某集約型煤層氣液化調(diào)峰儲備中心 LNG項(xiàng)目噪聲治理
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王 治1，王萌萌2，初同龍2，劉 浩3
（1．中國石油天然氣管道工程有限公司天津?yàn)I海分公司，天津300457；2．中國石油天然氣管道局，河北廊坊065000；3．北京中亞康源環(huán)保工程有限公司，北京100101）
摘要：通過考慮各個(gè)建筑間遮擋、反射和聲源指向性等因素，結(jié)合噪聲特性和降噪目標(biāo)，對各個(gè)噪聲源精確分析采用更優(yōu)化的噪聲控制措施。噪聲實(shí)測結(jié)果表明，采取噪聲治理措施后，敏感點(diǎn)（村莊）噪聲值晝間降低至55 dB(A)以下，夜間降低至45dB(A)以下，使該項(xiàng)目順利通過驗(yàn)收。
關(guān)鍵詞：降噪量；隔聲；消聲；指向性
中圖分類號：X593 文章編號：0253 -4320(2016)04 -0192 -03
DOI:10. 16606/j. cnki. issn 0253 - 4320. 2016. 04. 049
1工程概況
本工程廠址位于山西省某工業(yè)園規(guī)劃區(qū)內(nèi)，廠區(qū)內(nèi)主要噪聲源有壓縮機(jī)廠房、酸氣壓縮機(jī)、壓縮機(jī)配套空冷器和脫碳單元框架空冷器。
本項(xiàng)目的最大特點(diǎn)就是土地利用的高度集約，項(xiàng)目占地面積約0.12 km2（174畝），比普通煤層氣液化工廠占地少了一半。但對于噪聲控制工程來說，土地利用高度集約，廠區(qū)中各個(gè)噪聲源間距離大大縮短，不利于噪聲自然衰減，在如此高噪聲值的生產(chǎn)區(qū)域，不僅無法達(dá)到國家要求的標(biāo)準(zhǔn)，而且巡檢員工的身心健康受到影響。為此，業(yè)主提出需要對站內(nèi)的高噪聲源進(jìn)行噪聲治理，采取噪聲治理措施后，站外北側(cè)敏感點(diǎn)（村莊）滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》( GB 3096-2008)1類功能區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)要求，即晝間不高于55 dB(A)，夜間不高于45 dB(A)。圖1為項(xiàng)目廠區(qū)內(nèi)主要噪聲源及位置關(guān)系。
2噪聲源分析
2.1 壓縮機(jī)噪聲源分析
壓縮機(jī)廠房有4臺壓縮機(jī)，分別為2臺電驅(qū)往復(fù)式再生氣壓縮機(jī)，1臺電驅(qū)離心式循環(huán)壓縮機(jī)和1臺電驅(qū)往復(fù)式儲罐返回氣壓縮機(jī)；酸氣壓縮機(jī)棚內(nèi)設(shè)有1臺電驅(qū)往復(fù)式酸氣壓縮機(jī)。
驅(qū)壓縮機(jī)的噪聲主要由空氣動力性噪聲、機(jī)械噪聲、管道振動噪聲及電磁噪聲等疊加而成，具有頻帶寬、低頻聲強(qiáng)的頻率特性，總聲級較高。
(1)空氣動力性噪聲：壓縮機(jī)內(nèi)氣流流經(jīng)障礙時(shí)，由于空氣分子黏滯摩擦力的影響，具有一定速的氣流與障礙物背后相對靜止的氣體相互作用同時(shí)與氣流脈動噪聲共同作用、相互混雜的結(jié)果。
(2)機(jī)械噪聲：活塞往復(fù)運(yùn)動與氣缸壁摩擦，使氣缸壁以固有頻率強(qiáng)烈振動；曲桿、連桿和“十字頭”等部件在運(yùn)動時(shí)發(fā)生摩擦撞擊；轉(zhuǎn)子及其裝配件的不平衡、轉(zhuǎn)子嚙合、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波動引起的沖擊噪聲；在滑動軸承中會產(chǎn)生滑動黏滯作用，會激勵壓縮機(jī)的其他部件產(chǎn)生高頻振動。
