1空分車間大型機組的噪聲源分析

1.1 噪聲分類及特征

某石化在空分車間的生產過程中，大型機組的噪聲問題日益突出。為了有效地分析和解決這一問題，首先需要對噪聲源進行系統的分類和特征分析。根據噪聲的產生機制和來源，該空分車間的大型機組噪聲源可分為以下幾類：

機械振動噪聲：該噪聲是空分車間中最為常見的噪聲源之一，主要來源于大型機組的旋轉部件和傳動裝置。在設備運行過程中，機械部件之間的摩擦、碰撞及不平衡都會導致振動，從而產生噪聲。具體特征包括：

頻率范圍廣泛：機械振動噪聲的頻率通常較低，主要集中在20 Hz至1 kHz之間，這一頻率范圍對人耳的影響較大，容易引起聽力疲勞和不適感。

氣流噪聲是由氣體在管道、閥門、風機等設備中的流動引起的噪聲。在空分車間，大型機組的氣流噪聲主要來源于空氣壓縮、輸送和分離等工藝過程。其特征包括：

高頻成分明顯：氣流噪聲通常包含較高頻率的成分，尤其是在高速氣流通過狹窄通道或突變部件時，噪聲的強度和頻率會顯著增加。

通過對空分車間大型機組噪聲源的分類及特征分析，可以為后續的降噪措施提供依據，針對不同類型的噪聲源制定相應的控制策略，提高員工的工作舒適度和生產效率。

1.2 噪聲傳播路徑與影響因素

在空分車間內，大型機組的噪聲不僅來源于設備本身的運行，還受到多種因素的影響，這些因素共同決定了噪聲的傳播路徑和最終影響到操作人員的程度。噪聲的傳播影響因素主要有以下幾個方面：

(1)設備類型與運行狀態：

不同類型的空分設備在運行時產生的噪聲特性不同。例如，壓縮機、渦輪和泵等設備，其工作原理和結構設計決定了其噪聲的頻率和強度。此外，設備的運行狀態(如負荷、速度等)也會影響噪聲水平，設備在滿負荷運行時通常會產生更大的噪聲。

(2)環境因素：

車間的環境條件，如氣溫、濕度和空氣流動等，也會影響噪聲的傳播。例如，高溫和高濕度可能導致空氣密度變化，從而改變聲波的傳播速度和衰減程度。同時，車間內的通風系統也可能引入或排除噪聲，影響整體噪聲水平。

(3)設備布局與隔聲措施：

設備的布局設計對噪聲的傳播有直接影響。合理的設備布局可以減少噪聲源之間的相互干擾，從而降低噪聲的整體水平。此外，采用隔聲材料和結構可以有效減少噪聲的傳播。

(4)維護與保養狀況：

設備的維護和保養狀況直接影響其運行效率和噪聲水平。定期的維護可以確保設備的正常運轉，避免由于磨損和老化導致的噪聲增加。因此，建立有效的設備維護體系對于控制噪聲具有重要意義。

空分車間內的大型機組噪聲傳播路徑復雜，受多種因素的影響。了解噪聲的傳播路徑及其影響因素，有助于制定更有效地降噪措施，提高員工的工作環境和生產效率。

1.3 噪聲強度測量與數據分析

該在空分車間的噪聲管理中，噪聲強度的測量是一個至關重要的環節。本節將詳細介紹噪聲強度測量的基本方法、設備選擇、測量過程以及數據分析的步驟和結果。

噪聲強度的測量通常采用聲級計進行，聲級計是一種用來測量聲音強度的儀器，能夠提供精確的分貝(dB)值。根據不同的測量需求，噪聲測量方法主要包括以下幾種：

1.4 噪聲控制目標

根據GB 50087—2013《工業企業噪聲控制設計規范》中表3.0.1規定：車間內噪聲優化治理完成后按照外操人員的巡檢路線為參考，噪聲應降至連續接觸噪聲8 h等效A聲級85 dB(A)以下。依據《工業企業噪聲控制設計規范》GB 50087-2013中3.5.3內容要求,通過LEX,8 h計算規格化每周工作5天(40 h)接觸的噪聲強度的等效連續A計權聲級用公式如下:

式中：LEX.W為每周平均接觸值；LEX.8h為一天實際工作時間內接觸噪聲強度規格化到工作8 h的等效聲級；n為每周實際工作天數。

2空分裝置工藝流程及主要噪聲源分析

2.1 空分裝置噪聲來源分析

本項目所使用空分設備為西門子公司設計、制造，采用的配套一拖二機組為汽輪機SST-600 (HNK50/80)、空壓機STC-GV(200-3)、增壓機STC-GV(20-4-H)。功率為61 938 kW,恒轉速為4 504 r/min。汽輪機為全凝式汽輪機，配套雙良的空冷器，空壓機為3級壓縮2級冷卻出口壓力為0.46 MPa, 增壓機為4級壓縮4級冷卻出口壓力為4.9 MPa。

空分車間是動設備較多的車間，是一個綜合的噪聲源，主要包括：空氣動力噪聲、機械運轉噪聲、電磁噪聲等。其中空壓機噪聲類型示意圖如圖1所示：

圖1 空壓機噪聲類型示意圖

2.2 現場噪聲實測描述

現場空分機組分三層布置，其中第一層為油站等輔助設備；第二層為冷卻器等設備；第三層為空壓機、汽輪機及增壓機設備。三層設備之間由管道連接。現場針對噪聲較大設備進行了噪聲測試結果如下：

