大型天然氣地下儲氣庫噪聲控制工程
工程關(guān)鍵詞:噪聲控制
工程名稱：大型天然氣地下儲氣庫噪聲控制工程
工程所屬單位：
技術(shù)提供: 北京世紀(jì)靜業(yè)噪聲振動控制技術(shù)有限公司
1. 工程概況
天然氣地下儲存是天然氣管道輸送系統(tǒng)的重要組成部分，主要作用是天然氣輸送季節(jié)調(diào)節(jié)和國家戰(zhàn)略儲備，主要聲源是大型天然氣壓縮機(jī)和空冷器。壓縮機(jī)的工作是將天然氣加壓注入深層地下鹽穴進(jìn)行儲存，工作壓力非常高，產(chǎn)生非常劇烈噪聲，同時(shí)散發(fā)大量熱量。
本儲氣庫壓縮機(jī)噪聲聲功率級最高達(dá)125dB(A)，3臺壓縮機(jī)需要的風(fēng)量為24萬m3/h；空冷器噪聲聲功率級為85dB(A)，3臺空冷器總風(fēng)量為272萬m3/h?？绽淦魑挥趬嚎s機(jī)廠房一側(cè)，直接安裝于地面，高4.5m。
噪聲控制目標(biāo)為《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348－90)I類廠界標(biāo)準(zhǔn)，即廠界處噪聲等效聲壓級Leq白天不得超過55dB(A)，夜間不超過45dB(A)。設(shè)計(jì)時(shí)按照廠界Leq不超過45dB(A)原則進(jìn)行。
2. 聲源與難點(diǎn)分析
本工程的主要聲源是天然氣壓縮機(jī)和配套的空冷器。壓縮機(jī)的高噪聲是由天然氣發(fā)動機(jī)及其帶動的壓縮機(jī)發(fā)出的噪聲，根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)壓縮機(jī)聲功率級高達(dá)125 dB(A)。壓縮機(jī)的主要噪聲為空氣動力性噪聲、機(jī)械性噪聲、管道振動噪聲等疊加而成，其噪聲具有頻帶寬、低頻聲強(qiáng)的特性。
表1為一同規(guī)格壓縮機(jī)和空冷器的噪聲現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，測點(diǎn)距離機(jī)器約1m。從測量結(jié)果可以看出，壓縮機(jī)與空冷器在全頻帶上都具有很強(qiáng)烈的噪聲，進(jìn)行噪聲控制設(shè)計(jì)時(shí)必須全頻帶的進(jìn)行降噪處理。
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本工程的最大難點(diǎn)噪聲聲源強(qiáng)、體積巨大、距離廠界很近，而所要求的通風(fēng)量又非常巨大，如何協(xié)調(diào)噪聲控制與通風(fēng)設(shè)計(jì)是本工程成敗的關(guān)鍵。
3. 噪聲控制設(shè)計(jì)
3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲設(shè)計(jì)
壓縮機(jī)廠房高11m，長40多米，而壓縮機(jī)廠房距廠界最近直線距離僅為14m，因此可把壓縮機(jī)廠房視為一個(gè)面聲源。面聲源隨距離的衰減很緩慢，而壓縮機(jī)廠房與廠界距離又非常近，因此噪聲隨距離的衰減可忽略，設(shè)計(jì)時(shí)把噪聲隨距離的衰減量作為設(shè)計(jì)安全余量處理。室內(nèi)進(jìn)行吸聲處理后，經(jīng)計(jì)算噪聲聲壓級約為105dB(A)，而噪聲控制目標(biāo)要求廠界處噪聲不大于45dB(A)，因此壓縮機(jī)廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔聲量至少為60dB。
壓縮機(jī)采用天然氣發(fā)動機(jī)提供動力，壓縮機(jī)處理的也是天然氣，為減少天然氣泄漏引發(fā)爆炸所產(chǎn)生的損失，壓縮機(jī)廠房圍護(hù)結(jié)構(gòu)面密度不得超過200kg/m2，因此不能采用重型的隔聲圍護(hù)結(jié)構(gòu)。