(3)管道振動噪聲：壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會帶動其外接管線隨之振動，加之管道內(nèi)的介質(zhì)高速高壓運(yùn)動而共同引發(fā)的振動形成了管道與空氣摩擦振動，由此造成噪聲向外輻射。
(4)電磁噪聲：電驅(qū)壓縮機(jī)的電磁噪聲是由電動機(jī)產(chǎn)生的。電動機(jī)空隙中磁場脈動、定子與轉(zhuǎn)子之間交變磁引力、磁致伸縮引起電機(jī)結(jié)構(gòu)振動而產(chǎn)生噪聲。
2.2 空冷器噪聲源分析
壓縮機(jī)配套空冷器設(shè)置在高16.5 m的管廊鋼框架上，管廊架上空冷器分布如下（自西向東）：BOG壓縮機(jī)空冷器，共2臺風(fēng)機(jī)；MRC壓縮機(jī)級間冷卻(41E01)及末級冷卻(41E02)，共26臺風(fēng)機(jī)；酸氣壓縮機(jī)壓縮機(jī)級間空冷器，共1臺風(fēng)機(jī)；再生氣空冷器( 16 E02)，共2臺風(fēng)機(jī)。脫碳單元框架空冷器布置于6.5 m高鋼平臺上，分布如下：（自北向南）貧胺液冷卻器，共2臺風(fēng)機(jī)；胺汽提塔冷卻器，共2臺風(fēng)機(jī)。
空冷器機(jī)組噪聲主要由空氣動力性噪聲、機(jī)械噪聲、管道振動噪聲疊加而成。
(1)空氣動力性噪聲：葉輪旋轉(zhuǎn)與空氣相互作用而連續(xù)產(chǎn)生壓力脈動，從而輻射噪聲；葉輪旋轉(zhuǎn)形成的氣流流經(jīng)障礙物時(shí)，氣流與障礙物摩擦力影響形成噪聲。
(2)機(jī)械性噪聲：空冷器設(shè)備盤管振動產(chǎn)生的，在沖擊和摩擦作用下，引起機(jī)械設(shè)備中的構(gòu)件及部件碰撞、摩擦和振動而產(chǎn)生機(jī)械性噪聲。
(3)管道振動噪聲：空冷器管道內(nèi)的介質(zhì)高速高壓運(yùn)動而共同引發(fā)的振動形成了管道與空氣摩擦振動，由此造成噪聲向外輻射。
3噪聲實(shí)測值
在采用噪聲控制措施前，對敏感點(diǎn)（村莊）進(jìn)行了噪聲檢測，在噪聲敏感建筑物外，距墻壁或窗戶1 m處．距地面高度1.2 m以上，檢測了多組數(shù)據(jù)，得到噪聲值晝間約為75 dB(A)，夜間約為71 dB(A)。
4 噪聲治理設(shè)計(jì)思路與計(jì)算
本工程項(xiàng)目主要噪聲源分為壓縮機(jī)廠房、壓縮機(jī)配套空冷器、酸氣壓縮機(jī)以及脫碳單元框架空冷器。在這4個(gè)噪聲源的共同影響下，敏感點(diǎn)的噪聲值不得超過45 dB(A)�，F(xiàn)場工況4個(gè)噪聲源間距很近，且壓縮機(jī)配套空冷器多達(dá)31臺，若對此進(jìn)行常規(guī)化整體式考慮，常規(guī)措施是安裝聲屏障，壓縮機(jī)配套空冷器位于16.5 m高平臺基礎(chǔ)上。若安裝聲屏障想要達(dá)到所需降噪量，聲屏障則會有一定高度，會存在極大的風(fēng)載、風(fēng)壓，對設(shè)備安全、施工等有極大影響。因此以盡量減少壓縮機(jī)配套空冷器的降噪措施為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，考慮建筑間遮擋、反射和聲源指向性等因素。在此基礎(chǔ)上，其他噪聲源采取適當(dāng)降噪措施，確保敏感點(diǎn)達(dá)標(biāo)。
(1)壓縮機(jī)噪聲疊加值總聲級計(jì)算
壓縮機(jī)廠房有4臺壓縮機(jī)，正常工況運(yùn)行3臺，噪聲值分別為105、95、80.7 dB( A)，經(jīng)計(jì)算可得，疊噪聲值為105 dB(A)。
(2)空冷器噪聲疊加值總聲級計(jì)算
由于壓縮機(jī)配套空冷器設(shè)置在16.5 m高的管鋼框架上，壓縮機(jī)配套空冷器單臺電機(jī)噪聲值為76 dB(A)，單臺空冷器噪聲值為78 dB(A)，總數(shù)量為31臺。考慮風(fēng)扇間的遮擋、反射，則31臺空冷器疊加后的總聲級為95 dB(A)。
