相國寺儲氣庫大功率壓縮機組噪聲產(chǎn)生與控制技術(shù)研究

張明鑫，熊中瓊，賈荷香

（1.西南油氣田分公司儲氣庫管理處，重慶 401147；2.正升環(huán)境科技有限公司，四川 成都 630031）

相國寺儲氣庫大功率壓縮機組噪聲產(chǎn)生與控制技術(shù)研究

張明鑫1，熊中瓊1，賈荷香2

（1.西南油氣田分公司儲氣庫管理處，重慶 401147；2.正升環(huán)境科技有限公司，四川 成都 630031）

相國寺儲氣庫共安裝有8臺大功率的天然氣壓縮機組，壓縮機組噪聲的控制成為儲氣庫建設(shè)的一大難題。本文從大功率往復(fù)式天然氣壓縮機噪聲產(chǎn)生、傳播等特性對噪聲源進行了分析研究，結(jié)合相國寺儲氣庫的現(xiàn)場環(huán)境條件，采用壓縮機降聲房和矩陣式消聲器相結(jié)合的降噪措施。利用CadnaA聲學(xué)預(yù)測軟件對實施前后的聲場進行了模擬預(yù)測，項目實施后，現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果達到了預(yù)期的目標值。

儲氣庫；大功率壓縮機；中低頻噪聲；矩陣消聲器

儲氣庫是天然氣管道輸送系統(tǒng)的重要組成部分，現(xiàn)場主要的工藝設(shè)備包括8臺4000 k W的大功率壓縮機組，每臺壓縮機配套兩臺空冷器。大功率天然氣壓縮機工作壓力高，工作時產(chǎn)生劇烈噪聲。由廠家提供測試數(shù)據(jù)，壓縮機噪聲聲功率級達100 dB(A)，空冷器噪聲聲功率級為88.5 dB(A)。按照國家標準要求，廠界噪聲必須達到《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》(G B 12348－90)Ⅱ類標準，即廠界處噪聲白天≤60 dB(A)，夜間≤50 dB(A)。周邊敏感點處噪聲達到G B 3096—2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》2類標準，即白天≤60 dB(A)，夜間≤ 50 dB(A)。

1 噪聲源分析

為更好的實現(xiàn)對噪聲的有效控制，就必須對生產(chǎn)現(xiàn)場噪聲源進行識別，分析各類噪聲的特性及貢獻值，再實施針對性的降噪措施。儲氣庫天然氣壓縮機組主要噪聲來源于天然氣壓縮機和配套的空冷器，下面將對噪聲的產(chǎn)生及特性進行分析。

1.1 大功率天然氣壓縮機噪聲源分析

相國寺儲氣庫的天然氣壓縮機為電驅(qū)往復(fù)式壓縮機，它的主要噪聲由電機噪聲和壓縮機主機噪聲疊加而成，其噪聲的特點為噪聲聲級高、頻帶寬、低頻突出、傳播距離遠、污染范圍大。

（1）電機噪聲。電機噪聲包括電磁噪聲，機械噪聲和空氣動力噪聲。其中空氣動力噪聲是電機噪聲的主要組成部分，它主要由風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)的葉片噪聲和風(fēng)扇的冷卻氣流噪聲組成，屬于寬頻噪聲，占電機噪聲的75%左右。（2）天然氣壓縮機主機噪聲。天然氣壓縮機主機噪聲包括機械噪聲、空氣動力噪聲、進排氣管道噪聲等。主機噪聲強度受機組的功率、工作壓力、排氣量及轉(zhuǎn)速的影響較大，屬于寬頻噪聲。

1.2 空冷器噪聲源分析

空冷器中的風(fēng)扇噪聲為重要噪聲源。風(fēng)扇噪聲分為旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲，前者是窄帶噪聲，后者是寬帶噪聲。從天然氣壓縮機及配套空冷器的頻譜數(shù)據(jù)分析，天然氣壓縮機在全頻帶上都具有很強烈的噪聲，而空冷器噪聲在31.5～500 Hz頻率段噪聲最為嚴重，呈現(xiàn)較為明顯的中低頻特性。所以對天然氣壓縮機組進行噪聲控制設(shè)計時必須進行全頻帶降噪處理，其中空冷器部分的噪聲控制必須重點考慮對中低頻噪聲的降噪效果。

