiàng)目所使用空分設(shè)備為西門子公司設(shè)計(jì)、制造，采用的配套一拖二機(jī)組為汽輪機(jī)SST-600 (HNK50/80)、空壓機(jī)STC-GV(200-3)、增壓機(jī)STC-GV(20-4-H)。功率為61 938 kW,恒轉(zhuǎn)速為4 504 r/min。汽輪機(jī)為全凝式汽輪機(jī)，配套雙良的空冷器，空壓機(jī)為3級壓縮2級冷卻出口壓力為0.46 MPa, 增壓機(jī)為4級壓縮4級冷卻出口壓力為4.9 MPa。

空分車間是動設(shè)備較多的車間，是一個(gè)綜合的噪聲源，主要包括：空氣動力噪聲、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲、電磁噪聲等。其中空壓機(jī)噪聲類型示意圖如圖1所示：

圖1 空壓機(jī)噪聲類型示意圖

2.2 現(xiàn)場噪聲實(shí)測描述

現(xiàn)場空分機(jī)組分三層布置，其中第一層為油站等輔助設(shè)備；第二層為冷卻器等設(shè)備；第三層為空壓機(jī)、汽輪機(jī)及增壓機(jī)設(shè)備。三層設(shè)備之間由管道連接。現(xiàn)場針對噪聲較大設(shè)備進(jìn)行了噪聲測試結(jié)果如下：

2.2.1 空壓機(jī)與冷卻器連接管道噪聲

由測試結(jié)果可知，空分車間噪聲主要來源為空壓機(jī)、冷卻器以及空壓機(jī)與冷卻器間連接管道，其中尤以管道噪聲最大，現(xiàn)場測試管道噪聲呈現(xiàn)寬頻特性，其各倍頻段噪聲值如下：

表1 現(xiàn)場噪聲測試位置及噪聲數(shù)值統(tǒng)計(jì)表

管道噪聲峰值頻率為1 000 Hz, 且主要集中在63 Hz至4 000 Hz之間，為典型的管道氣流噪聲疊加回轉(zhuǎn)機(jī)械本體振動噪聲的表現(xiàn)。

2.2.2 空壓機(jī)本體噪聲

空壓機(jī)本體噪聲是僅次于管道噪聲的次高噪聲源，其各倍頻段噪聲值如下：

圖3 空壓機(jī)本體噪聲倍頻帶數(shù)據(jù)圖

空壓機(jī)本體噪聲峰值也在1 000 Hz, 與管道噪聲特性基本一致，其主要噪聲值為回轉(zhuǎn)機(jī)械本體振動噪聲。

2.2.3 冷卻器本體噪聲

冷卻器噪聲也是主要噪聲源之一，其最大值位置各倍頻段噪聲值如下：

圖4 冷卻器本體噪聲倍頻帶數(shù)據(jù)圖

由倍頻帶數(shù)據(jù)可知，冷卻器的峰值頻率也在1 000 Hz, 相對于空壓機(jī)本體及管道的噪聲特性，其低頻成分更為明顯。

3機(jī)組降噪方案

3.1 加分體式噪聲治理方案

3.1.1 空壓機(jī)與冷卻器間管道級其他高噪聲管道治理方案描述

空壓機(jī)與冷卻器間管道為噪聲最為突出的部位，該區(qū)域管道均為圓管，相對比較規(guī)則，因此考慮對該部分管道進(jìn)行阻尼隔聲包扎，隔聲包扎采用阻尼吸隔聲結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)為隔聲層，外側(cè)為消聲層已達(dá)到要求的隔聲量。管道消音結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 管道緊身封閉截面圖

隔聲包扎采用阻尼吸隔聲結(jié)構(gòu)，整體降噪量IL≥25 dB,可滿足該位置管道的降噪需求。其中法蘭位置采用雙層扣槽填充玻璃棉包的方式進(jìn)行降噪處理，扣槽采用鍍鋅鋼板制作，并貼附阻尼采用，整體隔聲量與管道包扎的隔聲效果匹配。

現(xiàn)場踏勘確認(rèn)增壓機(jī)與冷卻器連接管道，增壓機(jī)至膨脹機(jī)管道等噪聲值均較高，應(yīng)相應(yīng)采取阻尼隔聲包扎措施。

