杨鹏

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

南海某中心平台上布置了燃气透平发电机组、燃气往复发电机组、电动压缩机、应急发电机、空压机、凝析油外输泵、柴油消防泵、造淡水机、生活污水处理装置、泵以及分体空调等，这些设备在运行过程中，均会出现大量振动及噪声，同时因为受到振动影响也会导致钢性结构物出现一次和二次振动噪声，噪声频域较广，包括有低频、中频、高频。噪声属于是机械设备安全的重要隐患之一，直接危害到作业人员施工环境以及施工安全，也会对平台施工作业进行产生影响，所以需要对平台上的机械设备产生的噪声进行安全性分析。

1 噪声分析

南海某中心平台噪声分析中涉及到的技术如下。

（1）设备激励载荷分析技术。南海某中心平台布置有燃气透平发电机组、燃气压缩机、应急发电机、空压机、原油外输泵、柴油消防泵、MRU、生活污水处理装置、控制阀门、分体空调等众多振动噪声源设备，一方面，部分设备振动激励载荷系由供应厂商在试验台架上测得，试验台架振动加速度测试结果尚未考虑到平台结构的弹性效应，故应对该部分设备的振动激励载荷进行弹性修正，而该修正量需考虑平台结构与台架结构的阻抗等参数，且以设备振动加速度级作为平台噪声分析的输入量还需考虑设备的惯性因素等因素影响；另一方面，设备的空气声辐射激励载荷也会随安装环境发生改变，设备台架测试的声压级尚未考虑周围环境对设备直接空气声辐射的影响。因此，如何将设备厂商提供的台架试验结果转换为平台实际的激励载荷，为平台噪声预报提供准确输入，将是南海某中心平台噪声分析的一个关键技术。为此，南海某中心平台噪声分析须具备和掌握如下技术：设备空气噪声激励载荷分析技术；设备振动激励载荷分析技术；设备台架试验向平台结构转换分析技术（如图1）。

图1

（2）平台噪声预报模型简化技术。南海某中心平台噪声预报不仅涉及平台整体结构的低中高频及全频带噪声预报，还涉及主风道及独立房间的风管空气流动噪声分布，其噪声分析过程中也只能实施分频段分析，也就是采用统计能量法（SEA）分析高频段噪声，采用声学有限元法或声学有限元法/边界元法等方法分析中低频段噪声。但由于平台尺度相对较大、结构也较复杂，采用有限元法/边界元法或声学有限元法会导致预报规模偏大，因此，如何对平台、风管模型简化适当简化，并保障其分析精度是南海某中心平台噪声分析的又一难题；在中高频段，虽然SEA法可实现平台噪声的快速预报，但如何对平台结构进行合理简化，划分适当子系统，并对平台结构损耗因子等参数进行适当估计，是南海某中心平台中高频噪声预报的又一关键技术。

（3）风管噪声分析技术。南海某中心平台噪声预报涉及平台组块及生活楼主风道及独立房间（至多3个房间）的噪声分析，还需考虑风管空气湍流运动产生的风管振动噪声及设备布置对房间噪声分布的影响，而风管噪声分析不仅涉及声固耦合分析，还涉及流固耦合计算。因此，其噪声分析不仅涉及平台舱室噪声的全频带建模分析，还涉及风管的高中低频噪声分析，这就给平台组块及生活楼主风道及独立房间（至多3个房间）的噪声分析带来以下了困难：一方面，风管噪声分析的低频段可能涉及声学有限元法/边界元法（或声学有限元法、边界元法）的应用，使其计算规模相对较大，导致计算困难；另一方面，风管模型的建模及修改通常十分复杂，如何保障在规定时间完成预报并及时修改模型，满足平台减振降噪措施是南海某中心平台噪声分析的又一难点。

（4）平台噪声快速评估方法。此次南海某中心平台噪声预报涉及低频、中频、高频全频带噪声预报，其噪声分析理论上可通过声学有限元法/边界元法（或声学有限元法、边界元法）、SEA法进行预报，但由于南海某中心平台结构尺度相对较大、结构也较复杂，基于模态叠加理论采用声学有限元法/边界元法（或声学有限元法、边界元法）等可能导致南海某中心平台中低频噪声预报规模巨大，导致分析的困难，并可能对预报进度产生影响；此外，由于设计过程中涉及对模型的修改，如何保障在规定时间完成预报并及时修改模型，满足平台减振降噪措施评估的快速性及有效性是南海某中心平台噪声分析的难点。