1.3 相國寺儲氣庫治理前噪聲輻射分布

利用CadnaA聲學(xué)預(yù)測軟件對相國寺儲氣庫壓縮機廠房及其周邊區(qū)域進行了模擬，受壓縮機與空冷器噪聲影響，儲氣庫所有廠界噪聲均超過《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》(G B 12348－90)Ⅱ類標準限制，其中西廠界距離壓縮機空冷器最近，最高噪聲值為84.5 dB（A）；敏感點噪聲超過《聲環(huán)境質(zhì)量標準》2類標準夜間噪聲值，噪聲值為53.4 dB（A）。

2 噪聲控制技術(shù)研究

經(jīng)過對噪聲源的分析，主要噪聲源是天然氣壓縮機組和配套的空冷器。其中天然氣壓縮機組噪聲是全頻段噪聲，高、中、低頻均比較突出，如何有效地降低此類噪聲同時又不影響機組正常運行的各項性能指標，是天然氣壓縮機噪聲綜合治理的難點之一。空冷器的噪聲主要為中、低頻段，對于通風(fēng)散熱設(shè)備如何在保證換熱效率的前提下減小噪聲輻射，也是噪聲控制的另一個難點。

2.1 天然氣壓縮機組本體降噪技術(shù)

目前天然氣壓縮機本體降噪最常見的有三種技術(shù)，一是聲屏障技術(shù)；二是降聲罩技術(shù)；三是降聲房技術(shù)。通過對三種技術(shù)的噪聲量、通風(fēng)散熱、實施成本、檢修維護、安全防爆5項條件進行對比分析，降聲房技術(shù)更滿足現(xiàn)場要求。

2.2 空冷器降噪技術(shù)

目前在中、低頻具備較好消聲性能的有片式和矩陣兩種阻性消聲器，其中矩陣式消聲器較片式消聲器在中、低頻的消聲性能更好，同時因其通風(fēng)面積更大，因此阻力損失比傳統(tǒng)片式要小，更有利于保證機組的通風(fēng)換熱性能。綜合考慮后，為滿足進、排氣消聲器的插入損失≥26 dB，總阻力損失≤19.15 P a的要求，采用矩陣消聲器（進氣）與片式消聲器（排氣）結(jié)合的方式。儲氣庫大功率壓縮機組噪聲控制技術(shù)研究的結(jié)果是采用天然氣壓縮機降噪廠房+空冷器進氣（矩陣）消聲器+排氣（片式）消聲器的噪聲控制技術(shù)。

3 噪聲控制措施

3.1 天然氣壓縮機組的噪聲控制措施

壓縮機廠房東、西兩側(cè)距離廠界直線距離20米。如此短距離噪聲的衰減可以忽略，如果把廠房視為聲源，天然氣壓縮機組的噪聲最高可達100 dB(A)，《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》(G B 12348－90)Ⅱ類標準要求夜間廠界噪聲≤50 dB(A)，所以壓縮機廠房的隔聲量必須超過50 dB。通過綜合考慮，相國寺儲氣庫擬采用全封閉式、高隔聲量的吸隔聲構(gòu)造廠房，對廠房內(nèi)的8臺電驅(qū)往復(fù)式壓縮機組進行噪聲控制。包括壓縮機降噪廠房的墻體結(jié)構(gòu)、屋面結(jié)構(gòu)、進排風(fēng)消聲器、空冷器的進排風(fēng)消聲器、導(dǎo)流消聲圍罩等設(shè)計。

（1）壓縮機降噪廠房墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計。對廠房墻體設(shè)計標準化生產(chǎn)的吸隔聲模塊結(jié)構(gòu)，墻體結(jié)構(gòu)由雙層吸隔聲模塊構(gòu)成，兩層模塊之間有一定厚度的空氣層，在吸隔聲模塊外安裝巖棉夾芯板，在增加隔聲量的同時，還可做外裝飾墻體板使用。單層吸隔聲模塊檢測Rw為36 dB，組合后墻體隔聲量≥54 dB。（2）壓縮機降噪廠房屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計。壓縮機降噪廠房屋面采用單板+阻尼板+100 mm厚吸隔聲模塊。通過模擬屋面總體隔聲量≥45 dB。（3）壓縮機降噪廠房進、排風(fēng)消聲器設(shè)計。廠房通風(fēng)換熱采用后墻強制排風(fēng)+前墻自然進風(fēng)+屋面事故通風(fēng)方式。廠房前后墻分別安裝進、排風(fēng)消聲器。通過模擬，現(xiàn)場進、排氣消聲器消聲量≥25 dB。（4）壓縮機降噪廠房大、小隔聲門設(shè)計。廠房降噪大門也采用與廠房墻體相同的吸隔聲模塊結(jié)構(gòu)，考慮降噪大門作為點聲源的噪聲衰減特性，通過模擬，廠房降噪大門隔聲量≥40 dB。廠房安全逃生小門朝向廠界，單一隔聲門會影響廠界降噪效果，針對實際情況，對安全逃生門處設(shè)置聲閘構(gòu)造，以保證降噪廠房總體降噪量要求，其隔聲量≥40 dB。

