海洋工程結(jié)構(gòu)中噪聲與振動控制的探討

陳田輝

湛江南海西部石油勘察設(shè)計有限公司（524057）

海洋工程結(jié)構(gòu)中噪聲與振動控制的探討

陳田輝

湛江南海西部石油勘察設(shè)計有限公司（524057）

噪聲與振動控制是環(huán)境保護相關(guān)產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分。近年來隨著國家對環(huán)境保護的重視程度加大，該領(lǐng)域得到了較快的發(fā)展。這里闡述了海洋工程結(jié)構(gòu)中噪聲與振動控制的基本方法，分析了當前海洋工程結(jié)構(gòu)中噪聲與振動控制領(lǐng)域需要解決的主要問題，以期為噪聲與振動控制行業(yè)的發(fā)展起到積極的推動作用。

海洋工程結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)聲傳播；噪聲；振動理論；振動控制

隨著我國經(jīng)濟社會的飛速發(fā)展，各個行業(yè)對能源的需求量在逐漸增加，石油作為工業(yè)的必需品其需求量也在逐年遞增。為了保證石油的供給量不受到影響，世界上很多國家都建造了海上石油開采平臺，但是海上石油開采平臺的正常運行會受到多種因素的影響，具體包括風、流、海浪、地震及采油設(shè)備機器等。平臺在運作的過程中會受到多重載荷的共同作用，在這種作用下工程結(jié)構(gòu)會發(fā)生很大的振動。一旦遇到了臺風季節(jié)，平臺的天然氣壓縮機在工作的時候會對甲板產(chǎn)生很大的振動，給正常采油造成諸多不便。

1 海洋工程結(jié)構(gòu)中噪聲與振動控制研究的概述

為了提高海上石油開采平臺的安全性和可靠性，海洋工程技術(shù)人員已經(jīng)著手進行平臺振動控制的研究，并取得了一定的成果。當前對海洋工程結(jié)構(gòu)進行振動控制的主要方法是對結(jié)構(gòu)施加控制系統(tǒng)，由控制結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)工程共同作用，從而減少振動能量在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳遞，有效避免共振產(chǎn)生的機械設(shè)備和結(jié)構(gòu)的破壞。

海上石油開采平臺的主體結(jié)構(gòu)是通過焊接將鋼筋連接在一起的，因此海上石油開采平臺上的設(shè)備在正常運作時不僅會產(chǎn)生空氣輻射噪聲，而且會通過結(jié)構(gòu)振動對附近的地面產(chǎn)生影響。在研究海上石油開采平臺整體結(jié)構(gòu)的噪聲傳播時，要同時考慮結(jié)構(gòu)傳播和空氣傳播兩方面。

2 海洋工程結(jié)構(gòu)中各區(qū)域噪聲限值

海上石油開采平臺根據(jù)其功能的不同可以劃分為四個區(qū)域:一是采油平臺作業(yè)區(qū)，二是生活樓，三是開敞機器所，四是封閉機器所。海上石油開采平臺各區(qū)域的噪聲限值是依據(jù)《海上固定平臺的安全規(guī)則》等來制定的。考慮到傳播噪聲和空氣聲傳播噪聲兩個方面的影響，要分別建模，得出傳播噪聲和空氣聲傳播噪聲兩種噪聲級能量疊加，最后得出噪聲的限值。

3 海洋工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制的趨勢

3.1 海洋工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制的模式化

海洋工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制可以分為兩種：一種是漂浮式，其漂浮結(jié)構(gòu)主要是通過動力定位系統(tǒng)來進行控制的；一種是固定式，其固定在海底的結(jié)構(gòu)物中，主要是靠被動控制來進行控制的。

3.2 海洋工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制智能化

所使用的動力定位系統(tǒng)隨著各種智能材料和機敏技術(shù)的應(yīng)用，正在逐步走向自適應(yīng)控制。這樣能夠?qū)ψ赃m應(yīng)控制算法進行優(yōu)化，實現(xiàn)海洋工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的智能化控制，從而縮小實際響應(yīng)值與計算響應(yīng)值之間的誤差。

4 海洋工程結(jié)構(gòu)中噪聲與振動控制的基本技術(shù)和方法

4.1 主動控制技術(shù)

主動控制技術(shù)主要是通過施加一個與振動方向相反的力來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)振動的控制。當前我國應(yīng)用于海洋工程結(jié)構(gòu)中的主動控制系統(tǒng)主要包括主動拉鎖、主動質(zhì)量阻尼系統(tǒng)和主動變阻尼等。

4.2 半主動控制技術(shù)

半主動控制技術(shù)通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)來減少工程結(jié)構(gòu)對振動產(chǎn)生的反應(yīng)。對該領(lǐng)域的研究主要包括電流變阻尼器、流體黏性阻尼和剛度控制裝置,而這些半主動控制系統(tǒng)也是海洋工程結(jié)構(gòu)振動控制的主要技術(shù)措施。

4.3 被動控制技術(shù)

當前所使用的被動控制技術(shù)主要有吸振技術(shù)和耗能減振技術(shù)等。被動控制成本通過結(jié)構(gòu)元件的相互作用耗能，來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)振動的控制。

4.4智能結(jié)構(gòu)

海洋工程結(jié)構(gòu)所處的外界環(huán)境十分復雜，通過正常的數(shù)學建模很難將所有的因素考慮周全。因此，我們應(yīng)當從長遠目標考慮，采用智能結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對海洋工程結(jié)構(gòu)中噪聲和振動的控制。

5 結(jié)語

噪聲與振動控制行業(yè)是環(huán)境保護相關(guān)專業(yè)的重要組成部分,也是海洋工程結(jié)構(gòu)管理的重要內(nèi)容，它關(guān)系到我國海洋作業(yè)平臺能否正常有序運行，因此開展海洋工程結(jié)構(gòu)中噪聲與振動控制辦法研究意義重大。

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