海上平台噪音分析研究

杨 树，吉庆林

（海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽 300451）

0 引言

海洋石油平台上布置了原油主机、压缩机、控制阀门、空冷器、泵、柴油机、风机、火炬、空调以及其他橇装设备等，这些机械设备能够产生大量振动与噪声，且其振动会引起钢性结构物产生一次和二次振动噪声，振动频域涉及到低、中、高频。这些噪声是影响安全的一个重要隐患，对其作业人员的施工环境和安全造成危害，并影响平台施工作业的正常运行。因此，需要对平台上的机械设备产生的噪声进行安全性分析。

目前，船舶与海洋工程结构声学环境的预报方法主要有工程估算法和数值计算法两种方法。工程估算法主要是结合结构声辐射理论及实际结构测试数据形成的半理论半经验公式，其主要适用于相似结构的噪声预报；数值计算法主要包括有统计能量法、有限元法、边界元法等方法，其有效性已被工程界普遍认可。

1 分析流程

平台噪声预报模型的建立主要根据工程设计的图纸资料，及本次噪声分析的要求进行建立。预报模型的建立需经过平台几何模型建立→有限元离散→SEA模型建立等几大步骤。

1）几何模型的建立

几何模型主要用于定义预报模型的几何形状，是预报模型建立的前提条件。其建立主要根据海洋石油平台的结构图、布置图等，建立过程涉及点、线、面、体的创建、移动、布尔操作等复杂过程，图1给出了某海洋石油平台的几何模型。

建立几何模型后，根据平台结构的材料、尺寸等参数，对平台几何离散即可得到平台的有限元分析模型，考虑到平台噪声预报可能的预报工况，预报模型建立时充分考虑了门窗、组块等局部细节要素，某海洋石油平台有限元模型如图2所示。

图1 平台噪声预报几何模型

图2 平台噪声预报有限元模型

图3 平台噪声有限元/边界元结构模型图

2）噪声预报边界元模型的建立

得到平台的有限元模型后，将其导入到VA-one软件环境，通过建立BEM、设置激励载荷、连接系统模型等方式，即可得到平台的有限元/边界元模型，通过将激励载荷施加于模型，即可建立起平台的中低频噪声分析模型（图3）。

3）平台噪声预报SEA模型的建立

建立平台的有限元模型后，根据平台振动噪声能量传递关系，即可确定平台预报模型SEA子系统的划分（图4）。

图4 平台噪声预报SEA模型

根据项目设计资料提供的舾装材料，课题组对生活区、主机房和办公区等舱室围壁结构进行了声学处理，即在舱室外围壁内侧和内部间隔表面敷设复合声学材料，以达到吸声、隔声的目的。经过声学处理后舱室围壁如图5所示。

图5 平台办公区舱室声学处理

2 平台噪声评价指标及衡准[1-3]

主要考虑正常载荷和应急载荷分别激励时对平台噪声的影响，并符合项目设计规格书的要求，平台人员生活及工作区域噪声控制范围如表1所示。

同时，平台噪声应满足《海上固定平台安全规则》要求，且噪声瞬间声压不得超过 140dB，即Lpeak=140dB。

表1 平台人员生活及工作区域噪声控制范围

6）不同工况下平台噪声预报

考虑平台常开设备与应急设备振动及噪声激励载荷对平台噪声环境的影响，设置工况如表2所示。

表2 平台舱室噪声预报工况表

海洋平台正常工况下设备中主要振动及噪声源设备包括：防爆轴流风机、滑油分机、漏油泵、启动空气压缩机、原油主机、原油供油机等，其载荷分布如图6所示。

图6 正常工况下载荷分布

海洋平台应急工况下设备中主要振动及噪声源设备包括：应急机、空气压缩机、原油输出泵、风机等，其载荷分布如图7所示。

图7 应急工况下载荷分布

3 结束语

本次分析忽略背景噪声影响，以平台整体模型为对象，分噪声激励载荷、振动激励载荷、平台设备振动+噪声激励载荷三种情况，分别对平台典型区域（生活区、办公区、主机房等）在常开设备载荷、应急设备载荷激励下的噪声水平进行了预报，完成了如下分析：1）平台噪声的主要激励源；2）设备隔振措施；3）典型区域舱室噪声的主要影响因素；4）生活区和办公区舱室噪声级是否满足平台噪声评价指标的要求，是否满足设计要求；5）舱室超标原因分析及处理方案等。

[1]中国人民解放军总装备部. GJB4000-2000, 舰船通用规范[S]. 2000.

[2]《船舶设计实用手册》编辑委员会. 船舶设计实用手册[M]. 北京: 国防工业出版社出版, 2007.

[3]中华人民共和国国家经济贸易委员会. 海上固定平台安全规则[M]. 2000.