3.2 空冷器的噪聲治理措施

（1）空冷器進、排風(fēng)消聲器設(shè)計。空冷器的進、排風(fēng)消聲器的通流面積越小，消聲效果越好，但阻力也越大。為保證消聲量恰好，同時阻力＜50 P a的要求，根據(jù)軟件預(yù)測，空冷器進、排氣口需消聲量≥25 dB，再加上距離衰減，才能確保廠界噪聲達標。空冷器進氣消聲器采用尺寸300×300×2700的矩陣式消聲器，空冷器排氣消聲器采用傳統(tǒng)的片式消聲器，通過模擬，兩種消聲器的消聲量≥25 dB。（2）空冷器導(dǎo)流消聲圍罩及隔聲板設(shè)計。導(dǎo)流消聲圍罩設(shè)計在空冷器頂部排風(fēng)口，另外每臺空冷器之間安裝有吸隔聲板，通過模擬，兩種裝置的隔聲量≥25 dB。

3.3 相國寺儲氣庫治理后噪聲輻射分布

當各項噪聲控制措施實施后，再利用CadnaA聲學(xué)預(yù)測軟件對相國寺儲氣庫壓縮機廠房及其周邊區(qū)域進行了模擬，儲氣庫所有廠界噪聲均滿足《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》(G B 12348－90)Ⅱ類標準要求；敏感點噪聲值滿足《聲環(huán)境質(zhì)量標準》2類標準。

4 噪聲控制效果

相國寺儲氣庫大功率天然氣壓縮機組在完成各項噪聲控制措施后，對廠界進行了實測，監(jiān)測結(jié)果如下：現(xiàn)場監(jiān)測在1～8#機組全部運行負載的工況下進行，晝間噪聲范圍在36.7～56.7 dB(A)之間，夜間噪聲范圍在38.6～55.8 dB(A)之間。晝間廠界噪聲值均低于60 dB(A)，滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》中要求的2類標準，夜間廠界噪聲西廠界超標5.8 dB(A)。由于集注站周邊200 m范圍內(nèi)無居民、學(xué)校、醫(yī)院等環(huán)境保護目標，通過對周邊200 m外2處環(huán)境敏感點進行噪聲監(jiān)測，晝、夜環(huán)境噪聲值均滿足G B 3096－2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》中要求的2類標準，廠界噪聲超標不會導(dǎo)致噪聲擾民。

5 結(jié)語

（1）針對大功率的天然氣壓縮機組噪聲利用降噪廠房技術(shù)，同時兼顧機組的通風(fēng)散熱及泄爆要求進行噪聲治理是可行的。（2）壓縮機配套的大型空冷器利用進排風(fēng)安裝矩陣及片式消聲器結(jié)合的技術(shù)，既滿足了機組換熱背壓的要求，同時又降低了噪聲輻射，經(jīng)實際運行證明該治理技術(shù)是可行的。（3）矩陣式進風(fēng)消聲器的技術(shù)研究對空冷器低頻噪聲的治理是有效的，保證了敏感點噪聲達標。（4）本項目中的空冷器進、排氣消聲器的中、低頻降噪效果與聲源的頻率匹配度有偏差，后續(xù)還需有針對性的研究特定環(huán)境下大型空冷器消聲器的聲學(xué)性能，包括對聲學(xué)材料、聲學(xué)結(jié)構(gòu)以及流場變化等進行分析研究，以獲得更好的中、低頻降噪效果。

[1]馬大猷.噪聲與振動控制手冊[M].2002.

[2]G B 12348.工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準.[S].2008.

[3]G B 3096.聲環(huán)境質(zhì)量標準[S].2008.

[4]張海亮. 大型天然氣地下儲氣庫噪聲控制工程[C].2007.全國環(huán)境聲學(xué)學(xué)術(shù)討論會論文集.

T B 535

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：1671-0711（2017）12（下）-0030-02