南海某海洋工程平台降噪方案

袁行伟，张洪娟，朱　晋

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)



南海某海洋工程平台降噪方案

袁行伟，张洪娟，朱晋

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

为满足南海某海洋工程平台对隔音降噪的特殊要求，结合海洋平台噪声的来源及其传播特点，对该平台各类噪声制定相应的隔音降噪方案，噪声分析及现场实测表明，方案有效。

海洋工程平台；噪声传播；隔音降噪；新型舾装材料

在南海某海洋工程平台上，维持平台流程正常运转所使用的发电机及送风机等设备会产生高分贝噪声，这些噪声会以空气和结构为导体传播到距离较近的生活楼舱室内，从而对平台作业人员的身心健康产生不利影响[1]。为了保护平台作业人员的健康，《海上固定平台安全规则》对平台上各舱室提出了噪声等级限制要求[2]。如果在平台投产后再采取隔音降噪的措施，在通常情况下只能解决局部噪声问题，而且材料及施工费用高昂，所以在项目设计初期就要考虑平台对隔音降噪的要求。由于平台上噪声源较多、平台结构复杂、噪声的传播途径多变，使得平台舱室噪声控制变得十分困难[3]。为此，结合海洋工程平台舱室噪声来源及传播特点，并根据该平台特点制定相应的隔音降噪方案，以满足相关规范及人员防护的要求。

1　海洋工程平台噪声的传播路径

平台噪声主要是空气噪声和结构噪声。

1.1空气噪声的传播路径

平台开敞区域的噪声值受声源设备的空气噪声影响为主，并且多个噪声源相互干扰叠加。而部分舱室噪声源被包围在由金属舱壁围成的狭小空间内，声音经过舱壁的多次反射使舱室呈现混响状态，进而激起舱壁振动传至整个平台[4]。此外，空气噪声还通过上层建筑的舱壁和开孔处以空气传播的形式传递至舱室。

1.2结构噪声的传播路径

平台是由钢质桁梁与板壳构件组成的刚性结构，钢铁是声能传播的良好导体。各种激励源的振动和结构噪声沿着结构向整个平台传播，在结构的薄板部位发生局部振动从而形成空气噪声声源。振动的主要激励源为各种机械设备运行时对平台基座的激励，由于声波在钢铁中的衰减很小，所以距离噪声源较远的舱室主要受结构噪声影响[5]。

该平台位于顶层甲板的原油发电机房与生活楼间距仅为4.5 m(见图1)，机房内布置有4台大功率原油发电机，而且房间顶部还布置有8台大型送风机，所以生活楼舱室噪声的主要来源是原油发电机及送风机运行时所产生的空气噪声。

图1　平台布置示意

2　海洋工程平台噪声的传播方式

2.1开敞区域噪声传播方式

对于平台开敞区域，声源传播途径为空气直达噪声和二次振动噪声(板的辐射噪声)。通过噪声分析可知，平台开敞区域以空气直达噪声为主要因素，而二次振动噪声相对于空气直达噪声为次要因素，即以空气直达噪声传播为主，见图2[6]。故对于噪声贡献较大的声源设备，应采取适当的隔音降噪措施，以满足正常工作的条件。

图2　平台开敞区域噪声传播示意

此平台原油发电机房顶部的8台送风机运行时所产生的噪声属于开敞区域噪声，通过其传播特点可知送风机运行所产生的空气噪声是影响生活楼正常使用的主要因素，所以需根据开敞区域噪声传播方式制定相应的室外降噪方案。

2.2舱室噪声传播方式

舱室噪声主要传播途径有两种：空气传播和结构传播。各种声音的传递途径见图3。

1室中的噪声主要是空气噪声；2室中的噪声有：直接由空气噪声1和由反射声1投射至1室及2室的公共舱壁上并激起弯曲波，弯曲波引起的声波1A和1B向2室辐射；投射到其他舱壁上的空气噪声2所导致的弯曲波可以沿着舱壁传至2室(毗邻舱室)，并辐射出空气噪声2A、2B和2C，这一般称为二次噪声，传至3室(远离噪声源舱室)辐射出空气声2C和2D。对于毗邻舱室而言，二次振动噪声的影响较小，2室主要受传播过来的为空气噪声影响；对于远离噪声源的舱室而言，渗透过来的空气噪声1A′和1B′已经明显减弱，3室主要受传播过来的为结构噪声影响[7]。

图3　平台舱室噪声传播示意

由于此平台原油发电机房与生活楼间距仅4.5 m，通过舱室噪声的传播特点可知原油发电机房内设备运行所产生的空气噪声是影响生活楼正常使用的主要因素，所以需根据舱室噪声传播方式制定相应的室内降噪方案。

