高含硫天然氣凈化車間設備噪聲頻譜分析1

李淑華

河南濮陽市中原油田疾病預防控制中心 475001

高含硫天然氣凈化車間設備噪聲頻譜分析1

李淑華

河南濮陽市中原油田疾病預防控制中心 475001

目的了解天然氣凈化車間設備噪聲污染特性。方法對兩車間5套聯合裝置設備噪聲和頻譜對比分析。結果47臺（39.17%）設備噪聲超過85dB(A)，Claus風機噪聲均值和峰值均最高；不同種、不同聯合、不同車間設備在各頻段出現峰值臺數差異有統計學意義（＜0.01）； 87.23%（41/47）設備噪聲高于頻譜峰值，12.77%（6/47）低于頻譜峰值。結論噪聲治理首選Claus風機；倍頻程不足以描述該噪聲頻譜峰值和寬度，建議日后頻譜分析采用1/2或1/3倍頻程。

噪聲；倍頻程；頻譜分析；高頻噪聲；頻譜曲線；中心頻率

表1 各種設備在各頻段呈現噪聲峰值的臺數比較

工作場所噪聲監測通常采用A聲級和倍頻程頻譜分析，受A計權網絡特性的限制， A聲級并不能全面反映噪聲的特性，尤其對于呈寬頻特性的噪聲，通過頻譜分析，可以得出很多A聲級所無法反映的結論［1］。所謂頻譜分析，就是使用噪聲頻譜監測儀器，監測從 16Hz～16kHz的各頻段的聲級值，描繪出噪聲頻譜曲線，并以此進行分析的方法［2］。本文要探討的生產性噪聲來自高含硫天然氣凈化處理過程，該過程由多種設備聯合成為生產線，工藝流程復雜，各設備噪聲因受周圍眾多聲源的影響也變得非常復雜，工人通過巡檢方式接觸噪聲，準確測量與正確評價如同文獻報道［3］一樣，是個類似的難題。通過對正常生產的5套天然氣凈化聯合裝置中多種設備噪聲的測量結果、頻譜數據進行分析，闡明其污染特征，為日后分析評價該工作場所噪聲特性和污染狀況、引導勞動者識別重點防護位置并進行有效的個體防護、也為有效地進行噪聲治理提供科學依據。

表2 各聯合噪聲＞85 dB(A)的設備在各頻段表現出峰值的臺數比較

表3 兩車間在各頻段出現噪聲峰值的設備數統計分析表

1 對象與方法

1.1 對象選取某凈化車間正常生產的五套聯合裝置中12種120臺設備噪聲強度和頻譜作為研究對象。

1.2 方法

1.2.1 現場調查 通過現場職業衛生學調查和預檢測結果發現,各種設備噪聲均為連續性噪聲；各設備周圍聲場分布均勻、測量范圍內A聲級差別均＜3dB(A)，屬于穩態噪聲。

1.2.2 噪聲測定方法 使用經過校準的HS6288B型噪聲頻譜分析儀，根據《工作場所物理因素測量第8部分：噪聲》（GBZ/ T189.8-2007）要求，選用A聲級對工人巡檢停留的設備周圍噪聲強度進行定點測量，每個點測量3次，取平均值。定點測量時間較短、不連續、不全面，但操作簡便，對于位置相對固定的工作有其優勢［4］。

1.2.3頻譜分析 對噪聲強度超過85dB(A)的設備，使用倍頻程測量從31.5～8kHz各頻段的聲壓級，描繪出噪聲頻譜曲線，然后進行對比分析。

1.2.4 統計方法利用Excel匯總數據，運用其統計函數進行計數資料χ2檢驗、計量資料t檢驗和可信區間估計；t檢驗根據求得t值然后根據自由度、對照t臨界值表查P值，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

