管道压缩机厂房降噪设计-天然气与石油

.油气田长输管道压缩机厂房降噪设计摘 要：在长输管道工程中对部分噪声大的厂房要求进行消声降噪。把风机与压缩机组隔离，单独在厂房两角设立全封闭风机房，这样有效的减少了风机与压缩机混响噪声。天然气压缩机组运行时将产生宽频带高强度的工业噪声，单一采用一种降噪技术，是无法实现复杂工况降噪的，必须将吸声、隔声、阻尼与减振等降噪技术高效复合，才能实现天然气压缩机厂房的高效降噪。环保型保温降噪夹芯板正是基于这种理论进行设计的，经过数年研究与实践，将先进的综合降噪技术应用到普通轻钢结构压缩机厂房的结构上，为实现环保达标提供了强有力保障。对油气田长输管道工程压缩机厂房降噪有多种处理方式，本文介绍一种环保型保温降噪夹芯板的处理方式。以陕京二线榆林压气站压缩机厂房为例，分析并探讨了压缩机厂房的降噪设计、环境影响等。关键词：压缩机厂房；吸声；隔声；降噪；文章编号： 文献标识码：B0 前言在陕京二线榆林压气站压缩机厂房的建筑设计中，采用了称之为环保型保温降噪夹芯板（亦称平板式消声器）的建筑降噪处理方式，根据实测结果，厂房内噪声不超过90dB；厂界噪声值白天不超过65dB；满足了国家相关规范要求。建成后实际使用效果较好，得到了使用单位及业内人士的肯定。1 降噪目标陕京二线榆林压气站压缩机厂房平面尺寸为48mX24m，内部并排放置两台压缩机（一用一备），单台运转时压缩机噪声值为115 dB左右，降噪实现的目标值：压缩机厂房内噪声强度值控制在90dB；压缩机厂房内部综合降噪数字不小于多少20dB；厂界噪声控制在昼间65dB、夜间55dB。2 压缩机厂房的降噪设计2.1结构选型20世纪90年代以来，国内外钢结构建筑的发展十分迅速，尤其是轻钢结构在工业厂房的建设中应用更是迅猛，该结构的压缩机厂房通常采用H形钢作为梁柱，以C形或Z形轻钢作檩条，屋面和墙面围护采用单层或夹芯压型钢板，夹芯板内部充填岩棉、玻璃丝棉等做保温层，以其建筑周期短、适应性强、外表美观、易维护等优点，在国内外发展很快。但从降噪效果来讲，普通轻钢结构压缩机厂房只靠很薄的（厚度0.5mm0.8mm）内外彩钢板来实现隔声作用，综合隔声降噪量仅为1015dB(A)，即使用加厚夹芯材料的方法来提高普通彩板结构的降噪量，收效也是甚微的，无法实现对压缩机运行时产生的高强度工业噪声进行有效的隔声与降噪。综合考虑，设计中压缩机厂房采用新型外墙材料，以及把风机与压缩机组隔离，单独在厂房两角设立全封闭风机房，这样有效的减少了风机与压缩机混响噪声。2.2降噪原理多年来，普通轻钢结构压缩机厂房无法实现环保达标一直是困扰环保界的一个重大课题。天然气压缩机组运行时将产生宽频带高强度的工业噪声，单一采用一种降噪技术，是无法实现复杂工况降噪的，必须将吸声、隔声、阻尼与减振等降噪技术高效复合，才能实现天然气压缩机厂房的高效降噪。环保型保温降噪夹芯板正是基于这种理论进行设计的，经过数年研究与实践，将先进的综合降噪技术应用到普通轻钢结构压缩机厂房的结构上，为实现环保达标提供了强有力保障。首先来了解一下它的降噪原理：吸声是指声波撞击到材料表面后能量损失的现象，吸声原理是声波沿着材料内部孔隙深入材料内部，与材料发生摩擦作用将声能转化为热能。所以一般的吸声材料都有大量孔隙，而且孔隙之间互相连通，如离心玻璃棉、岩棉、矿棉、植物纤维等。隔声是指声波被材料隔绝或阻挡的现象, 隔声原理是利用密实的材料减弱声能的透射，从而阻挡声音的传播，因此隔声材料就不能如同吸声材料那样多孔、疏松、透气，相反，它的材质应该是重而密实的，如钢板、铅板、砖墙等材料。材料吸声和材料隔声的区别在于，材料的吸声着眼于声源一侧反射声能的大小，目标是反射声能要小。材料隔声着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小，目标是透射声能要小。吸声能力一般用吸声系数表示，而隔声能力用隔声量来体现。在压缩机厂房的降噪设计中既要求控制室内噪音，也要求室外噪音达标，因此必须选择良好的吸声和隔声材料才能达到降噪的目的。在工程中常使用降噪系数NRC粗略地评价在语言频率范围内的吸声性能，一般认为NRC大于等于0.2的材料被认为是吸声材料，NRC小于0.2的材料是反射材料，而大部分反射材料被运用于隔声。如5cm厚的24kg/m的离心玻璃棉的NRC可达到0.95，属于非常好的吸声材料；而3mm厚的7.8g/cm的钢板，其隔声量可达25dB左右，是比较好的隔声材料。此次降噪设计中采用的环保型保温降噪夹芯板也充分利用了这两种材料的良好吸隔声性能。图1是环保型保温降噪夹芯板的构造示意。环保型保温降噪夹芯板由以下几种材料组合而成（由内向外）：铝孔板、离心玻璃棉、阻尼胶和钢板。