根據(jù)噪聲疊加原理，壓縮機(jī)廠房、酸氣壓縮機(jī)以及脫碳單元框架空冷器等其他3個(gè)噪聲源傳播至敏感點(diǎn)的疊加噪聲值應(yīng)不高于35 dB(A)，則這3個(gè)噪聲源傳播至敏感點(diǎn)的噪聲值分別不高于30 dB(A)，即這3個(gè)聲源的降噪設(shè)計(jì)余量為5 dB(A)。經(jīng)過以上計(jì)算和以往經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得出表1。
當(dāng)對每個(gè)噪聲源采取的降噪措施的降噪量不低于上述相應(yīng)的所需降噪量時(shí)，敏感點(diǎn)的噪聲值才能滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求。
5噪聲治理措施
5.1 壓縮機(jī)廠房噪聲控制措施
壓縮機(jī)廠房為甲類生產(chǎn)廠房，耐火等級為二級，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)滿足相應(yīng)的防火、防爆（泄爆）要求，如圖2所以。
①墻體和屋面安裝輕質(zhì)泄爆吸隔聲降噪體，室內(nèi)側(cè)為吸聲面，隔聲量R w≥34 dB。②需安裝普通鋼質(zhì)通行門。③屋面安裝隔聲采光帶，采光帶隔聲量 ≥26 dB。
5.2 酸氣壓縮機(jī)噪聲控制措施
①在壓縮機(jī)的東側(cè)、西側(cè)及北側(cè)安裝可拆裝式吸隔聲屏障，聲屏障頂部保留一定空隙，確保在控制噪聲的同時(shí)保證壓縮機(jī)組的通風(fēng)散熱。聲屏障隔聲量R w≥30 dB。②在壓縮機(jī)棚的頂部安裝吸聲結(jié)構(gòu)，其吸聲系數(shù)≥0. 85。如圖3所示。
5.3壓縮機(jī)配套空冷器噪聲控制措施
在廠房北側(cè)墻體外安裝一層強(qiáng)吸聲構(gòu)造，降低壓縮機(jī)廠房北側(cè)墻體對空冷器噪聲反射的影響。如圖4所示。②在空冷器電機(jī)外安裝隔聲罩，隔聲罩降噪量不低于8 dB(A)。如圖5所示。
5.4脫碳單元框架空冷器噪聲控制措施
(1)在原有露天放置加裝空冷器北側(cè)吸隔聲降噪墻體，南側(cè)敞口，吸聲面設(shè)計(jì)吸聲系數(shù)≥0. 85。吸隔聲圍護(hù)墻體的隔聲量R w均不低于29 dB，東西兩側(cè)安裝進(jìn)風(fēng)消聲器，進(jìn)風(fēng)消聲器消聲量≥19 dB( A)。進(jìn)風(fēng)消聲器高度根據(jù)設(shè)備進(jìn)風(fēng)氣流速度和滿足壓力損失而定。如圖6所示。
(2)在每臺空冷器排風(fēng)口上方安裝排風(fēng)消聲器，排風(fēng)消聲器消聲量≥19 dB(A)。
(3)空冷器支撐平臺安裝隔聲鋼板，防止空冷器設(shè)備噪聲由底部格柵平臺向外傳播。
6結(jié)論
集約型場站噪聲源分布緊密，以往工程僅僅針對噪聲源整體化進(jìn)行噪聲措施選擇，這樣通過計(jì)算得到的降噪量大，跟實(shí)際有較大誤差，浪費(fèi)工程成本，本項(xiàng)目各個(gè)噪聲源間距小，因此考慮噪聲源時(shí)，不能單純考慮噪聲疊加，需考慮設(shè)備的遮擋、反射以及聲源指向性，得到更為準(zhǔn)確的降噪量，針對此降噪量便可設(shè)計(jì)完成噪聲控制措施。
采取上述噪聲控制措施后，對敏感點(diǎn)（村莊）再次進(jìn)行噪聲檢測，在噪聲敏感建筑物外，距墻壁或窗戶1m處，距地面高度1.2 m以上，檢測了多組數(shù)據(jù)，得到晝間噪聲值約為49 dB( A)，夜間噪聲值約為43 dB(A)，滿足噪聲控制目標(biāo)的要求，并且在主觀聽覺上，降噪效果非常明顯。該項(xiàng)目已順利通過了聲學(xué)驗(yàn)收和機(jī)械驗(yàn)收。
