埕島海洋石油平臺噪聲綜合治理研究

劉建華，叢 軍，李應群，崔偉珍，朱可尚，巴建彬 甘 璐

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司 ，山東 東營 257001)

資源與環(huán)境

埕島海洋石油平臺噪聲綜合治理研究

劉建華，叢 軍，李應群，崔偉珍，朱可尚，巴建彬 甘 璐

(中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司 ，山東 東營 257001)

受空間大小限制，海洋石油平臺的生活區(qū)無法遠離生產區(qū)，受到生產設備噪聲的持續(xù)影響。在測試儲罐平臺、生產平臺、動力平臺、和注水平臺的關鍵設備噪聲的基礎上，本文對埕島二號海洋石油平臺總體建立聲學模型，分析各平臺對生活區(qū)的綜合影響。分析表明，由于設備噪聲頻帶較寬，聲屏障對于高頻帶噪聲的阻擋作用較為明顯，但低頻帶噪聲對于較遠處生活區(qū)的影響改善不明顯。據(jù)此，本文提出通過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；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海洋石油平臺是具有代表性的海洋石油平臺。目前中心平臺主要包含生活平臺、生產平臺、動力平臺、儲罐平臺、注水平臺共五個平臺區(qū)域。平臺上存在著大量的噪聲設備，如：天然氣壓縮機、空氣壓縮機、大型注水泵、污水提升泵等。它們的噪聲聲級均達到90dB(A)以上，對長期值守的員工工作環(huán)境造成了較大影響；另外，生活區(qū)職工宿舍內的噪聲值在40～55dB(A)之間，雖然噪聲聲級較低，但振動較大，對平臺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平臺主要噪聲源設備，通過測試環(huán)境工況噪聲數(shù)據(jù)，分析各類工作機械設備、生活設備等噪聲產生原因，制定了減噪方案措施，完成噪聲治理施工方案[4-5]。在大量實驗數(shù)據(jù)分析的基礎上，采用Virtual Lab聲學仿真計算軟件對平臺上大型動力機械振動、噪聲源及傳播進行了預測與理論分析，得出在噪聲源周圍聲場分布規(guī)律，系統(tǒng)研究了影響噪聲場的各個因素，進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計方案。

2 常用噪聲標準

國際海事組織(IMO)海上安全委員會(MSC)于2012年在倫敦召開的會議上正式通過了船上及工作平臺噪聲等級規(guī)則修訂草案(DE56草案)，該草案于2014年7月1日生效并強制執(zhí)行。與IMOA468(1981)草案相比，該草案對萬噸級船舶的生活區(qū)和船員工作區(qū)提出了更嚴格的噪聲限制標準，見表1。新修訂的船舶噪聲等級規(guī)則草案(DE56草案)對萬噸級以上船舶醫(yī)務室和住艙的噪聲標準從60 dB下調至55dB，要求更髙，減振形勢更加嚴峻[6]。新的《船上噪聲等級規(guī)則》全部被海上人命安全公約(SOLAS)引用，而且DE56草案包含的標準和規(guī)范均需強制執(zhí)行，船級社及其相關機構負責測量和監(jiān)督，對不符合標準和規(guī)范的給予嚴厲處罰[7-8]。

表1 IMOA468(1981)與DE56(2012)噪聲標準

3 各設備工況噪聲測量與仿真

圖1 埕島中心二號平臺平面布置圖

埕島中心二號平臺上各區(qū)域劃分如圖1所示，本文把主要噪聲源使用SolidWorks進行三維建模，在VirtualLab中進行邊界元網(wǎng)格劃分，對其附近聲場仿真分析。根據(jù)仿真結果，聲壓分布規(guī)律與現(xiàn)場實測有較高相似度。在此基礎上，建立平臺總體分析，研究4臺設備對生活區(qū)的噪聲輻射規(guī)律,見圖2～圖5。

圖2 天然氣壓縮機聲學仿真模型及噪聲實測數(shù)據(jù)

圖3 外輸泵聲學仿真模型及噪聲實測數(shù)據(jù)

圖4 注水泵聲學仿真模型及噪聲實測數(shù)據(jù)

圖5 污水提升泵聲學仿真模型及噪聲實測數(shù)據(jù)

4 平臺設備噪聲對生活區(qū)的綜合影響

4.1 平臺噪聲聲壓分布總體仿真

圖6 生活區(qū)左側噪聲功率

圖7 生活區(qū)右側噪聲功率

生活區(qū)的噪聲受距離較近的生產平臺影響較為嚴重，且生活區(qū)左側比右側要大一些，最大分別為A點59.5dB和B點51dB，見圖6～圖7。按如下條件建立簡化聲學模型：儲罐平臺、生產平臺、動力平臺、和注水平臺處分別設置一個點聲源，解算其對生活區(qū)的影響。如圖8所示，仿真結果分別為A點60、B點53.5dB，比較接近實際測量值。

圖8 多點噪聲源對生活區(qū)的影響

4.2 聲屏障的安裝及效果仿真

在此模型的基礎上，為每一個點聲源增設一個聲屏障，其結構、大小、安裝形式及參數(shù)如圖9和表2所示。解算結果如圖10所示，兩處測量點的噪聲功率降低為54、48dB。

圖9 聲屏障安裝示意圖

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

圖10 聲屏障對于生活區(qū)的噪聲消減效果

5 結論

本文結合實測數(shù)據(jù)以及噪聲的基本理論，利用有限元+邊界元的方法對單個設備的聲壓分布進行仿真分析，驗證了聲學仿真過程的合理性以及結果的正確性。進而研究了多噪聲源耦合對平臺的噪聲分布影響規(guī)律。結果表明，通過合理設置聲屏障，可使生活區(qū)的噪聲聲壓級降低6～8dB(A)；并且，聲屏障對于靠近屏障處的聲壓的削弱要優(yōu)于較遠處的區(qū)域。此結論對現(xiàn)場施工具有重要的指導意義

[1] 惠 寧，陳 欣，高 鵬.海洋平臺生活樓的噪聲分析[J].中國造船，2012，53(2)：524-519.

[2] 焦自權，孫勇敢，劉文靜.基于統(tǒng)計能量方法的海洋平臺噪聲控制[J].2015，34(1)：131-134.

[3] 張艷春，惠 寧，沈志恒.海洋平臺上噪聲分析方法[J].2012，42(2)，171-174.

[4] 王會峰，沈志恒，辛 順，等風機布置對海洋平臺噪聲的影響研究[J].2014，29(1)：7-12.

[5] 沈 江.壓縮機組主輔設備振動與噪聲抑制方法及海洋平臺水下聲發(fā)射檢測機理研究[D].北京:北京化工大學,2014.

[6] 歐陽隆緒, 樸慶利, 陶津徽.海上固定平臺噪聲防控技術措施[J].安全與管理，2014,34(9)：125-129.

[7] Rama Krishna S, Rama Krishna A, Ramji K. Reduction of motor fan noise using CFD and CAA simulations[J].Applied Acoustics, 2 2011, 72(12):982-992 .

[8] Yasuda T, Wu C Q, Nakagawa N, et al. Predictions and experimental studies of the tail pipe noise of an automotive muffler using a one dimensional CFD model[J].Applied Acoustics, 2010, 71(8):701-707.

(本文文獻格式：劉建華，叢 軍，李應群，等.埕島海洋石油平臺噪聲綜合治理研究[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