相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)大功率壓縮機(jī)組噪聲產(chǎn)生與控制技術(shù)研究

張明鑫，熊中瓊，賈荷香

（1.西南油氣田分公司儲(chǔ)氣庫(kù)管理處，重慶 401147；2.正升環(huán)境科技有限公司，四川 成都 630031）

相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)大功率壓縮機(jī)組噪聲產(chǎn)生與控制技術(shù)研究

張明鑫1，熊中瓊1，賈荷香2

（1.西南油氣田分公司儲(chǔ)氣庫(kù)管理處，重慶 401147；2.正升環(huán)境科技有限公司，四川 成都 630031）

相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)共安裝有8臺(tái)大功率的天然氣壓縮機(jī)組，壓縮機(jī)組噪聲的控制成為儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)的一大難題。本文從大功率往復(fù)式天然氣壓縮機(jī)噪聲產(chǎn)生、傳播等特性對(duì)噪聲源進(jìn)行了分析研究，結(jié)合相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，采用壓縮機(jī)降聲房和矩陣式消聲器相結(jié)合的降噪措施。利用CadnaA聲學(xué)預(yù)測(cè)軟件對(duì)實(shí)施前后的聲場(chǎng)進(jìn)行了模擬預(yù)測(cè)，項(xiàng)目實(shí)施后，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)值。

儲(chǔ)氣庫(kù)；大功率壓縮機(jī)；中低頻噪聲；矩陣消聲器

儲(chǔ)氣庫(kù)是天然氣管道輸送系統(tǒng)的重要組成部分，現(xiàn)場(chǎng)主要的工藝設(shè)備包括8臺(tái)4000 k W的大功率壓縮機(jī)組，每臺(tái)壓縮機(jī)配套兩臺(tái)空冷器。大功率天然氣壓縮機(jī)工作壓力高，工作時(shí)產(chǎn)生劇烈噪聲。由廠家提供測(cè)試數(shù)據(jù)，壓縮機(jī)噪聲聲功率級(jí)達(dá)100 dB(A)，空冷器噪聲聲功率級(jí)為88.5 dB(A)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，廠界噪聲必須達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(G B 12348－90)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，即廠界處噪聲白天≤60 dB(A)，夜間≤50 dB(A)。周邊敏感點(diǎn)處噪聲達(dá)到G B 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》2類標(biāo)準(zhǔn)，即白天≤60 dB(A)，夜間≤ 50 dB(A)。

1 噪聲源分析

為更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的有效控制，就必須對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)噪聲源進(jìn)行識(shí)別，分析各類噪聲的特性及貢獻(xiàn)值，再實(shí)施針對(duì)性的降噪措施。儲(chǔ)氣庫(kù)天然氣壓縮機(jī)組主要噪聲來(lái)源于天然氣壓縮機(jī)和配套的空冷器，下面將對(duì)噪聲的產(chǎn)生及特性進(jìn)行分析。

1.1 大功率天然氣壓縮機(jī)噪聲源分析

相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)的天然氣壓縮機(jī)為電驅(qū)往復(fù)式壓縮機(jī)，它的主要噪聲由電機(jī)噪聲和壓縮機(jī)主機(jī)噪聲疊加而成，其噪聲的特點(diǎn)為噪聲聲級(jí)高、頻帶寬、低頻突出、傳播距離遠(yuǎn)、污染范圍大。

（1）電機(jī)噪聲。電機(jī)噪聲包括電磁噪聲，機(jī)械噪聲和空氣動(dòng)力噪聲。其中空氣動(dòng)力噪聲是電機(jī)噪聲的主要組成部分，它主要由風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)的葉片噪聲和風(fēng)扇的冷卻氣流噪聲組成，屬于寬頻噪聲，占電機(jī)噪聲的75%左右。（2）天然氣壓縮機(jī)主機(jī)噪聲。天然氣壓縮機(jī)主機(jī)噪聲包括機(jī)械噪聲、空氣動(dòng)力噪聲、進(jìn)排氣管道噪聲等。主機(jī)噪聲強(qiáng)度受機(jī)組的功率、工作壓力、排氣量及轉(zhuǎn)速的影響較大，屬于寬頻噪聲。

1.2 空冷器噪聲源分析

空冷器中的風(fēng)扇噪聲為重要噪聲源。風(fēng)扇噪聲分為旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲，前者是窄帶噪聲，后者是寬帶噪聲。從天然氣壓縮機(jī)及配套空冷器的頻譜數(shù)據(jù)分析，天然氣壓縮機(jī)在全頻帶上都具有很強(qiáng)烈的噪聲，而空冷器噪聲在31.5～500 Hz頻率段噪聲最為嚴(yán)重，呈現(xiàn)較為明顯的中低頻特性。所以對(duì)天然氣壓縮機(jī)組進(jìn)行噪聲控制設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行全頻帶降噪處理，其中空冷器部分的噪聲控制必須重點(diǎn)考慮對(duì)中低頻噪聲的降噪效果。

