1空分车间大型机组的噪声源分析

1.1 噪声分类及特征

某石化在空分车间的生产过程中，大型机组的噪声问题日益突出。为了有效地分析和解决这一问题，首先需要对噪声源进行系统的分类和特征分析。根据噪声的产生机制和来源，该空分车间的大型机组噪声源可分为以下几类：

机械振动噪声：该噪声是空分车间中最为常见的噪声源之一，主要来源于大型机组的旋转部件和传动装置。在设备运行过程中，机械部件之间的摩擦、碰撞及不平衡都会导致振动，从而产生噪声。具体特征包括：

频率范围广泛：机械振动噪声的频率通常较低，主要集中在20 Hz至1 kHz之间，这一频率范围对人耳的影响较大，容易引起听力疲劳和不适感。

气流噪声是由气体在管道、阀门、风机等设备中的流动引起的噪声。在空分车间，大型机组的气流噪声主要来源于空气压缩、输送和分离等工艺过程。其特征包括：

高频成分明显：气流噪声通常包含较高频率的成分，尤其是在高速气流通过狭窄通道或突变部件时，噪声的强度和频率会显著增加。

通过对空分车间大型机组噪声源的分类及特征分析，可以为后续的降噪措施提供依据，针对不同类型的噪声源制定相应的控制策略，提高员工的工作舒适度和生产效率。

1.2 噪声传播路径与影响因素

在空分车间内，大型机组的噪声不仅来源于设备本身的运行，还受到多种因素的影响，这些因素共同决定了噪声的传播路径和最终影响到操作人员的程度。噪声的传播影响因素主要有以下几个方面：

(1)设备类型与运行状态：

不同类型的空分设备在运行时产生的噪声特性不同。例如，压缩机、涡轮和泵等设备，其工作原理和结构设计决定了其噪声的频率和强度。此外，设备的运行状态(如负荷、速度等)也会影响噪声水平，设备在满负荷运行时通常会产生更大的噪声。

(2)环境因素：

车间的环境条件，如气温、湿度和空气流动等，也会影响噪声的传播。例如，高温和高湿度可能导致空气密度变化，从而改变声波的传播速度和衰减程度。同时，车间内的通风系统也可能引入或排除噪声，影响整体噪声水平。

(3)设备布局与隔声措施：

设备的布局设计对噪声的传播有直接影响。合理的设备布局可以减少噪声源之间的相互干扰，从而降低噪声的整体水平。此外，采用隔声材料和结构可以有效减少噪声的传播。

(4)维护与保养状况：

设备的维护和保养状况直接影响其运行效率和噪声水平。定期的维护可以确保设备的正常运转，避免由于磨损和老化导致的噪声增加。因此，建立有效的设备维护体系对于控制噪声具有重要意义。

空分车间内的大型机组噪声传播路径复杂，受多种因素的影响。了解噪声的传播路径及其影响因素，有助于制定更有效地降噪措施，提高员工的工作环境和生产效率。

1.3 噪声强度测量与数据分析

该在空分车间的噪声管理中，噪声强度的测量是一个至关重要的环节。本节将详细介绍噪声强度测量的基本方法、设备选择、测量过程以及数据分析的步骤和结果。

噪声强度的测量通常采用声级计进行，声级计是一种用来测量声音强度的仪器，能够提供精确的分贝(dB)值。根据不同的测量需求，噪声测量方法主要包括以下几种：

1.4 噪声控制目标

根据GB 50087—2013《工业企业噪声控制设计规范》中表3.0.1规定：车间内噪声优化治理完成后按照外操人员的巡检路线为参考，噪声应降至连续接触噪声8 h等效A声级85 dB(A)以下。依据《工业企业噪声控制设计规范》GB 50087-2013中3.5.3内容要求,通过LEX,8 h计算规格化每周工作5天(40 h)接触的噪声强度的等效连续A计权声级用公式如下:

式中：LEX.W为每周平均接触值；LEX.8h为一天实际工作时间内接触噪声强度规格化到工作8 h的等效声级；n为每周实际工作天数。

2空分装置工艺流程及主要噪声源分析

2.1 空分装置噪声来源分析

本项目所使用空分设备为西门子公司设计、制造，采用的配套一拖二机组为汽轮机SST-600 (HNK50/80)、空压机STC-GV(200-3)、增压机STC-GV(20-4-H)。功率为61 938 kW,恒转速为4 504 r/min。汽轮机为全凝式汽轮机，配套双良的空冷器，空压机为3级压缩2级冷却出口压力为0.46 MPa, 增压机为4级压缩4级冷却出口压力为4.9 MPa。

空分车间是动设备较多的车间，是一个综合的噪声源，主要包括：空气动力噪声、机械运转噪声、电磁噪声等。其中空压机噪声类型示意图如图1所示：

图1 空压机噪声类型示意图

2.2 现场噪声实测描述

现场空分机组分三层布置，其中第一层为油站等辅助设备；第二层为冷却器等设备；第三层为空压机、汽轮机及增压机设备。三层设备之间由管道连接。现场针对噪声较大设备进行了噪声测试结果如下：

