鉆井柴油機噪聲控制分析

朱亞峰

摘要：鉆井柴油機在石油天然氣的開采過程中給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益，保障了國民正常的生產(chǎn)生活水平，促進了經(jīng)濟的發(fā)展。但同時也產(chǎn)生了極大的噪聲污染。本文將對鉆井柴油機的噪聲來源進行探討，著重研究控制噪聲的有效措施，為相關單位提供可行性建議。

關鍵詞：鉆井柴油機;柴油機噪聲;噪聲控制

引言：隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展與進步，人民生活水平的日益提高，國民的環(huán)境保護意識也在逐漸增強，國家的環(huán)境保護法對企業(yè)的生產(chǎn)有著更高的要求，石油企業(yè)在提高企業(yè)經(jīng)濟效益的同時，更要注重環(huán)境的保護，達到經(jīng)濟發(fā)展與社會效益的統(tǒng)一。因此，針對鉆井柴油機在工作過程中有效地實施對噪聲的控制問題迫在眉睫。

1鉆井柴油機噪聲的來源分析

當今社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，在市場經(jīng)濟的影響下對石油的需求也在日益擴大，石油企業(yè)增加了對石油的勘探技術與資金支持，同時更要重視石油開采地區(qū)的環(huán)境保護。鉆井柴油機在石油的開采過程中產(chǎn)生了大量噪聲污染，通過對柴油機的工作原理與內(nèi)部結構的分析與調(diào)查，鉆井柴油機的噪聲來源主要有以下幾個方面。

1.1機器噪聲

機器噪聲的產(chǎn)生是由于鉆井柴油機內(nèi)部零件的旋轉運動部分、循環(huán)運動部分在不平衡力的共同作用下發(fā)生的頻率振動。在柴油機工作過程中，運動零件之間的碰撞，相互碰撞產(chǎn)生的摩擦力、慣性力，不平衡力，和機器工作運行中產(chǎn)生的脈動氣流共同作用，都會引起機器內(nèi)部結構的振動，尤其在柴油機工作運行的不夠順利時，就會產(chǎn)生更加刺耳的噪聲，這種由機器本身產(chǎn)生的輻射噪聲是柴油機噪聲的其中一個來源^[1]。

1.2燃燒噪聲

燃燒噪聲是在鉆井柴油機正常運轉工作時由柴油機內(nèi)部的氣缸燃料高速燃燒產(chǎn)生的氣體在外部形成的壓力與沖擊力的規(guī)律性變化產(chǎn)生的爆發(fā)力量，通過內(nèi)部各零件（氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸）之間的共同作用，產(chǎn)生噪聲，輻射到機器外部。柴油機內(nèi)部結構在運行過程中燃燒的氣體，引起了零部件的振動，通過內(nèi)部和外部的共同作用，將噪聲傳播到柴油機表面，這是鉆井柴油機在工作運行過程中產(chǎn)生的又一個噪聲來源。

1.3氣體噪聲

鉆井柴油機在工作過程中也會產(chǎn)生氣體噪聲污染，這是一種由內(nèi)部氣體的動力性作用產(chǎn)生的噪聲，也就是氣體氣流產(chǎn)生的噪聲。氣體噪聲的產(chǎn)生主要是由進排氣部分和風扇部分造成的。在柴油機內(nèi)部進排氣管道和風扇口因為氣流的不規(guī)則運動，從而和進排氣系統(tǒng)管道內(nèi)的氣流產(chǎn)生激烈的碰撞，造成氣流共振和廢氣噴射的噪聲產(chǎn)生，增加了鉆井柴油機的工作運行負荷，在一定程度上影響了機器的使用周期與使用壽命。以上就是鉆井柴油機噪聲的主要來源，接下來將著重對柴油機的噪聲控制進行研究分析，提供參考意見。

2鉆井柴油機噪聲的控制研究

隨著科技水平的不斷提高，我國在鉆井柴油機器方面的研究技術也在日趨完善。但目前我國大部分的石油企業(yè)多采用方便安裝與搬運的鉆井柴油機器，對于在柴油機運行工作過程中產(chǎn)生的巨大聲響與噪音，考慮得不夠充分，導致鉆井柴油機器出現(xiàn)的一系列噪聲，如機器噪聲、燃燒噪聲、氣體噪聲、進排氣管噪聲、風扇噪聲等等，對近距離內(nèi)操作機器施工人員的身體健康造成了損害，同時也嚴重影響著該石油開采勘探地區(qū)周邊居民的日常生活，為此，提出下面三條建議，以期對鉆井柴油機的噪聲起到有效的控制作用。

2.1設計隔聲罩降噪

以陜西省某鉆探工程公司為例，該公司設計了專門用來控制柴油機噪聲的隔聲罩設備，用來降低噪聲對施工人員和機器的影響。隔聲罩是用來減弱柴油機器的聲音傳播途徑的設備，利用合適的材料部件對柴油機產(chǎn)生的噪聲起到阻攔、隔聲、隔振、吸收的作用，進而達到減少噪聲的效果。在隔聲罩的設計過程中，相關專業(yè)人員需要根據(jù)柴油機的具體型號，因地制宜，實地考察現(xiàn)場的施工條件，進而精準數(shù)據(jù)，研究制造出符合生產(chǎn)要求的隔聲罩設備，達到降噪的目的。