共檢測兩個車間、五套聯合裝置、12種120臺設備，設置檢測點120個，所測設備周圍噪聲強度在73.1～106.2dB（A）之間，平均84.3±7.60dB（A），47臺（39.17%）設備超過85dB(A)。其中10臺（8.33%）超過100dB（A），全部為Claus風機；12臺（10.00%）超過95dB（A），包括10臺Claus風機+2臺再生塔底貧胺液泵；17臺（14.17%）超過90dB（A），包括10臺Claus風機+3臺再生塔底貧胺液泵+1臺急冷水泵+1臺Claus爐+2臺半富胺液泵。

2.1 各種設備噪聲強度及頻譜分析 表1所示，每種設備各10臺，各種設備超過85dB(A)的臺數差異有統計學意義（P＜0.01）。不同種設備在各頻段出現峰值的臺數差異有統計學意義（P＜0.01）。＞85dB(A)的設備中， 87.23%（41/47）的設備平均噪聲強度高于頻譜峰值，12.77%（6/47）的低于頻譜峰值。設備噪聲強度小于85dB(A)者，不做頻譜分析。

2.1.1 Claus風機平均噪聲強度和頻譜峰值均是最高，分別是102.6和104.4dB(A)，10條頻譜曲線走勢基本一致，說明10臺該種設備運轉步調一致。 2kHz以下能量衰減較快， 2～8kHz能量衰減徐緩，以高頻噪聲為主 (見圖1) 。

2.1.2 再生塔底貧胺液泵平均噪聲強度和頻譜峰值排第二位，分別是89.5和93.1dB(A)，162與142頻譜曲線走勢與其它6臺偏離，說明此2臺設備存在非正常運轉的可能。250Hz以下能量衰減幅度較大，0.5～8kHz能量衰減緩慢，以中高頻噪聲為主(見圖2)。

“-”表示噪聲強度小于85dB(A)，不做頻譜分析

2.1.3 半富胺液泵平均噪聲強度和頻譜峰值分別是86.7和90.2dB(A)，162頻譜曲線走勢與其它5臺偏離較遠，說明此臺設備存在非正常運轉的可能。500Hz以下能量衰減幅度較大，1～8kHz能量波動近似平臺,以高頻噪聲為主(見圖3)。

2.1.4 急冷水泵平均噪聲強度和頻譜峰值分別是88.9和90.7dB(A)，142頻譜曲線走勢與其它9條偏離較遠，說明此臺設備存在非正常運轉的可能。500Hz以下能量衰減幅度較大，0.5～8kHz能量變化接近平臺，以中高頻噪聲為主(見圖4)。

2.1.5 Claus爐平均噪聲強度和頻譜峰值分別是86.3和93.5dB(A)， 141與161頻譜曲線走勢與其它6臺偏離較遠，說明此2臺存在非正常運轉的可能。2kHz以下能量衰減幅度較大，2～8kHz能量衰減平緩，以高頻噪聲為主(見圖5)。

2.1.6 胺液再生塔回流泵平均噪聲強度和頻譜峰值分別是84.5和83.1dB(A)，10臺中162、141和131噪聲超過85 dB(A)，且頻譜曲線走勢相似，說明此3臺設備與其它7臺運轉步調不一致。125Hz以下能量衰減幅度較大，0.125～8kHz能量波動近似平臺，低、中、高頻噪聲同時存在(見圖6)。

2.1.7 尾氣風機平均噪聲強度和頻譜峰值分別是83.4和80.1dB(A)，10臺中僅有141與161兩臺該種設備噪聲超過85dB(A) ，且2條頻譜曲線走勢相似，說明此2臺設備與其它8臺運轉步調不一致。500Hz以下能量衰減幅度較大，0.5～8kHz能量衰減平緩，以中高頻噪聲為主(見圖7)。

2.2各聯合噪聲強度及頻譜分析 三聯合平均噪聲強度最高，一聯合稍次，各聯合超過85 dB(A)的檢測點數差異無統計學意義（P＞0.05），各聯合設備在各頻段呈現峰值的臺數差異有統計學意義（P＜0.01）（見表2）。