2.2.1 空压机与冷却器连接管道噪声

由测试结果可知，空分车间噪声主要来源为空压机、冷却器以及空压机与冷却器间连接管道，其中尤以管道噪声最大，现场测试管道噪声呈现宽频特性，其各倍频段噪声值如下：

表1 现场噪声测试位置及噪声数值统计表

管道噪声峰值频率为1 000 Hz, 且主要集中在63 Hz至4 000 Hz之间，为典型的管道气流噪声叠加回转机械本体振动噪声的表现。

2.2.2 空压机本体噪声

空压机本体噪声是仅次于管道噪声的次高噪声源，其各倍频段噪声值如下：

图3 空压机本体噪声倍频带数据图

空压机本体噪声峰值也在1 000 Hz, 与管道噪声特性基本一致，其主要噪声值为回转机械本体振动噪声。

2.2.3 冷却器本体噪声

冷却器噪声也是主要噪声源之一，其最大值位置各倍频段噪声值如下：

图4 冷却器本体噪声倍频带数据图

由倍频带数据可知，冷却器的峰值频率也在1 000 Hz, 相对于空压机本体及管道的噪声特性，其低频成分更为明显。

3机组降噪方案

3.1 加分体式噪声治理方案

3.1.1 空压机与冷却器间管道级其他高噪声管道治理方案描述

空压机与冷却器间管道为噪声最为突出的部位，该区域管道均为圆管，相对比较规则，因此考虑对该部分管道进行阻尼隔声包扎，隔声包扎采用阻尼吸隔声结构，内侧为隔声层，外侧为消声层已达到要求的隔声量。管道消音结构如图5所示。

图5 管道紧身封闭截面图

隔声包扎采用阻尼吸隔声结构，整体降噪量IL≥25 dB,可满足该位置管道的降噪需求。其中法兰位置采用双层扣槽填充玻璃棉包的方式进行降噪处理，扣槽采用镀锌钢板制作，并贴附阻尼采用，整体隔声量与管道包扎的隔声效果匹配。

现场踏勘确认增压机与冷却器连接管道，增压机至膨胀机管道等噪声值均较高，应相应采取阻尼隔声包扎措施。

图6 管道法兰、阀门、焊接缝处紧身封闭节点图

3.1.2 空压机本体噪声治理方案

该空压机为整体齿轮式离心压缩机，其主要为机内机械构件及介质产生噪声透过壳体传播噪声，该部分主要分为本体及进气管道。本项目进气管道周围无上人平台，无法对进气管道进行测试，但其他类似项目数据显示，该管道噪声与空压机其他管道基本一致，因此建议将该管道进行阻尼隔声包扎处理。空压机本体布置相对规律，且周边无太多障碍存在，因此可考虑设置隔声罩的方案进行噪声控制。因为设备本体可能存在检修要求，因此隔声罩采用紧身设计，多段拼装的形式，实现快速拆装。如因检修需要无法设置隔声罩，建议可采用本体阻尼隔声包扎+隔声夹克的方式进行降噪。

(1)隔声罩降噪方案

隔声罩板体采用金属板复合超构隔声板的形式，并在适当位置设置法兰连接接口，实现开速拆装的效果。隔声罩安装位置如图7所示：

图7 隔声罩安装位置示意图

隔声罩采用钢结构进行支撑，我保证壳体散热需求，可增加消声进排风措施，即在隔声罩下部增加进风消声百叶，上部增加排风管道，并设置排风风机，实现强制通风散热。根据隔声罩尺寸及通风散热设计要求，按照每小时换气次数40次进行计算：

按照计算公式：V=8.7×5.8×5=252.3 m3,为满足换气要求通风量Q=20×V=5 046 m3/h, 则选用风机风量Q>6 000 m3/h即可满足现场散热需求。

(2)隔声夹克包扎方案

压缩机本体外形为不规则形状，建议对缸体、变速器、连接法兰等位置采用隔声夹克进行包扎。隔声夹克部分采用双面铁氟龙布，内夹阻尼板和气凝胶填充材料的阻尼降噪结构，使用搭扣式连接带和魔术贴进行拼装。隔声夹克安装效果：

一般情况下，压缩机进出口管道接口位置振动较为剧烈，且容易辐射较大的噪声，建议采用包扎方式的同时针对压缩机进出口位置设置粒子阻尼贴片或贴附阻尼材料的方式进行减振降噪，消除壳体振动辐射的噪声。

3.1.3 冷却器噪声治理方案

冷却器部分噪声比较突出，且冷却器相对为比较规则的圆柱形，因此建议对冷却器进行阻尼隔声包扎，包扎节点同管道包扎节点，降噪量IL≥25 dB。

3.2 机组降噪效果分析

该空分装置机组采取综合降噪措施后，机组平台各部位噪声数值明显降低，降噪措施前后现场噪声测试位置噪声数值对比表如表2所示。

表2 现场噪声测试位置降噪效果统计表

4结论

通过对该空分装置空压机本体、连接管道、增压机本体、汽轮机本体采取综合降噪措施，使该空分装置大型机组噪声值大幅下降，不但改善了员工的工作环境，提升了员工健康水平，同时也为企业提高生产效率提供科学依据和实践指导。

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