钻机柴油机房降噪处理研究

摘要：柴油发电机房降噪治理的原则是在确保机组通风条件，即不降低输出功率的前提下，采用高效吸音材料和降噪消声装置对进、排风系统进行处理，使之达到国家标准。发电机组降噪最根本的办法是从声源着手，采用一些常规的降噪技术，如消声器，隔声、吸声隔振等乃是最有效的办法。

关键词：柴油发电机组；噪声；降噪；吸音材料

石油钻机的动力系统主要来源于柴油机，柴油机的功率较大，一般为800KW左右，一套5000M的钻机一般需要3台柴油机，一套7000M的钻机一般需要4台柴油机，柴油机在工作时会产生的噪声，尤其钻机用的柴油机由于功率大，且相互之间互相影响，噪声尤为突出，即使在野外，在很远的地方也能听见柴油机的声音。

石油钻井作业产生的噪声，因为野外露天，流动性作业，噪声污染范围是局限的，又是暂时的，给人们感觉上造成了短期影响行为，因此噪声的污染危害在过去相当长的时间，一直未引起足够重视。但是近几年来，随着人们环境意识日益增强和国家有关环境噪声法律、法规制度及标准的颁发，不断完善与实施，石油钻井作业产生的噪声污染和危害，使当地居民及工作人员的工作、生活和身心健康都受到损害，夜间干扰更为严重，已引起了油气田广大职工干部的高度重视和当地政府及群众的关注。因噪声污染引起工农关系紧张及污染赔款等问题，已严重影响着钻井作业的正常生产和可持续发展。

1.钻机柴油发电机组噪声源分析

钻机柴油发电机组的主要噪声源均为柴油机产生，包括排气噪声、机械噪声和燃烧噪声、冷却风扇和排风噪声、进风噪声、发电机噪声、地基振动的传递所产生的噪声等，柴油发电机组运行时，通常会产生95～128 db（a）的噪声。

（1）排气噪声。排气噪声是一种高温、高速的脉动性气流噪声，是发动机噪声中能量最大的一种，其噪声可达100 db以上，是发动机总噪声中最主要的组成部分。发电机工作时产生的排气噪声通过简易排气管（发电机组原配排气管）直接排出，并且随气流速度增加，噪声频率也显著提高。

（2）机械噪声和燃烧噪声。机械噪声主要是发动机各运动部件在运转过程中受气体压力和运动惯性力的周期变化所引起的震动或相互冲击而产生的。它具有噪声传播远、衰减少的特点。燃烧噪声是柴油在燃烧过程中产生的结构震动和噪声。

（3）冷却风扇和排风噪声。机组风扇噪声是由涡流噪声、旋转噪声以及机械噪声组成。排风噪声、气流噪声、风扇噪声、机械噪声会通过排风的通道传播出去，从而对环境造成噪声污染。

（4）进风噪声。进风通道的作用是：保证发动机的正常工作以及给机组本身创造良好的散热条件。机组的进风通道必须能够使进风顺畅进入机房，但同时机组的机械噪声、气流噪声也会通过这个进风通道辐射到机房外面。

（5）地基振动的传递噪声。柴油机强烈的机械振动可通过地基远距离传播到室外各处然后通过地面再幅射噪声。

由于卡特彼勒的发电机是国际的知名品牌，其机组的性能代表当今世界的发电机组的先进水平，因此对机组本身的结构及材料不能做任何改动，所述的机械噪声，燃烧噪声不是本文研究的内容。

2.房体降噪的研究和相关设计

柴油发电机房降噪治理的原则是在确保机组通风条件即不降低输出功率的前提下，采用高效吸音材料和降噪消声装置对进、排风系统进行处理，使之达到国家标准。发电机组降噪最根本的办法是从声源着手，采用一些常规的降噪技术；如消声器，隔声、吸声隔振等乃是最有效的办法。降噪设计的基本思路是：首先查明各种声源中的最大噪声成分及其频率特性，采取有关技术措施，将各声源的噪声级尽量降低到大致相同的水平，其中容易降低的噪声源可以降低的多一些，降噪还要和其他技术要求（如对机组输出功率的影响、降噪成本等多种具体因素）综合起来考虑。使噪声在房体外1米处测得的音量≤85dB。

2.1钻机柴油机房降噪原理

多孔吸声材料，如玻璃棉、岩棉、吸音网眼布，吸音网眼板等具有良好的吸声性能，不是因为表面粗糙，而是因为多孔材料具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。空隙之间互相连通，孔隙深入材料内部。当声波入射到多孔材料上，声波能顺着孔隙进入材料内部，引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力、空气分子与孔隙壁的摩擦，将声能转化为摩擦热能而消耗掉了，因而能吸声。表面粗糙的材料，不一定吸声，如拉毛水泥等，外表粗糙但内部致密，早期在影院墙面上常见，现已不用。内部存在大量孔洞的材料也不一定吸声，如包装用的泡沫，内部有许多泡沫但相互独立不贯通，有很好的减振作用，但由于空气无法进入材料内部，因而不吸声。

2.2柴油发电机组房体降噪具体施工措施

（1）采用高效减震胶垫对机组采取隔震处理，现在这一部分技术已经非常成熟。经过隔震处理，机组表面的震动被有效隔断。

（2）在传播通道上进行降噪处理，将发电机组排气管加装减震软连接，减少声源对外辐射；根据消声原理，消声器结构可采用阻性消声器，其利用多孔吸声材料，以一定方式布置在管道内，当气流通过阻性消声器时，声波便引起吸声材料孔隙中的空气和细小纤维的震动。由于摩擦和粘滞阻力，声能变为热能而吸收，从而起到消声作用。

（3）房体各壁采用多层降噪材质组合而成，房体—岩棉—吸音网眼布—吸音网眼板。在机房内部发电机房的墙面增设吸声墙面，既能降低机房内混响声，同时提高隔声效果，又可衰减机组运行时的强噪声向顶部直接传递；在发电机房的顶部增设吸声吊顶，即能够降低机房内混响声，同时又能提高隔声效果，使噪声源在传出机房前已被有效衰减以提高机房的降噪效果。

（4）在设计进、出风时，充分考虑机组正常运行时所需的最低进出风量标准进行设计，同时要解决机房内的散热问题，进风口应与发电机组、排风口设置在同一直线上。进排风口应配以阻性片式吸音栅。

3.结论

石油钻机柴油发电机组噪声是整个钻机现场最大的噪声源，对环境保护的影像很大，不符合健康，安全与环境管理体系（HSE）的要求，因此需要防范，本文针对柴油发电机组产生的噪声进行了研究，对发电机组房体降噪给出了具体施工措施，可为相关人员提供参考。

4.参考文献

[1] 孙庆群. 石油生产及钻采机械概论.中国石化出版社，2011

[2] 蓝富华. 石油钻井柴油机.天津大学出版社，2007

5.作者简介

赵吉辉（1982-）男，汉，甘肃武威人，渤海石油装备中成装备制造分公司，助理工程师，本科学历，电气工程及其自动化。

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