海洋平臺噪聲風險評估與管理研究

孫 剛，余建星，景海泳

（天津大學 水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津300072） ①

海洋經濟已成為我國國民經濟新的增長點，保證海洋石油開采的穩定性和持續性成為亟待解決的問題［1－2］。海洋平臺噪聲由于其對作業人員的舒適性、工作效率及安全等產生不良影響因而成為不可忽視的問題。Kryter指出：噪聲對身體的不利影響已遠遠超過單純的聽力損失，高噪聲環境將直接導致職業緊張心理，嚴重影響作業人員的精神和行為，繼而引發海洋事故［3］。本文結合海洋石油行業特點，對海洋平臺噪聲風險源進行分類，建立了噪聲作用機制模型，引入層次分析法和模糊綜合評判法，結合調查問卷分析了海洋平臺噪聲并對噪聲管理進行決策，為深入了解平臺噪聲并進行管理提供了一種新的思路。

1 海洋平臺噪聲風險源及其作用機制

海洋平臺噪聲風險源可用噪聲風險源樹狀結構描述，如圖1。

圖1 海洋平臺噪聲風險源樹狀結構

海洋平臺噪聲風險源主要分為空氣動力因素、人因因素、流體動力因素和設備因素4大類［4－5］。空氣動力因素主要指通風機、風管、空調等引起的噪聲，這類噪聲是由于高速氣流、不穩定氣流以及氣體與物體相互作用而產生的。人因噪聲主要是由作業人員的日常活動，例如工作期間操作引起以及日常吵鬧、通訊等引起。流體動力因素引起的噪聲主要是由于流體直接沖擊結構物或者相互作用引發振動引起。設備噪聲主要由電機、修井機、泥漿泵、液壓設備4部分引起。

在分析噪聲風險源后，提出海洋平臺噪聲風險作用機制模型，如圖2所示。

圖2 海洋平臺噪聲風險作用機制模型

2 海洋平臺噪聲風險管理策略

有效的風險管理將顯著控制噪聲水平、提高員工效率并增強企業的競爭力。本文從海洋平臺噪聲風險作用機制出發，將層次分析法和模糊綜合評判法引入噪聲研究，對噪聲風險是否需要管理和管理的內容進行了詳細的分析。

2.1 層次分析法

層次分析法（AHP）能滿足噪聲風險管理決策的要求，通過建立判斷矩陣將外界環境因素和個人因素有效整合，收集相關數據，平衡各種因素，使之具體化、系統化，再通過定量計算判斷現狀是否需要管理。

層次分析法的基本原理是將復雜系統中的各種因素，依據相互關聯及隸屬關系劃分為一個有序的樹狀結構；依據專家打分判斷同一層次內因素的相對重要性，并用一致性準則檢驗評判的準確性；然后得到各因素相對于目標的重要性總排序。

主要有4個步驟：①建立樹狀結構圖，如圖1所示；②建立判斷矩陣；③計算元素的相對權重；④計算對于總目標的權重，進行總排序。

2.2 模糊綜合評判法

模糊綜合評判利用模糊變換原理和最大隸屬度原則，考慮目標的多個影響因素，作出綜合評價。基本步驟為：①確定因素集U；②建立評語集V；③進行評判［6－7］。

3 實例分析

本文選取某海洋平臺作為實例分析對象，通過調查問卷并運用上述方法，對該平臺的噪聲風險進行分析。問卷主要分為2個部分，分別請噪聲控制專家和作業人員進行回答。第1部分問卷針對噪聲控制專家共發放20份，實收20份；第2部分問卷針對作業人員共發放100份，有效回收100份。