3　新型隔音降噪方案

3.1新型隔音降噪材料的选择

考虑此平台对隔音降噪的特殊要求，并结合噪声的传播特点，优选具有良好隔音或吸音性能的新型舾装材料替代普通舾装材料[8]，舾装材料技术参数对比见表1。

表1　舾装材料技术参数对比

本项目充分利用新型舾装材料对声波反射及吸收的叠加原理使其达到了最佳隔音降噪效果。

首先，将普通的保温岩棉改为具有防火、保温及吸音性能的轻型碱金属棉，吸音测试报告见图4。

图4　轻型碱金属棉吸音测试报告

此轻型碱金属棉工作原理为吸收入射声波，让声波透入材料内部而把声能消耗掉。

其次，将普通的单层吸音板改为双层高隔音板，隔音测试报告见图5。

图5　双层高隔音板隔音测试报告

此双层高隔音板工作原理为通过反射声波最大限度的将噪声限制在发电机房内[9]。

3.2新型隔音降噪方案的应用

3.2.1室内降噪

首先将发电机房内的墙壁及顶底分别铺设85 mm厚具有防火、保温及吸音性能的轻型碱金属棉，然后四周壁板采用75 mm厚的双层高隔音板，顶底外包对轻型碱金属棉起保护作用的镀锌铁皮或不锈钢板，如有必要房间门可换用高隔音门，具体做法见图6。

图6　室内隔音降噪方案

3.2.2室外降噪

室外主要噪声源为原油发电机排烟管和送风机。其中，排烟管经过消音器后的噪声值约30 dB，而送风机运行时的噪声约为95 dB，所以室外隔音降噪对象为送风机。降噪方案为先将8台送风机外部利用结构钢板搭成房间状，然后将送风机进风方向的墙板用钢丝网代替从而起到进风及防鸟的作用,最后再利用“室内降噪方案”对送风机房内部进行处理，具体做法详见图7。

图7　室外降噪方案

由噪声分析报告可知此平台采用新型隔音降噪方案后生活楼内各舱室噪声均低于规范要求的噪声限制值，且靠近发电机房一侧的舱室噪声值略高于另一侧，所以生活楼内靠近发电机房一侧的墙壁也采用了内铺轻型碱金属棉，外设双层高隔音板的新型隔音降噪方案，从而保证了生活楼舱室居住的舒适性。 目前此项目已经完工并投产，经现场实测生活楼内各舱室噪声值均低于规范要求，与噪声分析报告结果一致。

对于影响较小的结构噪声可通过要求厂家为设备安装减震底座来解决[10]。

4　结论

1)双层高隔音板起到隔音作用，轻型碱金属棉起到吸音作用，两种新型隔音降噪材料组合使用使其降噪效果达到最佳，这是普通舾装材料所无法实现的。

2)对于运行噪声较大的机械设备处所利用新型隔音降噪方案可使其附近噪声值满足规范要求。

[1] 惠宁，陈欣，高鹏，等.海洋平台生活楼的噪声分析[J].中国造船,2012,53:514-519.

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[5] 张成，郑超凡，张大海，等.舰船舱室噪声综合预报及声学优化设计[J].船海工程,2014,43(3):17-25.

[6] 盛美萍，王敏庆，孙进才.噪声与振动控制技术基础[M].北京：科学出版社,2006.

[7] 程明昆.噪声与振动控制工程[M].北京：机械工业出版社，2002.

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[10] 李江涛.组合结构基座减振特性的理论与实验研究[D].上海：上海交通大学,2010.

Application and Prospects of Noise Reduction Scheme for the Offshore Platforms

YUAN Xing-wei, ZHANG Hong-juan, ZHU Jin

(China Offshore Oil Engineering Co., Ltd. Tianjin 300451, China)

In order to meet the special requirements of noise reduction for a platform operating in the South China sea, the noise origin and spread characteristics of this offshore platforms are analyzed, an appropriate noise reduction program for all kinds of noise is developed. The noise analysis and field measurement results show that the proposed noise reduction scheme is valid.

offshore platforms; noise propagation; noise reduction; new outfitting materials

10.3963/j.issn.1671-7953.2016.01.034

2015-07-06

2015-10-21

袁行伟(1986-)，男， 学士，工程师

U661.44;P751

A

1671-7953(2016)01-0162-03

研究方向:海洋平台舾装

E-mail:yuanxw@mail.cooec.com.cn