海上固定平台噪声防护设施设计思路

白云

(中海油研究总院有限责任公司，北京100028)

0.引言

海上油气田的生产是将海底油（气）藏中的原油和天然气开采出来，经过采集、油气水初步分离与加工、经海底管道外输的过程。由于海上采出的油气是易燃易爆的危险品，各种生产作业频繁，同时受平台空间的限制，油气处理设施、电气设施和人员住房大多需要集中在同一平台，因此对平台的安全生产提出了极为严格的要求。新建海上平台可能产生的职业病危害因素涉及毒物、噪声、工频电场、微波辐射、高/低温等。职业病防护强调源头治理，在项目前期研究及基本设计阶段[1]根据项目具体情况进行合理地职业病防护设施设计，可有效保护劳动者的安全健康，同时可降低后续改造的难度和成本。

1.海上平台噪声现状

海上平台噪声问题突出，平台作业人员长期处于高噪声环境中，易引起噪声性耳聋，影响平台作业人员的身心健康。室外作业工种（操作工、机修工、电工等）日接触噪声时间多在6～8 h[2]，40 h 等效声级多在80 ～90 dB（A），部分工种噪声接触水平可能存在超过国家规定的标准值。与陆上石油开采不同，海上石油平台布局紧凑，设备集中设置，生活区与生产区距离较近，噪声源复杂，噪声传播途径相互干扰。另外，平台结构为钢结构，各部分通过焊接、铰接等方式连接为一个整体，扩大了噪声的传播范围。目前，海上平台噪声控制设计采用的是海上固定平台安全规则中的标准要求，具体如表1 所示。

2.平台噪声防护设施设计思路

海上平台常见的高噪声生产设备包括透平发电机组、天然气压缩机、空气压缩机、注水泵、原油外输泵等。平台布局需要综合考虑的要素主要是工艺流程、总图布置、安全性等，海上平台噪声防护设施设计在项目前期研究阶段（指可行性研究）会从规划防治角度对总图布置和设备布局等方面提出调整建议，旨在降低因布局不合理而导致噪声对作业人员的影响。海上新建平台总平面布置可分为生产区、非生产区、辅助生产区。生活住房位于上层甲板非生产区，与生产区隔离。海上平台多层布置，将噪声与振动较大的生产设备如空压机、注水泵、原油外输泵、柴油发电机间等设置在中、下层甲板。主开关间、高压变压器间等工作间一般布置在中层甲板，对于主开关间、实验室等有生产人员连续工作的场所在布置时会尽量远离空压机、泵类等高噪声设备，必要时设置值班室。中控室、报房、会议室、报务间等办公用房布置在生活楼内，其中中控室及无线电室采用隔间设置，有单独的设备间从而减少机柜噪声对值班人员的影响。空调机组（包括备用机组）以及配套设备建议布置于中层甲板，以降低设备布置在生活楼顶层其噪声和振动对人员工作休息的影响。职业病防护设施设计人员在前期研究阶段做好规划防治，可降低后续项目设计的难度及成本预算，并尽早提供给机械、电气相关专业技术要求，以便于设备采购标书制定工作。

表1 噪声控制要求

3. 降噪解决方案

以渤海海域某油田拟建中心处理平台为例，从技术防治角度对某超标场所进行防护设施设计。海上平台噪声控制采用的技术防治措施包括从声源上降低噪声、从传播途径上降低噪声以及对敏感目标自身进行防护[3]。

类比平台主发电机组、空气压缩机等高噪声设备采办为撬装一体式设备，设备采用钢板橇装结构，内衬材料敷设吸声岩棉，同时考虑到振动影响，设备配有隔振垫，无需进一步进行噪声防护设施设计。根据类比资料及平台检测数据发现，该类比平台注水泵噪声检测值范围普遍在85.9 ～93.6 dBA，为平台主要高噪声区，结合巡检频次及时间，对巡检人员40 h 等效声级有一定影响。根据其频谱实测值发现，该平台注水泵其频率范围主要分布在63.5 ～2 000 Hz，其中以2 000 Hz 倍频带最大。注水泵噪声频谱数据如表2 所示。为了后期设备维护及拆卸便利，拟加设可拆卸隔声屏来降低噪声。

隔声屏设计采用2 mm 厚的钢板，高度设置为2 m，上涂有2 mm 阻尼层，两面填充30 mm 超细玻璃棉吸声材料，采用玻璃布加铁丝网护面，结构形式如图1 所示，声屏障声程示意图如图2 所示，为了简化计算程序，在声屏障设计中按等效频率计算即可满足设计要求。经计算[4]，菲涅尔数N=3.04。当N≥1 时，屏障后面声影区内的声音衰减值可用下式进行估算[3]：

式中N——菲涅尔数；

计算得出ΔL=17.83 dB（A）。同时考虑损耗，预测采取本设计后注水泵隔声屏后预期防护效果噪声值为80 dB（A），有较好的降噪效果。

表2 注水泵噪声频谱数据 单位：dB（A）

图1 隔声屏构造示意图

图2 声屏障声程示意图

对该拟建平台高噪声场所进行职业病防护设施设计后，需根据不同工种巡检路线及巡检时间相关资料，进一步对主要岗位计算40 h 工种噪声预期等效接触水平，确认该平台相关工种巡检工作人员接触的40 h 等效声级计算均低于国家职业接触限值85 dB(A)，符合国家职业卫生标准。

4.护听器选用

考虑项目噪声场所预测值最大值，当职工作业噪声暴露声级达到或高于85 dB (A)时需要使用护听器，其中耳塞/耳罩规格选取信噪比（signal to noise ratio）SNR计算公式为：

式中 SNR——信噪比；

同时推荐在高噪声场所（如主机房）等巡检维修期间，采用耳塞与耳罩双重防护，一般情况下，两种护听器共同使用时获得的声衰减值为两种护听器声衰减值较高的护听器的值增加5 dB（A）。

5.总结

职业病防控强化源头治理，在平台设计阶段介入，做好“事前”防范工作，施工过程严格控制，就能降低后续改造的难度和成本。海上油气田开发作为高风险、高投入行业，对其设施的安全性及稳定性要求极高，同时由于海洋环境腐蚀特点及平台空间紧凑，对设备设施的使用年限及维修保养更为严格。在进行海上平台防护设施设计时，设计方法要在降噪效果、实施可操作性、生产安全性和保养维护便利性作出平衡，尽量避免对生产工艺和保养维护的不利影响。