海洋石油CEP 平台生活楼噪声控制可行性研究

杨永波

（中海油能源发展股份有限公司，北京 100010）

噪声作为海洋石油作业平台存在范围最广、潜在危害较大的职业病危害因素，对作业人员的舒适性、工作效率及安全等产生不良影响[1-3]，同时由于其直接致病性较弱，也是最容易被忽略的职业病危害因素。著名的噪声学专家Kryter 指出[4]，噪声对身体的不利影响已远远超过单纯的听力损失，高噪声环境将直接导致职业紧张心理，严重影响作业人员的精神和行为。

本文通过对海上石油平台噪声现状进行全方位检测，从噪声和振动源、空气声和固体声的传播、建筑结构和材料等方面进行综合分析，识别噪声源及噪声传播途径，为改善海上平台生活区声环境质量，降低噪声对人员的危害和影响，及海洋石油新平台生活楼设计提供噪声问题解决支持和依据。

1 实验仪器及数据测量

此实验，所使用到的仪器包括噪声频谱分析仪RION NA-28（精度Ⅰ级）；BSWA 801（精度Ⅰ级）、多通道振动信号分析仪INV3018C（24 位）、便携式测振仪TV500。在符合测试条件下，对三个海上CEP 平台进行了生活区噪声与振动的测试、声源识别。噪声测点及数值（包括频谱）约2300 组，振动测点及数值（包括频谱）：约880 组。

2 CEP 平台生活楼噪声现状与分析

根据平台生活区环境噪声数值统计分析，CEP 平台生活楼各房间的噪声值分布如表1 所示。

表1 CEP 平台生活区宿舍环境噪声水平统计

宿舍作为平台人员休息场所，噪声值的高低对休息质量有着重要的影响，对宿舍内的噪声水平进行详细的分析发现，其中近50%的房间噪声值在45～55 dBA 之间。另外，生活区内环境噪声各层走廊、无线电室、洗衣间、吸烟室等公共空间噪声水平均超过55 dBA，办公室及会议室环境噪声低于接近55dBA。

各平台噪声设备基本相同、平台结构及生活楼建造材料结构的相似性，在噪声的传播原理以及阻隔功能上的相似性，得出结论基本一致，并互相佐证。鉴于此因素，本文选择CEP3 平台进行详细阐述。

3 宿舍内环境噪声源及路径分析

3.1 生产区噪声对生活区影响预测与分析

根据现场对CEP3 平台的声源设备及声场测试结果，平台生产区主要噪声源设备如表2 所示。

表2 海上作业平台生产区主要设备噪声数值表

海上作业平台生产区的主要设备噪声水平较高，尤其是功率较大的压缩机、注水泵和外输泵。这些设备也是平台生产区的主要噪声源，对周围环境噪声影响最大，特别是位于上甲板的透平发电机，和生活楼处于同一甲板层，距离较近，是生活区外围噪声的主要贡献源。从噪声设备的噪声频谱图上可以看出，设备噪声呈现宽频带特性。与生活楼同一甲板层的透平发电机，其噪声频谱中中低频段噪声相对较高。（图2-7）

图2 透平发电机典型噪声频谱图

图1 CEP3 上甲板平面图

图3 天燃气压缩机典型的噪声频谱图

图4 注水泵典型的噪声频谱图

图5 CEP3 平台上甲板噪声分布云图（3D）

根据噪声污染综合预评价法（包括公式计算预评价、计算机模拟预评价、类比分析预评价）原理，采用的是国际先进的CadnaA 和SoundPLAN 噪声模拟分析软件，对CEP3 平台上甲板透平发电机噪声场分布进行了数值计算分析。通过数值计算分析对声场进行评价，分析上甲板噪声现状，生产区噪声源对生活区声环境的影响预测结果如表3。

表3 上甲板生产区噪声源对生活区噪声贡献统计表

3.2 宿舍建筑隔声分析

根据隔声构件（墙体、窗户、门等）隔声量经验计算公式，结合生活楼建筑结构材料，可理论计算出宿舍建筑构件的隔声量。

3.2.1 针对窗户单层匀质构件，综合考虑构件的劲度、吻合效应、阻尼和边界条件的影响，隔声量计算的经验公式为：

图6 上甲板噪声分布2D 云图（1.2 米高）

图7 噪声测点布置示意图

R=16lgM+14lgf－29

100～3150Hz 的平均隔声量（dB）经验公式为：

R=16lgM+8(M≥200kg/m2)

R=13.5lgM+14(M＜200kg/m2)

结合平台相关设计资料，据此可计算得到平台上生活区窗户的平均隔声量在25～30 dB。

3.2.2 针对多层板构件（如墙体、门等）隔声量计算的经验公式为：

R=16lg[(M1+M2)f]－30+△R

注：△R 为空气层附加隔声量。

100～3150Hz 的平均隔声量（dB）计算的经验公式为：

R=16lg(M1+M2)+8+△R ((M1+M2)≥200kg/m2)

R=13.5lg (M1+M2) +14+△R ((M1+M2) ＜200kg/m2)