圖6 管道法蘭、閥門、焊接縫處緊身封閉節(jié)點(diǎn)圖

3.1.2 空壓機(jī)本體噪聲治理方案

該空壓機(jī)為整體齒輪式離心壓縮機(jī)，其主要為機(jī)內(nèi)機(jī)械構(gòu)件及介質(zhì)產(chǎn)生噪聲透過殼體傳播噪聲，該部分主要分為本體及進(jìn)氣管道。本項(xiàng)目進(jìn)氣管道周圍無上人平臺，無法對進(jìn)氣管道進(jìn)行測試，但其他類似項(xiàng)目數(shù)據(jù)顯示，該管道噪聲與空壓機(jī)其他管道基本一致，因此建議將該管道進(jìn)行阻尼隔聲包扎處理。空壓機(jī)本體布置相對規(guī)律，且周邊無太多障礙存在，因此可考慮設(shè)置隔聲罩的方案進(jìn)行噪聲控制。因?yàn)樵O(shè)備本體可能存在檢修要求，因此隔聲罩采用緊身設(shè)計(jì)，多段拼裝的形式，實(shí)現(xiàn)快速拆裝。如因檢修需要無法設(shè)置隔聲罩，建議可采用本體阻尼隔聲包扎+隔聲夾克的方式進(jìn)行降噪。

(1)隔聲罩降噪方案

隔聲罩板體采用金屬板復(fù)合超構(gòu)隔聲板的形式，并在適當(dāng)位置設(shè)置法蘭連接接口，實(shí)現(xiàn)開速拆裝的效果。隔聲罩安裝位置如圖7所示：

圖7 隔聲罩安裝位置示意圖

隔聲罩采用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，我保證殼體散熱需求，可增加消聲進(jìn)排風(fēng)措施，即在隔聲罩下部增加進(jìn)風(fēng)消聲百葉，上部增加排風(fēng)管道，并設(shè)置排風(fēng)風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制通風(fēng)散熱。根據(jù)隔聲罩尺寸及通風(fēng)散熱設(shè)計(jì)要求，按照每小時(shí)換氣次數(shù)40次進(jìn)行計(jì)算：

按照計(jì)算公式：V=8.7×5.8×5=252.3 m3,為滿足換氣要求通風(fēng)量Q=20×V=5 046 m3/h, 則選用風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q>6 000 m3/h即可滿足現(xiàn)場散熱需求。

(2)隔聲夾克包扎方案

壓縮機(jī)本體外形為不規(guī)則形狀，建議對缸體、變速器、連接法蘭等位置采用隔聲夾克進(jìn)行包扎。隔聲夾克部分采用雙面鐵氟龍布，內(nèi)夾阻尼板和氣凝膠填充材料的阻尼降噪結(jié)構(gòu)，使用搭扣式連接帶和魔術(shù)貼進(jìn)行拼裝。隔聲夾克安裝效果：

一般情況下，壓縮機(jī)進(jìn)出口管道接口位置振動較為劇烈，且容易輻射較大的噪聲，建議采用包扎方式的同時(shí)針對壓縮機(jī)進(jìn)出口位置設(shè)置粒子阻尼貼片或貼附阻尼材料的方式進(jìn)行減振降噪，消除殼體振動輻射的噪聲。

3.1.3 冷卻器噪聲治理方案

冷卻器部分噪聲比較突出，且冷卻器相對為比較規(guī)則的圓柱形，因此建議對冷卻器進(jìn)行阻尼隔聲包扎，包扎節(jié)點(diǎn)同管道包扎節(jié)點(diǎn)，降噪量IL≥25 dB。

3.2 機(jī)組降噪效果分析

該空分裝置機(jī)組采取綜合降噪措施后，機(jī)組平臺各部位噪聲數(shù)值明顯降低，降噪措施前后現(xiàn)場噪聲測試位置噪聲數(shù)值對比表如表2所示。

表2 現(xiàn)場噪聲測試位置降噪效果統(tǒng)計(jì)表

4結(jié)論

通過對該空分裝置空壓機(jī)本體、連接管道、增壓機(jī)本體、汽輪機(jī)本體采取綜合降噪措施，使該空分裝置大型機(jī)組噪聲值大幅下降，不但改善了員工的工作環(huán)境，提升了員工健康水平，同時(shí)也為企業(yè)提高生產(chǎn)效率提供科學(xué)依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

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