本設(shè)計(jì)多層復(fù)合結(jié)構(gòu)做法，利用聲音穿透多層性質(zhì)相差很大的介質(zhì)時(shí)發(fā)生反射來提高墻體隔聲量。同時(shí)采用Z型龍骨代替常用的C型龍骨，可以改善組合隔墻的低頻隔聲性能。據(jù)清華大學(xué)建筑環(huán)境檢測中心的檢測數(shù)據(jù)，此隔聲結(jié)構(gòu)的計(jì)權(quán)隔聲量Rw=61dB，可滿足本工程隔聲的需要。此復(fù)合結(jié)構(gòu)墻體的面密度可控制在80kg/m2以內(nèi)，完全能夠滿足泄爆的要求。此種構(gòu)造做法曾在深圳大亞灣核電站建辦公室工程中應(yīng)用過，并獲得滿意效果。
門是隔聲的薄弱環(huán)節(jié)，單層隔聲門的隔聲量一般為30~45dB，無法滿足本工程的要求。因此本設(shè)計(jì)采用“聲閘”結(jié)構(gòu)，其中單層門的隔聲量為30dB，聲閘的綜合隔聲量可達(dá)60dB，可滿足壓縮機(jī)廠房隔聲的要求。
3.2壓縮機(jī)廠房通風(fēng)消聲
壓縮機(jī)廠房需要的通風(fēng)量為24萬m3/h，即相當(dāng)于24次/h的房間換氣次數(shù)。設(shè)計(jì)采用“下進(jìn)上排”的機(jī)械通風(fēng)方式，從壓縮機(jī)廠房東側(cè)墻上的進(jìn)風(fēng)消聲室進(jìn)風(fēng)，從壓縮機(jī)廠房屋頂排風(fēng)消聲室排風(fēng)，如圖2與圖3所示。進(jìn)風(fēng)采用2個(gè)進(jìn)風(fēng)消聲室，消聲室內(nèi)設(shè)置長3m的消聲片進(jìn)行消聲，設(shè)計(jì)消聲量為30dB(A)。排風(fēng)消聲采用長4m的消聲片，設(shè)計(jì)消聲量為40dB(A)。
3.3空冷器通風(fēng)消聲
3臺空冷器總風(fēng)量為272萬m3/h，所需風(fēng)量巨大；而空冷器間距非常小，空冷器之間通道寬度僅為6m，僅比空冷器風(fēng)機(jī)葉片直徑大1.5m。為保證足夠的通風(fēng)面積，空冷器周圍全部采用消聲片進(jìn)行通風(fēng)與消聲，空冷器頂部也采用消聲片圍護(hù)。氣流從底部的消聲片進(jìn)風(fēng)，從頂部的消聲片排出。對空冷器進(jìn)行消聲圍護(hù)后，廠界噪聲仍無法達(dá)到45dB(A)的要求，因此又在消聲圍護(hù)外4m處設(shè)計(jì)高6m的隔聲屏障，隔聲屏障內(nèi)側(cè)進(jìn)行吸聲處理?？绽淦鲄^(qū)通風(fēng)與消聲設(shè)計(jì)如圖4至圖6所示。
3.4 壓縮機(jī)減振措施
壓縮機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動會引起壓縮機(jī)廠房共振輻射噪聲，同時(shí)影響到壓縮機(jī)廠房的結(jié)構(gòu)與外界的建筑和設(shè)備，需要做好隔振處理。本工程采用隔振溝進(jìn)行隔振處理，隔振溝四周圍繞于壓縮機(jī)基座，采用高強(qiáng)度的聚苯材料填充。當(dāng)振動從基礎(chǔ)地層傳播到高強(qiáng)度的聚苯材料時(shí)，振動波由于傳播介質(zhì)的突變而被反射回去， 從而起到衰減振動傳播的作用。
4. 噪聲控制工程成果
儲氣庫噪聲控制工程完成后，廠界實(shí)測噪聲滿足《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12348－90)I類廠界標(biāo)準(zhǔn)的要求，達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目的。同時(shí)，機(jī)器運(yùn)行情況表明，噪聲控制措施對空冷器的通風(fēng)散熱性能并沒有產(chǎn)生負(fù)面影響；CFD模擬計(jì)算結(jié)果還表面噪聲控制措施具有一定的導(dǎo)流作用，能降低空冷器的熱風(fēng)“返混率”，提高空冷器的換熱效率。
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