3.1 海洋平臺噪聲風險管理策略選擇

建立海洋平臺噪聲風險源樹狀結構圖，如圖1所示。根據樹狀結構圖和調查問卷結果，建立判斷矩陣，如表2～6所示。

表2 對于策略目標的判斷矩陣

表3 對于空氣動力的判斷矩陣

表4 對于人因的判斷矩陣

表5 對于流體動力的判斷矩陣

表6 對于設備的判斷矩陣

根據調查結果得出各因素的得分xi，并依據表6中的總排序值得到策略指數計算式算數據如表7。

表7 策略指數M計算數據

續表7

可以看出：進行管理的策略指數大于維持現狀的，表明該企業目前需要對海洋平臺噪聲進行管理。該結果比較符合該企業海洋平臺噪聲風險現狀，應有針對性的進行管理。

3.2 海洋平臺噪聲風險管理內容選擇

3.2.1 確定影響因素集合評語集

根據噪聲管理所帶來的效果建立評判因素U，U＝（降低員工生理疾病發病率，減少員工心理問題，降低因行為失控引起的事故，提高工作效率，減少花費），然后建立噪聲風險源管理策略影響因素集u，ui＝（空氣動力，人因，流體動力，液壓設備與修井機，電機與泥漿泵）（為了使管理更有針對性，這里將設備因素分為液壓設備與修井機和電機與泥漿泵來進行單獨考慮）。評語集為V＝（贊成，較贊成，中立，較反對，反對）。

3.2.2 進行評判

作業人員對噪聲管理的態度問卷調查結果統計如表8。

表8 員工態度統計

然后根據策略選擇中判斷矩陣中權重值的確定 方法，得到內容選擇權重集，如表9。

表9 策略選擇權重

由表8可得，判斷矩陣為

由表9可得

ω1＝（0.25，0.12，0.11，0.27，0.25）

計算得到

B1＝（0.27，0.20，0.10，0.08，0.03）

同理可得

歸一化處理后得

從判斷矩陣R′可以看出：該企業對噪聲風險源管理5方面持中立以上態度的比重分別為84%（40%＋29%＋15%）、88%（43%＋26%＋19%）、90%（34% ＋34% ＋12%）、85%（45%＋23%＋17%）和93%（49%＋30%＋14%）。其中電機與泥漿泵的比重為93%，應首先對其進行管理。風險源管理的優先順序為電機與泥漿泵、流體動力、人因、液壓設備與修井機、空氣動力，對海洋平臺噪聲進行管理時可依據以上的順序。

針對首先需要進行管理的電機與泥漿泵因素方面給出以下的管理建議：在電機的排氣系統上安裝采用特殊多孔性吸聲材料和阻抗復合式的消聲器，據機房的建筑特點進行隔聲和消音設計，充分利用建筑結構特點和采用合理有效的吸聲材料及消聲設備進行降噪處理［8］。

再結合基于《2006年作業中健康風險控制：石油和天然氣工業路線圖》建立起來的噪聲風險管理系統（如圖3所示），可以對以上的風險源做到循環、嚴密周密的控制，達到逐步改善噪聲水平的效果。

圖3 噪聲風險管理系統

4 結論

海洋工程具有較高的風險和技術需求。噪聲風險對作業人員影響較大，來源廣泛。本文在海洋平臺噪聲風險作用機制模型的基礎上，引入層次分析法和模糊綜合評判法，將定性和定量、員工和專家意見相結合，更科學、更系統地對噪聲風險是否需要管理進行決策，并對噪聲風險源進行分析；再根據分析結果，給出管理建議，做到對噪聲源長效控制，使噪聲水平維持在正常的范圍內，以保證工作效率和企業的效益。

［1］ 趙洪山，劉新華，白立業.深水海洋石油鉆井裝備發展現狀［J］.石油礦場機械，2010，39（5）：68-74.

［2］ 侯福祥，王 輝，任榮權，等.海洋深水鉆井關鍵技術及設備［J］.石油礦場機械，2009，38（12）：1-4.

［3］ Kryter.The handbook of hearing and effects of noise［M］.New York：Academic Press，1994.

［4］ 孫 光.船舶上層建筑艙室噪聲預測方法研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學，2007.

［5］ 王 國，王 嫻，趙鑫磊，等.海洋石油平臺HVAC系統噪聲分析與控制［A］.第十四屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集，1556-1559.

［6］ 閆天紅，周國強，王延明.基于模糊綜合評判方法的鉆井隊設備現狀評估［J］.石油礦場機械，2009，38（7）：5-9.

［7］ 蔡麗麗，張 曉.穿越航道海底輸氣管線風險評估方法［J］.石油礦場機械，2012，41（6）：54-57.

［8］ 蔣宏業，姚安林，毛 建，等.輸氣管道壓氣站事故人為因素研究［J］.石油礦場機械，2011，40（3）：17-19.