海上平台发电机房的减噪设计

杨 树，刁素仿

（海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽 300451）

0 引言

海上石油平台所需供电不同于陆地石油化工厂，后者由所在区域内的供电厂提供。海洋石油平台在设计上与船舶相类似，有独立的电站，提供电能支持，满足平台上各类工艺生产设备的用电需要。而电站的稳定运行，与机组自身运行有关，也受到发电机房内环境条件的影响，同时满足人员操作的要求。文章按照海上平台电站的常规设计，原油发电机组安装在机房内，燃气透平机组直接安装在室外，故需考虑到原油发电机房的通风减噪设计。

1 原油发电机房常规通风设计

1.1 设计初期流程

在设计初期，根据基础数据开始通风计算，一般流程如下[1,2]：

1）通风风量计算：参照国际标准《ISO 8861》，房间内通风量=机组燃烧所需空气量+机组散热所需空气量，基本维持房间内温度在45℃左右。

2）风机配置：房间通风采用机械进风和机械排风，进风量大于排风量，房间内部相对于室外保持至少50Pa压差。

3）风机安装位置：一般在房间对称的两面墙上开孔，焊接穿舱件并连接风机的一端，这样设计的好处是风机安装高度可根据要求确定，并减小了室外风雨对风机入口的影响；如果遇到发电机房四周空间狭小，没有风机的安装空间，就只能将风机安装在屋顶，将屋顶开孔并连接风机。

4）风机噪音参数要求：发电机房内多安装多台原油/柴油发电机组，房间所需通风量很大，在设计上多选用多台风机，另加备用风机。在噪音数值上，对轴流风机要求不大于95dB。

1.2 某海上石油平台发电机房通风设计实例

设计基础资料：原油发动机型号为WARTSILA 9L32和9L34DF，发电机为ABB，原油处理辅机为GEA提供。

通风量计算：根据厂家提供的IPI文件，查找所需的相关技术参数，计算出房间通风量。

风机配置：进风机为5台（4用1备），排风机为5台（4用1备）。

风机安装布置：平台上层甲板的三个区域为钻机模块区、原油发电机房区和生活楼模块区。为控制上部组块整体重量，上层甲板各模块区布置紧凑，对于发电机房的风机只能安装在屋顶，最初的风机布置安装图如图1所示。在设计过程中，引入了3D模型噪音分析，在对风机噪音源仿真分析中，发现机房风机噪音源对生活楼模块内室内环境造成了影响，不能满足人员居住环境噪音控制的要求，故需对影响因素进行分析，并采取解决措施。

图1 发电机房风机常规布置

1.3 分析风机噪音源对生活楼房间的仿真分析[3]

鉴于平台噪声预报频段（31.5Hz~8kHz）及预报规模要求，本次噪声预报主要采用有限元/边界元法+统计能量分析方法进行预报，即在中低频段采用有限元/边界元法对平台噪声进行分析，在中高频段采用统计能量法分析。如图2和图3所示，在分析软件中导入平台上层甲板发电机房和生活楼模块的模型，并输入对应数值。经过软件仿真流程，得出噪音分部结果，如图4和图5所示，可见风机布置主机房外对平台噪声的影响较大，其对靠近主机房周围公共区域的影响在 4dB~7dB，平均降噪约6dB，而对生活区的影响在1dB~5dB间，多数在3dB左右。故从降低平台公共区、生活区噪声角度而言，需将进气风机布置于主机房内，以减小风机对周围噪声环境的影响。

图2 平台发电机房载荷布置

图3 生活区机舱间声腔布置图

图4 生活区及周围区域噪声分布

图5 主机房及周围区域噪声分布

2 改进方案

2.1 风机布置的改进设计

将靠近生活楼模块一侧的进风风机移至室内，如图6所示。其中，进风轴流风机使用吊架安装，排风轴流风机采用支架安装，如图7所示。为了解决室内安装的轴流风机维修拆卸的问题，增加如图8所示的操作平台，此平台为吊装，并配有人员攀爬的直梯。

图6 进风风机移至室内安装

图7 风机支架安装

图8 增加的进风风机维修拆卸平台

2.2 改进设计的仿真分析

改进设计的仿真分析结果如图9和图10所示[3]。进气风机布置主机房内外对平台噪声的影响较大，风机布置对距离主机房较近的公共区域有较大影响；对靠近主机房周围公共区域的影响为4dB~7dB，平均降噪约6dB；而对生活区的影响为1dB~5dB，多数降噪效果为3dB左右。从降低平台公共区、生活区噪声角度而言，此设计方案能够满足对生活楼房间噪音控制的目标，完成了设计的调整，最终确定了方案。

图9 生活区噪声分布

图10 主机房周围噪声分布

3 结束语

对于海上平台发电机房的通风设计，如果按照常规方法只是计算风量和布置设计，并简单依靠经验来定性判断对周边环境或房间是否有噪音影响，这样做是不完善的。本文在常规设计方法的基础上，在设计方案分析中，使用建立模型、噪音分析的手段对不同布置安装方案进行数值分析，判断是否满足噪音安全指标，为设计优化和人员操作安全性提供了理论基础，并在实际使用中得到了有效验证。

[1] Q/HS 3008-2002, 海上平台暖通空调系统设计方法[S]. 2002.

[2] ISO 8861, Shipbuilding-Engine-room ventilation in diesel-engined ships-Design requirements and basis of calculations[S]. 1998.

[3] 国家经贸委. 海上固定平台安全规则[S]. 2000.