2 噪声评估

针对本次南海某中心平台噪声分析工作的难点，建构南海某中心平台噪声分析模型。

（1）南海某中心平台噪声分析模型的建立。考虑到本次噪声分析及涉平台整体结构的全频带噪声分析，也涉及上部组件及生活楼主风道的独立房间（至多3个房间）局部噪声分析，为保障甲方能尽快掌握平台噪声分析技术，本次噪声分析拟主要由VAone完成；但考虑到VAone软件几何建模能力相对较弱，拟采用通用Ansys软件先完成DPP平台的几何建模工作。

①根据南海某中心平台的设计图纸（结构图、总布置图、细装图等），结合本次分析考虑的主要噪声分析目的及主要噪声源分布，确定平台整体建模范围及相应的模型简化方法，上部组件及生活楼主风道的独立房间局部建模范围及模型简化方法。

②按设计图纸及确定范围，在Ansys软件中完成南海某中心平台整体结构的几何建模，并对平台上部组件及生活楼主风道的独立房间及风管进行详细建模，为VAone中平台整体预报模型及上部组件及生活楼主风道的独立房间局部噪声预报模型建立提供建模依据。

③在Ansys软件中对平台结构进行有限元网格划分，并写出cdb文件，为VAone全频带噪声分析模型、上部组件及生活楼主风道的独立房间局部建立提供模型文件。

④将cdb文件导入VAone软件，分别将其划分为有限元模型与SEA模型，建立南海某中心平台整体噪声预报模型和上部组件及生活楼主风道的独立房间局部噪声分析模型。

（2）主要振源及噪声源设备激励载荷的确定。考虑到平台布置有燃气透平发电机组、燃气压缩机、应急发电机、空压机、原油外输泵、柴油消防泵、MRU、生活污水处理装置、控制阀门、泵等众多振动噪声源设备，不同设备振动和直接空气噪声激励荷载具有差异，并且通常情况下是设备生产厂家在台架试验中检测得出备激励载荷，想要在平台噪声分析中应用这一载荷，需要对其实施激励载荷转换。为此可采取如下措施。

①根据平台作业工况要求，确定平台作业主要开启的振源设备。

②根据设备厂家提供的设备振动及噪声频谱资料，平台结构阻抗、安装方式（弹性安装/刚性安装），确定设备对平台的主要激励载荷。

（3）平台噪声安全性初步评估。依照正常操作和应急操作等不同需求，平台噪声分析过程中可以依照分析频段和SEA模型子系统划分情况，将噪声频段暂时分为两种，分别为：中高频噪声分析模型和中低频噪声预报模型。结合已建立的平台整体噪声分析模型、上部组件及生活楼主风道的独立房间局部噪声分析模型及设备激励载荷，开展平台噪声安全性初步评估，考察平台噪声的薄弱环节。具体措施如下。

①依照正常操作和应急操作等不同需求，平台噪声分析过程中可以依照分析频段和SEA模型子系统划分情况，将平台整体噪声分析模型及上部组件及生活楼主风道的独立房间局部噪声分析模型按频段暂时分为中高频噪声分析模型和中低频噪声预报模型两种。

②采用统计能量法（SEA）分析高频段噪声，采用声学有限元法或声学有限元法/边界元法等方法分析中低频段噪声。

③结合中低频噪声以及中高频噪声分析结果，也就能够获取平台全频带噪声分析及上部组件及生活楼主风道的独立房间局部噪声分析结果；④将预报结果与BD—SPC—GEN—MA—1002及《海上固定平台安全规则》要求进行对比，判断平台整体噪声及上部组件及生活楼主风道的独立房间局部噪声是否满足要求。

3 结语

通过对南海某中心平台上各个设备噪声的分析，提出相应的改进建议。

（1）如果平台噪声无法满足噪声限制要求，首先需要实施单机工况噪声分析，以能够对平台上的噪声主导传递分量以及主导传递途径确定出来。

（2）结合平台使用及经济性等要求，提出平台可能的减振降噪措施，并进行DPP平台噪声优化分析。

在上述分析基础上，给出平台噪声最优减振降噪方案。