海上平臺發電機房的減噪設計

楊 樹，刁素仿

（海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽 300451）

0 引言

海上石油平臺所需供電不同于陸地石油化工廠，后者由所在區域內的供電廠提供。海洋石油平臺在設計上與船舶相類似，有獨立的電站，提供電能支持，滿足平臺上各類工藝生產設備的用電需要。而電站的穩定運行，與機組自身運行有關，也受到發電機房內環境條件的影響，同時滿足人員操作的要求。文章按照海上平臺電站的常規設計，原油發電機組安裝在機房內，燃氣透平機組直接安裝在室外，故需考慮到原油發電機房的通風減噪設計。

1 原油發電機房常規通風設計

1.1 設計初期流程

在設計初期，根據基礎數據開始通風計算，一般流程如下[1,2]：

1）通風風量計算：參照國際標準《ISO 8861》，房間內通風量=機組燃燒所需空氣量+機組散熱所需空氣量，基本維持房間內溫度在45℃左右。

2）風機配置：房間通風采用機械進風和機械排風，進風量大于排風量，房間內部相對于室外保持至少50Pa壓差。

3）風機安裝位置：一般在房間對稱的兩面墻上開孔，焊接穿艙件并連接風機的一端，這樣設計的好處是風機安裝高度可根據要求確定，并減小了室外風雨對風機入口的影響；如果遇到發電機房四周空間狹小，沒有風機的安裝空間，就只能將風機安裝在屋頂，將屋頂開孔并連接風機。

4）風機噪音參數要求：發電機房內多安裝多臺原油/柴油發電機組，房間所需通風量很大，在設計上多選用多臺風機，另加備用風機。在噪音數值上，對軸流風機要求不大于95dB。

1.2 某海上石油平臺發電機房通風設計實例

設計基礎資料：原油發動機型號為WARTSILA 9L32和9L34DF，發電機為ABB，原油處理輔機為GEA提供。

通風量計算：根據廠家提供的IPI文件，查找所需的相關技術參數，計算出房間通風量。

風機配置：進風機為5臺（4用1備），排風機為5臺（4用1備）。

風機安裝布置：平臺上層甲板的三個區域為鉆機模塊區、原油發電機房區和生活樓模塊區。為控制上部組塊整體重量，上層甲板各模塊區布置緊湊，對于發電機房的風機只能安裝在屋頂，最初的風機布置安裝圖如圖1所示。在設計過程中，引入了3D模型噪音分析，在對風機噪音源仿真分析中，發現機房風機噪音源對生活樓模塊內室內環境造成了影響，不能滿足人員居住環境噪音控制的要求，故需對影響因素進行分析，并采取解決措施。

圖1 發電機房風機常規布置

1.3 分析風機噪音源對生活樓房間的仿真分析[3]

鑒于平臺噪聲預報頻段（31.5Hz~8kHz）及預報規模要求，本次噪聲預報主要采用有限元/邊界元法+統計能量分析方法進行預報，即在中低頻段采用有限元/邊界元法對平臺噪聲進行分析，在中高頻段采用統計能量法分析。如圖2和圖3所示，在分析軟件中導入平臺上層甲板發電機房和生活樓模塊的模型，并輸入對應數值。經過軟件仿真流程，得出噪音分部結果，如圖4和圖5所示，可見風機布置主機房外對平臺噪聲的影響較大，其對靠近主機房周圍公共區域的影響在 4dB~7dB，平均降噪約6dB，而對生活區的影響在1dB~5dB間，多數在3dB左右。故從降低平臺公共區、生活區噪聲角度而言，需將進氣風機布置于主機房內，以減小風機對周圍噪聲環境的影響。

圖2 平臺發電機房載荷布置

圖3 生活區機艙間聲腔布置圖

圖4 生活區及周圍區域噪聲分布

圖5 主機房及周圍區域噪聲分布

2 改進方案

2.1 風機布置的改進設計

將靠近生活樓模塊一側的進風風機移至室內，如圖6所示。其中，進風軸流風機使用吊架安裝，排風軸流風機采用支架安裝，如圖7所示。為了解決室內安裝的軸流風機維修拆卸的問題，增加如圖8所示的操作平臺，此平臺為吊裝，并配有人員攀爬的直梯。

圖6 進風風機移至室內安裝

圖7 風機支架安裝

圖8 增加的進風風機維修拆卸平臺

2.2 改進設計的仿真分析

改進設計的仿真分析結果如圖9和圖10所示[3]。進氣風機布置主機房內外對平臺噪聲的影響較大，風機布置對距離主機房較近的公共區域有較大影響；對靠近主機房周圍公共區域的影響為4dB~7dB，平均降噪約6dB；而對生活區的影響為1dB~5dB，多數降噪效果為3dB左右。從降低平臺公共區、生活區噪聲角度而言，此設計方案能夠滿足對生活樓房間噪音控制的目標，完成了設計的調整，最終確定了方案。

圖9 生活區噪聲分布

圖10 主機房周圍噪聲分布

3 結束語

對于海上平臺發電機房的通風設計，如果按照常規方法只是計算風量和布置設計，并簡單依靠經驗來定性判斷對周邊環境或房間是否有噪音影響，這樣做是不完善的。本文在常規設計方法的基礎上，在設計方案分析中，使用建立模型、噪音分析的手段對不同布置安裝方案進行數值分析，判斷是否滿足噪音安全指標，為設計優化和人員操作安全性提供了理論基礎，并在實際使用中得到了有效驗證。

[1] Q/HS 3008-2002, 海上平臺暖通空調系統設計方法[S]. 2002.

[2] ISO 8861, Shipbuilding-Engine-room ventilation in diesel-engined ships-Design requirements and basis of calculations[S]. 1998.

[3] 國家經貿委. 海上固定平臺安全規則[S]. 2000.