相国寺储气库大功率压缩机组噪声产生与控制技术研究

张明鑫，熊中琼，贾荷香

（1.西南油气田分公司储气库管理处，重庆 401147；2.正升环境科技有限公司，四川 成都 630031）

相国寺储气库大功率压缩机组噪声产生与控制技术研究

张明鑫1，熊中琼1，贾荷香2

（1.西南油气田分公司储气库管理处，重庆 401147；2.正升环境科技有限公司，四川 成都 630031）

相国寺储气库共安装有8台大功率的天然气压缩机组，压缩机组噪声的控制成为储气库建设的一大难题。本文从大功率往复式天然气压缩机噪声产生、传播等特性对噪声源进行了分析研究，结合相国寺储气库的现场环境条件，采用压缩机降声房和矩阵式消声器相结合的降噪措施。利用CadnaA声学预测软件对实施前后的声场进行了模拟预测，项目实施后，现场监测结果达到了预期的目标值。

储气库；大功率压缩机；中低频噪声；矩阵消声器

储气库是天然气管道输送系统的重要组成部分，现场主要的工艺设备包括8台4000 k W的大功率压缩机组，每台压缩机配套两台空冷器。大功率天然气压缩机工作压力高，工作时产生剧烈噪声。由厂家提供测试数据，压缩机噪声声功率级达100 dB(A)，空冷器噪声声功率级为88.5 dB(A)。按照国家标准要求，厂界噪声必须达到《工业企业厂界噪声标准》(G B 12348－90)Ⅱ类标准，即厂界处噪声白天≤60 dB(A)，夜间≤50 dB(A)。周边敏感点处噪声达到G B 3096—2008《声环境质量标准》2类标准，即白天≤60 dB(A)，夜间≤ 50 dB(A)。

1 噪声源分析

为更好的实现对噪声的有效控制，就必须对生产现场噪声源进行识别，分析各类噪声的特性及贡献值，再实施针对性的降噪措施。储气库天然气压缩机组主要噪声来源于天然气压缩机和配套的空冷器，下面将对噪声的产生及特性进行分析。

1.1 大功率天然气压缩机噪声源分析

相国寺储气库的天然气压缩机为电驱往复式压缩机，它的主要噪声由电机噪声和压缩机主机噪声叠加而成，其噪声的特点为噪声声级高、频带宽、低频突出、传播距离远、污染范围大。

（1）电机噪声。电机噪声包括电磁噪声，机械噪声和空气动力噪声。其中空气动力噪声是电机噪声的主要组成部分，它主要由风扇高速旋转的叶片噪声和风扇的冷却气流噪声组成，属于宽频噪声，占电机噪声的75%左右。（2）天然气压缩机主机噪声。天然气压缩机主机噪声包括机械噪声、空气动力噪声、进排气管道噪声等。主机噪声强度受机组的功率、工作压力、排气量及转速的影响较大，属于宽频噪声。

1.2 空冷器噪声源分析

空冷器中的风扇噪声为重要噪声源。风扇噪声分为旋转噪声和涡流噪声，前者是窄带噪声，后者是宽带噪声。从天然气压缩机及配套空冷器的频谱数据分析，天然气压缩机在全频带上都具有很强烈的噪声，而空冷器噪声在31.5～500 Hz频率段噪声最为严重，呈现较为明显的中低频特性。所以对天然气压缩机组进行噪声控制设计时必须进行全频带降噪处理，其中空冷器部分的噪声控制必须重点考虑对中低频噪声的降噪效果。

1.3 相国寺储气库治理前噪声辐射分布

利用CadnaA声学预测软件对相国寺储气库压缩机厂房及其周边区域进行了模拟，受压缩机与空冷器噪声影响，储气库所有厂界噪声均超过《工业企业厂界噪声标准》(G B 12348－90)Ⅱ类标准限制，其中西厂界距离压缩机空冷器最近，最高噪声值为84.5 dB（A）；敏感点噪声超过《声环境质量标准》2类标准夜间噪声值，噪声值为53.4 dB（A）。

2 噪声控制技术研究

经过对噪声源的分析，主要噪声源是天然气压缩机组和配套的空冷器。其中天然气压缩机组噪声是全频段噪声，高、中、低频均比较突出，如何有效地降低此类噪声同时又不影响机组正常运行的各项性能指标，是天然气压缩机噪声综合治理的难点之一。空冷器的噪声主要为中、低频段，对于通风散热设备如何在保证换热效率的前提下减小噪声辐射，也是噪声控制的另一个难点。

2.1 天然气压缩机组本体降噪技术

目前天然气压缩机本体降噪最常见的有三种技术，一是声屏障技术；二是降声罩技术；三是降声房技术。通过对三种技术的噪声量、通风散热、实施成本、检修维护、安全防爆5项条件进行对比分析，降声房技术更满足现场要求。

2.2 空冷器降噪技术

目前在中、低频具备较好消声性能的有片式和矩阵两种阻性消声器，其中矩阵式消声器较片式消声器在中、低频的消声性能更好，同时因其通风面积更大，因此阻力损失比传统片式要小，更有利于保证机组的通风换热性能。综合考虑后，为满足进、排气消声器的插入损失≥26 dB，总阻力损失≤19.15 P a的要求，采用矩阵消声器（进气）与片式消声器（排气）结合的方式。储气库大功率压缩机组噪声控制技术研究的结果是采用天然气压缩机降噪厂房+空冷器进气（矩阵）消声器+排气（片式）消声器的噪声控制技术。

