大型天然氣地下儲氣庫噪聲控制工程
工程關鍵詞: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：
技術提供: 北京世紀靜業噪聲振動控制技術有限公司
1. 工程概況
天然氣地下儲存是天然氣管道輸送系統的重要組成部分，主要作用是天然氣輸送季節調節和國家戰略儲備，主要聲源是大型天然氣壓縮機和空冷器。壓縮機的工作是將天然氣加壓注入深層地下鹽穴進行儲存，工作壓力非常高，產生非常劇烈噪聲，同時散發大量熱量。
本儲氣庫壓縮機噪聲聲功率級最高達125dB(A)，3臺壓縮機需要的風量為24萬m3/h；空冷器噪聲聲功率級為85dB(A)，3臺空冷器總風量為272萬m3/h。空冷器位于壓縮機廠房一側，直接安裝于地面，高4.5m。
噪聲控制目標為《工業企業廠界噪聲標準》(GB 12348－90)I類廠界標準，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)。設計時按照廠界Leq不超過45dB(A)原則進行。
2. 聲源與難點分析
本工程的主要聲源是天然氣壓縮機和配套的空冷器。壓縮機的高噪聲是由天然氣發動機及其帶動的壓縮機發出的噪聲，根據廠家提供的數據壓縮機聲功率級高達125 dB(A)。壓縮機的主要噪聲為空氣動力性噪聲、機械性噪聲、管道振動噪聲等疊加而成，其噪聲具有頻帶寬、低頻聲強的特性。
表1為一同規格壓縮機和空冷器的噪聲現場實測數據，測點距離機器約1m。從測量結果可以看出，壓縮機與空冷器在全頻帶上都具有很強烈的噪聲，進行噪聲控制設計時必須全頻帶的進行降噪處理。
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本工程的最大難點噪聲聲源強、體積巨大、距離廠界很近，而所要求的通風量又非常巨大，如何協調噪聲控制與通風設計是本工程成敗的關鍵。
3. 噪聲控制設計
3.1 圍護結構隔聲設計
壓縮機廠房高11m，長40多米，而壓縮機廠房距廠界最近直線距離僅為14m，因此可把壓縮機廠房視為一個面聲源。面聲源隨距離的衰減很緩慢，而壓縮機廠房與廠界距離又非常近，因此噪聲隨距離的衰減可忽略，設計時把噪聲隨距離的衰減量作為設計安全余量處理。室內進行吸聲處理后，經計算噪聲聲壓級約為105dB(A)，而噪聲控制目標要求廠界處噪聲不大于45dB(A)，因此壓縮機廠房圍護結構隔聲量至少為60dB。
壓縮機采用天然氣發動機提供動力，壓縮機處理的也是天然氣，為減少天然氣泄漏引發爆炸所產生的損失，壓縮機廠房圍護結構面密度不得超過200kg/m2，因此不能采用重型的隔聲圍護結構。
本設計多層復合結構做法，利用聲音穿透多層性質相差很大的介質時發生反射來提高墻體隔聲量。同時采用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。據清華大學建筑環境檢測中心的檢測數據，此隔聲結構的計權隔聲量Rw=61dB，可滿足本工程隔聲的需要。此復合結構墻體的面密度可控制在80kg/m2以內，完全能夠滿足泄爆的要求。此種構造做法曾在深圳大亞灣核電站建辦公室工程中應用過，并獲得滿意效果。
門是隔聲的薄弱環節，單層隔聲門的隔聲量一般為30~45dB，無法滿足本工程的要求。因此本設計采用“聲閘”結構，其中單層門的隔聲量為30dB，聲閘的綜合隔聲量可達60dB，可滿足壓縮機廠房隔聲的要求。
3.2壓縮機廠房通風消聲
壓縮機廠房需要的通風量為24萬m3/h，即相當于24次/h的房間換氣次數。設計采用“下進上排”的機械通風方式，從壓縮機廠房東側墻上的進風消聲室進風，從壓縮機廠房屋頂排風消聲室排風，如圖2與圖3所示。進風采用2個進風消聲室，消聲室內設置長3m的消聲片進行消聲，設計消聲量為30dB(A)。排風消聲采用長4m的消聲片，設計消聲量為40dB(A)。
3.3空冷器通風消聲
3臺空冷器總風量為272萬m3/h，所需風量巨大；而空冷器間距非常小，空冷器之間通道寬度僅為6m，僅比空冷器風機葉片直徑大1.5m。為保證足夠的通風面積，空冷器周圍全部采用消聲片進行通風與消聲，空冷器頂部也采用消聲片圍護。氣流從底部的消聲片進風，從頂部的消聲片排出。對空冷器進行消聲圍護后，廠界噪聲仍無法達到45dB(A)的要求，因此又在消聲圍護外4m處設計高6m的隔聲屏障，隔聲屏障內側進行吸聲處理。空冷器區通風與消聲設計如圖4至圖6所示。
3.4 壓縮機減振措施
壓縮機工作時產生強烈振動會引起壓縮機廠房共振輻射噪聲，同時影響到壓縮機廠房的結構與外界的建筑和設備，需要做好隔振處理。本工程采用隔振溝進行隔振處理，隔振溝四周圍繞于壓縮機基座，采用高強度的聚苯材料填充。當振動從基礎地層傳播到高強度的聚苯材料時，振動波由于傳播介質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，廠界實測噪聲滿足《工業企業廠界噪聲標準》(GB 12348－90)I類廠界標準的要求，達到預期設計目的。同時，機器運行情況表明，噪聲控制措施對空冷器的通風散熱性能并沒有產生負面影響；CFD模擬計算結果還表面噪聲控制措施具有一定的導流作用，能降低空冷器的熱風“返混率”，提高空冷器的換熱效率。
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