2.3 兩車間設備噪聲強度和頻譜分析 超過85dB(A)的點數，一車間為25（34.72%），二車間為22（45.83%），兩車間差異無統計學意義（χ2=1.49，P＞0.05）；兩車間噪聲平均值差異無統計學意義（t＜t0.05，P＞0.05）；兩車間在各頻段出現峰值的設備數差異有統計學意義（χ2=18.17， P＜0.01）。（見表3）。

3 討論

所謂計權聲級，就是對不同頻率的聲壓級經某一特定的加權修正后，再疊加計算而得到噪聲的總聲壓級［5］。A計權網絡模擬人耳對40方純音的響應特點，對低頻段（小于50Hz）有大幅度的衰減，對高頻不衰減，這與人耳對高頻敏感，對低頻不敏感的感音特性相似［6］本文試圖通過使用倍頻程分析彌補A聲級描述該廠各聯合裝置設備噪聲特性存在的不足。

通過頻譜分析顯示，31.5Hz～8kHz各頻段都有強度不等的能量分布，表明該工作場所噪聲是由從低頻到高頻的無數頻率合成，充分表現出低、中、高頻率同時存在的寬帶頻譜特征。總體來看，0.5Hz以下聲音能量衰減幅度較大， 2～8KHz衰減平緩， 8kHz以上頻段可能還存在相當高能量未被檢測到，頻譜峰值或低谷有可能在倍頻程中心頻率之外的其它頻段，因此使用倍頻程仍不足以詳盡描述該工作場所頻譜峰值和寬度。在噪聲測量中，1/3倍頻程是最常用的劃分［7］，建議日后噪聲監測考慮采用1/2或1/3倍頻程拓寬頻帶進行更為精細、更為寬闊的頻譜分析，以便詳盡闡明該作業場所的噪聲全貌。

被測的五套聯合裝置分別屬于兩個車間，每套聯合工藝流程相同、各種設備布局一致，一車間平均噪聲強度高于二車間，差異無統計學意義（t＜t0.05，P＞0.05），但在各頻段出現噪聲峰值的設備數差異有統計學意義（χ2=18.17， P＜0.01），且二車間設備噪聲的頻譜曲線走勢總是與一車間的偏離較遠，可能與兩車間同種設備來自不同生產廠家涉及技術原因、一車間先于二車間組建和投產、設備受化學物質腐蝕、機械磨損程度不同等導致的非正常運轉有關，建議通過加強日常維修、維護與保養來降低噪聲強度,采取綜合性措施來預防噪聲危害仍為首選。

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[5] 馬大猷． 噪聲振動與控制工程手冊[M]． 機械工業出版社．2002．

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[7] 張登攀，高志強.噪聲1/3倍頻程計權聲級算法 [J].河南理工大學學報，2013,32（6）：709-712.

High sulfur gas purification workshop equipment noise spectrum analysis

LI Shu-hua
Zhongyuan Oilfield Center for Disease Control and Prevention，Puyang city,Henan province , (457001) ,China

ObjectiveUnderstanding of natural gas purification workshop equipment noise pollution characteristics.Methods5 sets of two workshop joint devices and noise spectrum analysis.Results47 (39.17%) of the equipment noise more than 85 db (A), Claus fan noise mean and peak are the highest；Different species, different joint and workshop equipment in each spectrum peak number difference was statistically significant（ χ2=30.84，χ2=26.28，χ2=18.17，＜0.01）；Noise spectrum peak above 87.23% (41/47) equipment, 12.77% (6/47) below the spectrum peak.ConclusionNoise control preferred Claus fan; Octave and width is not enough to describe the noise spectrum peak, suggest using 1/2 or 1/3 octave spectrum analysis in the future.

noise; octave;spectrum analysis; the high frequency noise;spectrum curve; center frequency

R19[文獻表示碼]A

1672-5654(2015)2(C)-0000-00

李淑華(1966-)，女，漢族，河南西華人，本科學歷，主治醫師，研究方向：職業衛生和職業健康監護；E-mail：zyytyqs@126.com。