3 噪声控制措施

3.1 天然气压缩机组的噪声控制措施

压缩机厂房东、西两侧距离厂界直线距离20米。如此短距离噪声的衰减可以忽略，如果把厂房视为声源，天然气压缩机组的噪声最高可达100 dB(A)，《工业企业厂界噪声标准》(G B 12348－90)Ⅱ类标准要求夜间厂界噪声≤50 dB(A)，所以压缩机厂房的隔声量必须超过50 dB。通过综合考虑，相国寺储气库拟采用全封闭式、高隔声量的吸隔声构造厂房，对厂房内的8台电驱往复式压缩机组进行噪声控制。包括压缩机降噪厂房的墙体结构、屋面结构、进排风消声器、空冷器的进排风消声器、导流消声围罩等设计。

（1）压缩机降噪厂房墙体结构设计。对厂房墙体设计标准化生产的吸隔声模块结构，墙体结构由双层吸隔声模块构成，两层模块之间有一定厚度的空气层，在吸隔声模块外安装岩棉夹芯板，在增加隔声量的同时，还可做外装饰墙体板使用。单层吸隔声模块检测Rw为36 dB，组合后墙体隔声量≥54 dB。（2）压缩机降噪厂房屋面结构设计。压缩机降噪厂房屋面采用单板+阻尼板+100 mm厚吸隔声模块。通过模拟屋面总体隔声量≥45 dB。（3）压缩机降噪厂房进、排风消声器设计。厂房通风换热采用后墙强制排风+前墙自然进风+屋面事故通风方式。厂房前后墙分别安装进、排风消声器。通过模拟，现场进、排气消声器消声量≥25 dB。（4）压缩机降噪厂房大、小隔声门设计。厂房降噪大门也采用与厂房墙体相同的吸隔声模块结构，考虑降噪大门作为点声源的噪声衰减特性，通过模拟，厂房降噪大门隔声量≥40 dB。厂房安全逃生小门朝向厂界，单一隔声门会影响厂界降噪效果，针对实际情况，对安全逃生门处设置声闸构造，以保证降噪厂房总体降噪量要求，其隔声量≥40 dB。

3.2 空冷器的噪声治理措施

（1）空冷器进、排风消声器设计。空冷器的进、排风消声器的通流面积越小，消声效果越好，但阻力也越大。为保证消声量恰好，同时阻力＜50 P a的要求，根据软件预测，空冷器进、排气口需消声量≥25 dB，再加上距离衰减，才能确保厂界噪声达标。空冷器进气消声器采用尺寸300×300×2700的矩阵式消声器，空冷器排气消声器采用传统的片式消声器，通过模拟，两种消声器的消声量≥25 dB。（2）空冷器导流消声围罩及隔声板设计。导流消声围罩设计在空冷器顶部排风口，另外每台空冷器之间安装有吸隔声板，通过模拟，两种装置的隔声量≥25 dB。

3.3 相国寺储气库治理后噪声辐射分布

当各项噪声控制措施实施后，再利用CadnaA声学预测软件对相国寺储气库压缩机厂房及其周边区域进行了模拟，储气库所有厂界噪声均满足《工业企业厂界噪声标准》(G B 12348－90)Ⅱ类标准要求；敏感点噪声值满足《声环境质量标准》2类标准。

4 噪声控制效果

相国寺储气库大功率天然气压缩机组在完成各项噪声控制措施后，对厂界进行了实测，监测结果如下：现场监测在1～8#机组全部运行负载的工况下进行，昼间噪声范围在36.7～56.7 dB(A)之间，夜间噪声范围在38.6～55.8 dB(A)之间。昼间厂界噪声值均低于60 dB(A)，满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》中要求的2类标准，夜间厂界噪声西厂界超标5.8 dB(A)。由于集注站周边200 m范围内无居民、学校、医院等环境保护目标，通过对周边200 m外2处环境敏感点进行噪声监测，昼、夜环境噪声值均满足G B 3096－2008《声环境质量标准》中要求的2类标准，厂界噪声超标不会导致噪声扰民。

5 结语

（1）针对大功率的天然气压缩机组噪声利用降噪厂房技术，同时兼顾机组的通风散热及泄爆要求进行噪声治理是可行的。（2）压缩机配套的大型空冷器利用进排风安装矩阵及片式消声器结合的技术，既满足了机组换热背压的要求，同时又降低了噪声辐射，经实际运行证明该治理技术是可行的。（3）矩阵式进风消声器的技术研究对空冷器低频噪声的治理是有效的，保证了敏感点噪声达标。（4）本项目中的空冷器进、排气消声器的中、低频降噪效果与声源的频率匹配度有偏差，后续还需有针对性的研究特定环境下大型空冷器消声器的声学性能，包括对声学材料、声学结构以及流场变化等进行分析研究，以获得更好的中、低频降噪效果。

[1]马大猷.噪声与振动控制手册[M].2002.

[2]G B 12348.工业企业厂界环境噪声排放标准.[S].2008.

[3]G B 3096.声环境质量标准[S].2008.

[4]张海亮. 大型天然气地下储气库噪声控制工程[C].2007.全国环境声学学术讨论会论文集.

T B 535

：A

：1671-0711（2017）12（下）-0030-02