1.3 相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)治理前噪聲輻射分布

利用CadnaA聲學(xué)預(yù)測(cè)軟件對(duì)相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)壓縮機(jī)廠房及其周邊區(qū)域進(jìn)行了模擬，受壓縮機(jī)與空冷器噪聲影響，儲(chǔ)氣庫(kù)所有廠界噪聲均超過(guò)《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(G B 12348－90)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限制，其中西廠界距離壓縮機(jī)空冷器最近，最高噪聲值為84.5 dB（A）；敏感點(diǎn)噪聲超過(guò)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》2類標(biāo)準(zhǔn)夜間噪聲值，噪聲值為53.4 dB（A）。

2 噪聲控制技術(shù)研究

經(jīng)過(guò)對(duì)噪聲源的分析，主要噪聲源是天然氣壓縮機(jī)組和配套的空冷器。其中天然氣壓縮機(jī)組噪聲是全頻段噪聲，高、中、低頻均比較突出，如何有效地降低此類噪聲同時(shí)又不影響機(jī)組正常運(yùn)行的各項(xiàng)性能指標(biāo)，是天然氣壓縮機(jī)噪聲綜合治理的難點(diǎn)之一?？绽淦鞯脑肼曋饕獮橹?、低頻段，對(duì)于通風(fēng)散熱設(shè)備如何在保證換熱效率的前提下減小噪聲輻射，也是噪聲控制的另一個(gè)難點(diǎn)。

2.1 天然氣壓縮機(jī)組本體降噪技術(shù)

目前天然氣壓縮機(jī)本體降噪最常見(jiàn)的有三種技術(shù)，一是聲屏障技術(shù)；二是降聲罩技術(shù)；三是降聲房技術(shù)。通過(guò)對(duì)三種技術(shù)的噪聲量、通風(fēng)散熱、實(shí)施成本、檢修維護(hù)、安全防爆5項(xiàng)條件進(jìn)行對(duì)比分析，降聲房技術(shù)更滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

2.2 空冷器降噪技術(shù)

目前在中、低頻具備較好消聲性能的有片式和矩陣兩種阻性消聲器，其中矩陣式消聲器較片式消聲器在中、低頻的消聲性能更好，同時(shí)因其通風(fēng)面積更大，因此阻力損失比傳統(tǒng)片式要小，更有利于保證機(jī)組的通風(fēng)換熱性能。綜合考慮后，為滿足進(jìn)、排氣消聲器的插入損失≥26 dB，總阻力損失≤19.15 P a的要求，采用矩陣消聲器（進(jìn)氣）與片式消聲器（排氣）結(jié)合的方式。儲(chǔ)氣庫(kù)大功率壓縮機(jī)組噪聲控制技術(shù)研究的結(jié)果是采用天然氣壓縮機(jī)降噪廠房+空冷器進(jìn)氣（矩陣）消聲器+排氣（片式）消聲器的噪聲控制技術(shù)。

3 噪聲控制措施

3.1 天然氣壓縮機(jī)組的噪聲控制措施

壓縮機(jī)廠房東、西兩側(cè)距離廠界直線距離20米。如此短距離噪聲的衰減可以忽略，如果把廠房視為聲源，天然氣壓縮機(jī)組的噪聲最高可達(dá)100 dB(A)，《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(G B 12348－90)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求夜間廠界噪聲≤50 dB(A)，所以壓縮機(jī)廠房的隔聲量必須超過(guò)50 dB。通過(guò)綜合考慮，相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)擬采用全封閉式、高隔聲量的吸隔聲構(gòu)造廠房，對(duì)廠房?jī)?nèi)的8臺(tái)電驅(qū)往復(fù)式壓縮機(jī)組進(jìn)行噪聲控制。包括壓縮機(jī)降噪廠房的墻體結(jié)構(gòu)、屋面結(jié)構(gòu)、進(jìn)排風(fēng)消聲器、空冷器的進(jìn)排風(fēng)消聲器、導(dǎo)流消聲圍罩等設(shè)計(jì)。

（1）壓縮機(jī)降噪廠房墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)廠房墻體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的吸隔聲模塊結(jié)構(gòu)，墻體結(jié)構(gòu)由雙層吸隔聲模塊構(gòu)成，兩層模塊之間有一定厚度的空氣層，在吸隔聲模塊外安裝巖棉夾芯板，在增加隔聲量的同時(shí)，還可做外裝飾墻體板使用。單層吸隔聲模塊檢測(cè)Rw為36 dB，組合后墻體隔聲量≥54 dB。（2）壓縮機(jī)降噪廠房屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。壓縮機(jī)降噪廠房屋面采用單板+阻尼板+100 mm厚吸隔聲模塊。通過(guò)模擬屋面總體隔聲量≥45 dB。（3）壓縮機(jī)降噪廠房進(jìn)、排風(fēng)消聲器設(shè)計(jì)。廠房通風(fēng)換熱采用后墻強(qiáng)制排風(fēng)+前墻自然進(jìn)風(fēng)+屋面事故通風(fēng)方式。廠房前后墻分別安裝進(jìn)、排風(fēng)消聲器。通過(guò)模擬，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)、排氣消聲器消聲量≥25 dB。（4）壓縮機(jī)降噪廠房大、小隔聲門設(shè)計(jì)。廠房降噪大門也采用與廠房墻體相同的吸隔聲模塊結(jié)構(gòu)，考慮降噪大門作為點(diǎn)聲源的噪聲衰減特性，通過(guò)模擬，廠房降噪大門隔聲量≥40 dB。廠房安全逃生小門朝向廠界，單一隔聲門會(huì)影響廠界降噪效果，針對(duì)實(shí)際情況，對(duì)安全逃生門處設(shè)置聲閘構(gòu)造，以保證降噪廠房總體降噪量要求，其隔聲量≥40 dB。