2.2.1 空壓機與冷卻器連接管道噪聲

由測試結果可知，空分車間噪聲主要來源為空壓機、冷卻器以及空壓機與冷卻器間連接管道，其中尤以管道噪聲最大，現場測試管道噪聲呈現寬頻特性，其各倍頻段噪聲值如下：

表1 現場噪聲測試位置及噪聲數值統計表

管道噪聲峰值頻率為1 000 Hz, 且主要集中在63 Hz至4 000 Hz之間，為典型的管道氣流噪聲疊加回轉機械本體振動噪聲的表現。

2.2.2 空壓機本體噪聲

空壓機本體噪聲是僅次于管道噪聲的次高噪聲源，其各倍頻段噪聲值如下：

圖3 空壓機本體噪聲倍頻帶數據圖

空壓機本體噪聲峰值也在1 000 Hz, 與管道噪聲特性基本一致，其主要噪聲值為回轉機械本體振動噪聲。

2.2.3 冷卻器本體噪聲

冷卻器噪聲也是主要噪聲源之一，其最大值位置各倍頻段噪聲值如下：

圖4 冷卻器本體噪聲倍頻帶數據圖

由倍頻帶數據可知，冷卻器的峰值頻率也在1 000 Hz, 相對于空壓機本體及管道的噪聲特性，其低頻成分更為明顯。

3機組降噪方案

3.1 加分體式噪聲治理方案

3.1.1 空壓機與冷卻器間管道級其他高噪聲管道治理方案描述

空壓機與冷卻器間管道為噪聲最為突出的部位，該區域管道均為圓管，相對比較規則，因此考慮對該部分管道進行阻尼隔聲包扎，隔聲包扎采用阻尼吸隔聲結構，內側為隔聲層，外側為消聲層已達到要求的隔聲量。管道消音結構如圖5所示。

圖5 管道緊身封閉截面圖

隔聲包扎采用阻尼吸隔聲結構，整體降噪量IL≥25 dB,可滿足該位置管道的降噪需求。其中法蘭位置采用雙層扣槽填充玻璃棉包的方式進行降噪處理，扣槽采用鍍鋅鋼板制作，并貼附阻尼采用，整體隔聲量與管道包扎的隔聲效果匹配。

現場踏勘確認增壓機與冷卻器連接管道，增壓機至膨脹機管道等噪聲值均較高，應相應采取阻尼隔聲包扎措施。

圖6 管道法蘭、閥門、焊接縫處緊身封閉節點圖

3.1.2 空壓機本體噪聲治理方案

該空壓機為整體齒輪式離心壓縮機，其主要為機內機械構件及介質產生噪聲透過殼體傳播噪聲，該部分主要分為本體及進氣管道。本項目進氣管道周圍無上人平臺，無法對進氣管道進行測試，但其他類似項目數據顯示，該管道噪聲與空壓機其他管道基本一致，因此建議將該管道進行阻尼隔聲包扎處理。空壓機本體布置相對規律，且周邊無太多障礙存在，因此可考慮設置隔聲罩的方案進行噪聲控制。因為設備本體可能存在檢修要求，因此隔聲罩采用緊身設計，多段拼裝的形式，實現快速拆裝。如因檢修需要無法設置隔聲罩，建議可采用本體阻尼隔聲包扎+隔聲夾克的方式進行降噪。

(1)隔聲罩降噪方案

隔聲罩板體采用金屬板復合超構隔聲板的形式，并在適當位置設置法蘭連接接口，實現開速拆裝的效果。隔聲罩安裝位置如圖7所示：

圖7 隔聲罩安裝位置示意圖

隔聲罩采用鋼結構進行支撐，我保證殼體散熱需求，可增加消聲進排風措施，即在隔聲罩下部增加進風消聲百葉，上部增加排風管道，并設置排風風機，實現強制通風散熱。根據隔聲罩尺寸及通風散熱設計要求，按照每小時換氣次數40次進行計算：

按照計算公式：V=8.7×5.8×5=252.3 m3,為滿足換氣要求通風量Q=20×V=5 046 m3/h, 則選用風機風量Q>6 000 m3/h即可滿足現場散熱需求。

(2)隔聲夾克包扎方案

壓縮機本體外形為不規則形狀，建議對缸體、變速器、連接法蘭等位置采用隔聲夾克進行包扎。隔聲夾克部分采用雙面鐵氟龍布，內夾阻尼板和氣凝膠填充材料的阻尼降噪結構，使用搭扣式連接帶和魔術貼進行拼裝。隔聲夾克安裝效果：

一般情況下，壓縮機進出口管道接口位置振動較為劇烈，且容易輻射較大的噪聲，建議采用包扎方式的同時針對壓縮機進出口位置設置粒子阻尼貼片或貼附阻尼材料的方式進行減振降噪，消除殼體振動輻射的噪聲。

3.1.3 冷卻器噪聲治理方案

冷卻器部分噪聲比較突出，且冷卻器相對為比較規則的圓柱形，因此建議對冷卻器進行阻尼隔聲包扎，包扎節點同管道包扎節點，降噪量IL≥25 dB。

3.2 機組降噪效果分析

該空分裝置機組采取綜合降噪措施后，機組平臺各部位噪聲數值明顯降低，降噪措施前后現場噪聲測試位置噪聲數值對比表如表2所示。

表2 現場噪聲測試位置降噪效果統計表

4結論

通過對該空分裝置空壓機本體、連接管道、增壓機本體、汽輪機本體采取綜合降噪措施，使該空分裝置大型機組噪聲值大幅下降，不但改善了員工的工作環境，提升了員工健康水平，同時也為企業提高生產效率提供科學依據和實踐指導。

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