以下是环保型保温降噪夹芯板各组成部分的作用和降噪原理：图1 环保型保温降噪夹芯板 铝孔板：该层为平板消声器的结构层，主要对离心玻璃棉起支撑和固定作用， 15%的穿孔率保证了噪声能够穿过此板的透声孔传至环保型保温降噪夹芯板的核心降噪层。 离心玻璃棉：离心玻璃棉是一种降噪系数超过0.95的超细玻璃纤维，是该环保型保温降噪夹芯板的核心降噪层之一，主要起吸声作用。当高强度工业噪声穿过铝孔板传至该处时，声音与材料发生摩擦作用，声能转化为热能，声能大大衰减。 阻尼胶：阻尼胶是一种很好的隔热减震粘合剂，在离心玻璃棉和钢板之间主要起粘接的作用，同时因为它的良好减震性能可以减弱噪声引起的钢板和离心玻璃棉的震动，从而起到阻尼降噪的作用。 钢板：厚度为3mm的钢板主要起隔声作用，也是该平板消声器的核心降噪层之一，重而密实的材料特性使其隔声量达到25dB左右，是环保型保温降噪夹芯板降噪的最后一道屏障，也是工业噪声对外达标排放的关键材料。该技术的另一大特点是：避免了噪声在室内的混响作用。普通的压缩机厂房，噪声源发出的声音遇到墙面、棚顶，都会发生反射现象，当压缩机运行时，人们听到的噪声除了直达噪声外，还可以听到由这些表面多次来回反射而形成的反射声，即混响声，所以一般室内噪声比室外噪声高35dB。厂房内彩钢护面板采用穿孔型，每个孔与其在背后所占有的空气层体积，形成共振吸声器，再进入综合降噪体吸声降噪层进行吸声降噪，可大大降低混响声，综合吸声降噪值可达35dB(A),有效保护工作人员的身心健康。考虑到建造厂房的经济性，以及把墙体和屋面作为泄爆措施，所以在设计中控制了墙体每平米的重量，这也就限制了作为隔声材料的钢板的厚度，而使该平板消声器的降噪作用只能达到国家要求的达标排放而不能完全杜绝噪声的外传。2.3特殊措施在整个压缩机厂房的降噪设计中，还有其他几个措施也起到了至关重要的作用。其一就是从根本上控制室内的噪声源，压缩机在正常工作状态下的噪声是115 dB左右，如果不采取任何措施的话，光靠平板消声器的降噪作用既不能达标排放也会给室内的操作人员造成身体伤害，所以榆林压气站工程的压缩机本身就带有隔音罩，让室内的噪音控制在90dB以下。其二就是压缩机厂房门窗的合理设计。众所周知，门窗是噪音向外扩散的重要路径，在榆林压气站压缩机厂房设计中，墙体上没有设置窗户，只在厂房屋面设置了采光带（通风设计为强制机械通风）；厂房的大门和小门都采用隔声门，隔声门的隔声降噪值为：2025dB。 3应用效果3.1规范要求工业企业噪声控制设计规范GBJ87-85中规定生产车间及作业场所噪声不超过90dB（每天连续接触噪声8小时）；规定厂界噪声值白天不超过65dB，夜间不超过55 dB。3.2 测量数据3.2.1压缩机厂房单体测量厂房内为一用一备两台压缩机机组，所测噪声值均未超过90dB（测量点位及数值见图2）。以离厂房外墙1m距离进行测量，所测噪声值小于82dB（测量点位及数值见图2）。而厂房外所测噪声值均是在有外界噪声情况下测量，所测数值不完全代表压缩机厂房实际所产生的噪声。经过对操作人员的了解，除检修日外，每天操作人员在厂房内工作的时间只有0.5h。根据规范工业企业噪声控制设计规范GBJ87-85中表2.0.1的注释对于工人每天接触噪声不足8h的场合，可根据实际接触噪声时间，按接触时间减半噪声限制值增加3dB的原则，确定其噪声限制值。因此根据实际情况，榆林压气站压缩机厂房噪声控制值可提高到102dB。由现场实际测量的数据可以看出，压缩机厂房的降噪措施能达到设计要求。如厂房内两台压缩机同时运转时，能否达到设计要求尚待测试。图2压缩机测点平面图3.2.2设备噪声测量厂界噪声是各种设备所产生的综合噪声，不仅仅是压缩机厂房单独产生的。除此之，外噪声较大的装置还有空冷器和油冷器。距离空冷器1m所测噪声值见图3，油冷器距离1m所测噪声值为81.8 dB。图3空冷器测点平面图L 3.2.3厂界噪声测量在多种噪声背景下所测厂界噪声值见附图4，围墙以内噪声值最大达到76.7dB（在靠近空冷器围墙处测量），因此在噪声最大位置的围墙上设置了隔声屏（位置见图4）。为确定噪声对周边居民是否存在影响，还对厂外10m20m范围内进行了定点测量，所测噪声值见附图4。围墙外综合噪声值均低于65dB，而现场站周边居民最近点有200m左右，因此场站内所产生噪音对周边居民无影响。因此，所测厂界噪声值均能达到工业企业厂界噪声标准（GB12349-90）白天噪声值的要求。夜间对各点进行了测量，测量值均低于规范要求的55dB。图4总平面测点图4结论通过对压缩机厂房的降噪处理，压缩机噪音得到了明显的降低，达到了规范要求。压缩机厂房的降噪取得的成功也对以后工业厂房降噪等环保治理提供了很好参考。参考文献：1 GB 1234890，工业企业厂界噪声标准S2 GBJ 87-85，工业企业噪声控制设计规