结合平台相关设计资料，据此可计算得到平台上生活区墙体的平均隔声量在40～50 dB；门的平均隔声量在25～30 dB。无论是单层结构还是双层结构，其隔声特性受到共振和吻合效应的影响，通过设计，尽量使隔声所要求的频率避开共振频率f0 和吻合效应频率fc。整面墙体的综合隔声量取决于墙体本身、门、窗户、缝隙、孔洞等多个因素，其计算公式为：

R=10lg（(∑Sn)/（∑τnSn））

结合上述各隔声构件的隔声量，可计算得到隔墙的综合隔声量。其中生活楼墙体面两相邻面的综合隔声量分别为35～45 dB、32～45 dB。结合隔声量理论计算结果，并根据工程经验，本文认为作业区透平发电机等噪声设备所产生的噪声传递到生活楼，经过生活楼墙壁的隔声后，预测生活区外围噪声传递到室内的空气声不高于45 dBA。

3.3 生活楼内暖通系统噪声分析

根据测量，宿舍内主要噪声源为布风器，布风器噪声值较大，基本处于60～70dba 之间。经现场勘测，大部分房间布风器可以调节风量大小，风量大小不同，噪声值也出现变动。为进行单一因素的有效分析，需选择一个可以关闭布风器的房间进行对比分析。选取306 和315 房间的噪声进行分析，其中306 房间风口关闭，315 房间风口开启。306 和315 房间的噪声值如表4 所示。

表4 宿舍环境噪声数值表

生活区305 宿舍和306 宿舍室内环境噪声水平，结合频谱图可以看出，306 房间环境噪声远远低于315 房间，这主要是因为306 房间内风口被封堵关闭。风口噪声是室内噪声的一个重要来源。通过频谱对比可以看出，布风器对房间内噪声的贡献在125Hz 以上频段较为显著。

图8 CEP3 生活区306/315 房间噪声频谱对比图

图9 CEP3 生活区306 房间不同位置噪声频谱对比图

通过对306 房间不同位置噪声频谱图分析，可以看出，306 房间窗户处噪声高于房间中心，主要集中在50～250Hz 之间，这表明房间窗户是外部噪声传递到室内的一个重要通道，其隔声效果低于墙体隔声效果，尤其在上述频率范围内更为明显，因此在窗户选型阶段，应选择与墙体隔声量匹配、中低频隔声量高的隔声窗。

图10 CEP3 生活楼各房间风口噪声与室内空间噪声对比（平均声压级）

生活楼各房间风口噪声与室内空间噪声对比表明，宿舍内中心区域环境噪声与风口噪声在趋势和规律上基本吻合，进一步说明风口噪声是宿舍环境噪声起主导作用，是目前房间内噪声的主要贡献源。张慧芳等学者[5]研究认为暖通系统的不合理设计会带来二次噪声。

通过查看风道等综合分析，主要原因在于通风设计不合理，通风系统设计时只考虑通风量，未考虑因管道各房间出风口分支管道变径所产生的噪声问题；通风口设计尚需噪声是否合格验证；通风口设计可调节风量大小，噪声随风口大小存在变化，各个平台生活楼通风系统在噪声量控制上均存在一定缺陷。

3.4 平台振动固体传声对生活楼噪声的影响分析

噪声的根源在于振动，固体传声表现为振动，本次通过测量振动对固体传声进行了研究。振动测试结果表明，生产区噪声源的振动对生活楼几乎不产生影响。振动并未通过平台钢结构进行传播。从而基本排除了平台噪声固体传声的影响。

4 结论

通过对三个CEP 平台的现场勘查、噪声与振动测试及声源识别结果，结合后期结果分析和研究，得出如下结论：

4.1 生产区动力设备的振动传递到生活区引起的固体传声现象不明显，预测其引起的二次噪声在40dBA 以下，主要集中在300Hz 以下。

4.2 海上作业平台生活楼环境噪声主要来源于暖通空调系统和部分独立回风系统。其中空调系统包括通过风管和风口传递到室内的空气声和末端风口的气流再生噪声；其次来源于生产区设备运行辐射的高噪声，该类噪声的低频成分空气传声传递到室内。

4.3 海上CEP 平台噪声水平整体低于目前职业卫生55dBA 的限值标准[6]，但宿舍整体噪声值水平较高，有近一半的宿舍房间噪声值在45dbA 以上。相比陆地休息场所噪声控制标准[7-8]“白天要求小于45dbA，夜间要求小于37dbA”，海上平台宿舍噪声标准偏低。另外，陆地标准按照八小时制制定，而平台作为海油作业人员24 小时工作休息场所，噪声控制标准应低于45dbA。随着近些年科学技术水平的提高，以及人们对生活作业环境要求的提高，噪声的限值逐渐降低将是未来的趋势。提高海上作业平台生活区宿舍声环境质量，提升噪声控制标准，这也将是海洋石油噪声控制的未来的趋势。本文建议参考陆地休息场所噪声标准，结合噪声对人体机能的影响，将海上平台宿舍噪声控制值设定为45 dbA。