3.2 空冷器的噪聲治理措施

（1）空冷器進(jìn)、排風(fēng)消聲器設(shè)計(jì)?？绽淦鞯倪M(jìn)、排風(fēng)消聲器的通流面積越小，消聲效果越好，但阻力也越大。為保證消聲量恰好，同時(shí)阻力＜50 P a的要求，根據(jù)軟件預(yù)測(cè)，空冷器進(jìn)、排氣口需消聲量≥25 dB，再加上距離衰減，才能確保廠界噪聲達(dá)標(biāo)?？绽淦鬟M(jìn)氣消聲器采用尺寸300×300×2700的矩陣式消聲器，空冷器排氣消聲器采用傳統(tǒng)的片式消聲器，通過(guò)模擬，兩種消聲器的消聲量≥25 dB。（2）空冷器導(dǎo)流消聲圍罩及隔聲板設(shè)計(jì)。導(dǎo)流消聲圍罩設(shè)計(jì)在空冷器頂部排風(fēng)口，另外每臺(tái)空冷器之間安裝有吸隔聲板，通過(guò)模擬，兩種裝置的隔聲量≥25 dB。

3.3 相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)治理后噪聲輻射分布

當(dāng)各項(xiàng)噪聲控制措施實(shí)施后，再利用CadnaA聲學(xué)預(yù)測(cè)軟件對(duì)相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)壓縮機(jī)廠房及其周邊區(qū)域進(jìn)行了模擬，儲(chǔ)氣庫(kù)所有廠界噪聲均滿足《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(G B 12348－90)Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求；敏感點(diǎn)噪聲值滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》2類標(biāo)準(zhǔn)。

4 噪聲控制效果

相國(guó)寺儲(chǔ)氣庫(kù)大功率天然氣壓縮機(jī)組在完成各項(xiàng)噪聲控制措施后，對(duì)廠界進(jìn)行了實(shí)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如下：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)在1～8#機(jī)組全部運(yùn)行負(fù)載的工況下進(jìn)行，晝間噪聲范圍在36.7～56.7 dB(A)之間，夜間噪聲范圍在38.6～55.8 dB(A)之間。晝間廠界噪聲值均低于60 dB(A)，滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》中要求的2類標(biāo)準(zhǔn)，夜間廠界噪聲西廠界超標(biāo)5.8 dB(A)。由于集注站周邊200 m范圍內(nèi)無(wú)居民、學(xué)校、醫(yī)院等環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，通過(guò)對(duì)周邊200 m外2處環(huán)境敏感點(diǎn)進(jìn)行噪聲監(jiān)測(cè)，晝、夜環(huán)境噪聲值均滿足G B 3096－2008《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中要求的2類標(biāo)準(zhǔn)，廠界噪聲超標(biāo)不會(huì)導(dǎo)致噪聲擾民。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）針對(duì)大功率的天然氣壓縮機(jī)組噪聲利用降噪廠房技術(shù)，同時(shí)兼顧機(jī)組的通風(fēng)散熱及泄爆要求進(jìn)行噪聲治理是可行的。（2）壓縮機(jī)配套的大型空冷器利用進(jìn)排風(fēng)安裝矩陣及片式消聲器結(jié)合的技術(shù)，既滿足了機(jī)組換熱背壓的要求，同時(shí)又降低了噪聲輻射，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明該治理技術(shù)是可行的。（3）矩陣式進(jìn)風(fēng)消聲器的技術(shù)研究對(duì)空冷器低頻噪聲的治理是有效的，保證了敏感點(diǎn)噪聲達(dá)標(biāo)。（4）本項(xiàng)目中的空冷器進(jìn)、排氣消聲器的中、低頻降噪效果與聲源的頻率匹配度有偏差，后續(xù)還需有針對(duì)性的研究特定環(huán)境下大型空冷器消聲器的聲學(xué)性能，包括對(duì)聲學(xué)材料、聲學(xué)結(jié)構(gòu)以及流場(chǎng)變化等進(jìn)行分析研究，以獲得更好的中、低頻降噪效果。

[1]馬大猷.噪聲與振動(dòng)控制手冊(cè)[M].2002.

[2]G B 12348.工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn).[S].2008.

[3]G B 3096.聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].2008.

[4]張海亮. 大型天然氣地下儲(chǔ)氣庫(kù)噪聲控制工程[C].2007.全國(guó)環(huán)境聲學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.

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：1671-0711（2017）12（下）-0030-02