柴油機的隔聲罩設備利用高阻吸聲層和高阻隔聲層的結構，這樣設計結構也包括兩種形式，壁板開窗式和推拉窗式，將柴油機的進排氣管道和風扇口露出，將柴油機的整個機身包圍，防止排氣口與風扇口出現(xiàn)冷卻問題，在排氣口與風扇口噪聲小的情況下，柴油機的隔聲罩設備多采用百葉窗形式，百葉窗的結構為孔狀樣式，內(nèi)部含有有機吸聲棉，在不影響專業(yè)人員對鉆井柴油機的日常維護與保養(yǎng)下，專門用來散發(fā)熱量和阻隔噪聲，在百葉窗的周邊可以增加透明的窗戶玻璃，方便工作人員對柴油機是否在正常運轉提供便利的觀察機會，這樣的設計方式減少了柴油機運行過程中漏聲的情況，更加利于工作人員的日常管理與監(jiān)控。通過這樣的設計來達到對柴油機工作過程中產(chǎn)生的噪聲進行消聲降噪，保障柴油機正常運行。

2.2設計消音器降噪

鉆井柴油機在正常的工作運行狀態(tài)下，產(chǎn)生最大的噪聲來源就是柴油機器本身的排氣系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場情況的實際調(diào)查與勘探，排氣消音器對于柴油機排氣的降音減噪發(fā)揮著明顯的作用，不但可以幫助排出廢氣，還可以達到凈化的目的。可以說，消音器設備是鉆井柴油機控制噪聲的有效措施。目前多采用阻抗復合式的消音器設備，在控制噪聲的措施中，柴油機的消音器是使用頻率最高的設備。他可以使內(nèi)外部氣流無障礙的通過，同時減少噪聲對設備正常運轉的影響。這種消音器的設計是四腔化，多元化的消音結構設計，利用多孔擴散，降壓節(jié)流的方式提升消音器的性能^[2]。

要想使消音器的作用得到最大程度的開發(fā)與利用，第一腔的開口需要設計得大一些，穿孔率的變化，也將影響發(fā)動機的功率變化，它還可以與其他措施結合到一起，使其發(fā)揮最大價值，方便快速的改進，把作用發(fā)揮到最大，采用擴張式的組合消音器，內(nèi)部包含種類繁多的細小微孔金屬板，使其能夠分別對機器內(nèi)部發(fā)出不同頻率的噪聲進行更好的減噪消音處理，有效地降低柴油機發(fā)動機排氣系統(tǒng)速所產(chǎn)生的噪聲。消音排出的柴油機廢氣都是溫度高，速度快，尤其以低頻的噪聲廢物最為突出。因此，排氣消音器的選擇多采用低頻消音效果好的阻抗性消音器，通過穿孔板，內(nèi)插管、穿孔管多種組合方式不斷將改變排氣系統(tǒng)的消音作用。

2.3完善機器內(nèi)部結構

石油企業(yè)在購入鉆井柴油機器的時候，首先要考慮的就是分辨柴油機進、排氣消聲技術的優(yōu)劣。在大市場經(jīng)濟條件下，因為企業(yè)對柴油機器有這樣日益增長的需求，所以眾多生產(chǎn)廠家在設計、制造生產(chǎn)柴油機的排氣消聲系統(tǒng)時，必然會注重提升消聲性能的各項功能和氣體動能，這樣的提升效能不但可以保護環(huán)境，也可以保障柴油機更穩(wěn)定的運行與使用。

對柴油機內(nèi)部結構的完善，最重要的方面就是注重進排氣消聲系統(tǒng)的設計與改良。目前大多進氣消聲器適用迷宮通道式，采用多級吸聲和多級擴張相組合的結構方式，組成復合式排氣消聲結構。而排氣消聲多適用穿孔，隔板與插入相組合的復合結構，實現(xiàn)了消聲時間長、范圍廣、容量大的創(chuàng)新技術要求。傳統(tǒng)的鉆井柴油機器的排氣消聲器設備依靠氣體氣流動力學的工作原理，而目前的排氣消聲設備與廢水廢氣減排一體化同時進行，改變了原有的單一模式，利用氣體熱力學和動力學技術的融合，廢氣廢水產(chǎn)生的熱能被其自我吸收與轉化，這就是內(nèi)源性的消聲工作原理，這一措施減小了噪聲污染，加強了排氣消聲設備的消聲效果，有效地控制了噪聲的干擾范圍與強度^[3]。要想使柴油機能夠穩(wěn)定的運行，還需要在柴油機的排氣管等部分纏繞玻璃纖維制品，以這樣的方式減少機器內(nèi)部熱量的輻射，避免溫度過高，影響柴油機的正常運轉。

在實際生活中，要根據(jù)具體情況具體分析，依據(jù)鉆井柴油機工作環(huán)境與開采的程度，進行科學化、合理化的規(guī)劃，將這三種措施有機地結合到一起，才能制定出符合實際工作需要的計劃，提高目標的執(zhí)行度與可行度，在工作中發(fā)揮最大的指導作用。

結論：總而言之，通過對鉆井柴油機噪聲的來源分析，研究出了相應的降噪措施，這些舉措將在一定程度把企業(yè)的經(jīng)濟效益與社會效益有機地結合起來，加強對柴油機的噪聲控制研究，為我國石油企業(yè)的鉆井技術發(fā)展做出貢獻。

參考文獻：

[1]陳洪濤.柴油機齒輪系噪聲控制研究[J].拖拉機與農(nóng)用運輸車，2020（1）：22-24.

[2]張啟軍.混凝土泵總線柴油機節(jié)能降噪控制方法[J].筑路機械與施工機械化，2020，037（004）：41-43，49.

[3]張立新.柴油機噪聲測試系統(tǒng)開發(fā)與噪聲源分析研究[D].2019.