針對某平臺中央空調在生活區產生的噪聲和振動處理結論進行闡述，平臺共有2臺中央空調，中央空調安裝位置正下方是住宿房間01、02房間，中央空調夏季制冷工況運行時，01房間窗戶、墻壁、辦公桌會產生共振現象，02房間床頭位置有共振產生，且室內噪聲較大，嚴重影響室內人員正常生活。采取切實有效的噪聲治理措施，對平臺作業員工的身心健康起到積極的保護作用，是必要的。

1 原因分析

1.1 噪聲治理的總體思路

噪聲在整個傳播過程中有3個要素，即傳播媒介、噪聲源和接受者。從技術方面可以考慮對噪聲源頭和傳播媒介進行控制，并且保護敏感人群。

1.1.1 噪聲源控制

在設計初期就要考慮所有能降低噪聲的基本防護措施，包括采用低噪聲的設備和加工工藝，降低聲源的噪聲強度；提高部件的加工精度和裝配工藝水平，并對噪聲源進行合理布局。

1.1.2 傳播媒介控制

目前，大多數設備發出的噪聲并不能滿足人們的要求，往往還需要對傳播媒介采取控制措施來解決噪聲問題。可以通過聲音的吸收、反射和干涉等特性，采取對應吸聲、隔聲、消聲器、隔振、阻尼等技術措施。

1.1.3 保護敏感人群

在有些狀態下，當采用以上措施仍達不到控制標準時，就需要對人采取一定的防護措施，包括建筑物圍護結構隔聲及做好個體防護措施等。

該課題中由于噪聲源的產生是振動引起的，因此對噪聲的控制實際轉變為對振動的控制。振動污染控制的3個途徑為振源控制、傳遞過程中振動控制、對防振對象進行控制。振動控制的3個途徑：振源控制、傳遞過程中振動控制以及對防振對象進行控制。

噪聲治理的總體思路如下：噪聲控制應從聲源特性判定入手，經過傳播途徑的分析、降噪量的確定等階段、確定最佳方案后對噪聲控制效果進行評價。首先，通過對平臺的現場踏勘，識別主要噪聲源，并通過測量對其頻率特性及時變特性進行分析。其次，根據現場情況，確定噪聲傳播方式和路徑，確定主要受影響區域，也就是噪聲敏感點處各噪聲源的影響程度。最后，對比敏感點噪聲值與標準限值，確定降噪量，進而確定合適的噪聲治理方案，從圖1可以看出分析的階段及要素。

1.2 噪聲源的分析識別

首先應先區分空氣傳播和固體傳播。

在傳播擴散過程中不斷衰減，能量密度不斷降低，關閉門窗，使聲音變小，就是空氣傳播；聲音在主要結構中傳播擴散，雖然降低了能量強度，但是噪聲仍然傳得很遠。在受影響的空間內，噪聲是從樓板、墻體等建筑結構向房間散布的，關閉門、窗房間噪聲不會降低，判定為固體傳播。

運用排除法尋找噪聲源：首先在該房間內關閉一個可能的噪聲源A，如果房間內的噪聲有減弱，說明這個噪聲源就是噪聲因素之一；如果沒有減弱，可能有兩種狀況：一種是這個噪聲源A對房間噪聲完全沒有影響；另一種是這個噪聲源A有影響，只是噪聲較小，被另外較大的噪聲源覆蓋掉；所以當關掉另一個噪聲源B，如果房間內還是有聲音，說明這個噪聲源A也是房間噪聲一個重要因素，反之可以排除。這樣通過排除法很快就可以查出噪聲源了。

通過測試倍頻范圍內噪聲值尋找噪聲源。

在受影響的房間內運用儀器進行測試，通過各種倍頻范圍內噪聲值進行計算，交叉反復測試，最后鎖定噪聲源。這應該是最準確的一種方法。

圖1 分析思路

總之，尋找噪聲源是噪聲治理最關鍵的一步，是關系到噪聲治理成敗的基礎。

在振動噪聲治理工作開展的過程中，進行現場勘查，發現對噪聲的影響包括以下3個方面：1）撬塊與底座間采用橡膠片做減振，并且橡膠片已經老化。對減振基本不起作用。2）根據設計圖紙檢查，壓縮機實際采用的減振墊與設計不一致，而實際采用的減振墊，硬度大，減振效果差。3）撬塊內4臺冷卻風機的公用支架結構偏弱，頂部缺少水平支撐。

1.3 環境噪聲控制目標

海上固定平臺安全規則中提到了相應的噪聲控制要求，對平臺各處所的噪聲控制要求如下。

生產作業辦公處所：控制室、辦公室、實驗室等一般不應超過60dB(A)；無線電室一般不應超過50 dB(A)。

生活起居處所：人員住所和醫務室一般不應超過55dB(A)；公共處所一般不超過60dB(A)；餐廳一般不超過60dB(A)；服務處所一般不超過65dB(A)；走廊噪聲比相鄰房間的噪聲不應高出5dB(A)。

封閉機器處所：封閉機器處所的噪聲控制應考慮處所的條件和生產人員在該處所的連續接觸噪聲的工作時間，要求如下：連續工作12小時，不超過88 dB(A)；連續工作8小時，不超過91dB(A)；連續工作1h～8h，不超過94d B(A)；若封閉處所內的設備的噪聲超過上述限制，生產作業人員又需在該處所連續工作時，則應設置隔音值班室，室內噪聲值應低于上述限制的相應噪聲值10dB(A)。若需在隔音值班室以外工作時，應配置隔音耳罩等防護用具。

開敞機器處所：開敞機器處所系指設備設置在露天，四周沒有圍壁的處所。這類處所的噪聲不超過115dB(A)。

根據該標準，現場噪聲值應在55dB以下，但根據生活實際需要，改造處理后，中央空調在生產期間制冷啟動后，01、02房間室內用專業設備檢測噪聲檢測數值在45dB以下。

1.4 噪聲源的識別與分析

從布置圖中可知，平臺中央空調設計有2臺（撬塊），布置在00,01房間的正上方，且其壓縮機正對201房間，表1是不同工況下對01、02房間進行的測試。

表1 不同工況下檢測結果

根據現場檢測，中央空調啟動時，01房間內有明顯的可聽結構聲，并且艙壁板也感受到明顯的振動。經現場噪聲測量可看出，01房間噪聲受2號機組的影響較大。

由于噪聲源的產生是振動引起的，因此對噪聲的控制實際轉變為對振動的控制[1]。

2 改善設想

設想原則如下：a）根據中央空調系統特性，合理設計改造方案，將對影響降到最低，避免大范圍改動。b）對壓縮機制定專屬方案。c）最小化施工量，降低施工難度，盡量避免改造平臺結構。

3 改造方式

根據現場測試調研及數據分析，確定房間01、02噪聲及振動感受是由于中央空調壓縮機振動以及頂部冷卻風機振動共同引起的。因此計劃采取以下5種措施：a）壓縮機外輸銅管均為剛性連接，因此不可采用工作位移較大的減振器，可在底部機腳支撐結構增加橡膠減震墊，安裝的減震墊不影響壓縮機連接管線。b）更換老化的中央空調循環風機底座的減震器。c）在中央空調撬塊底座左右兩側各安裝5個減振器，使中央空調機組合理避開與甲板的直接接觸，達到降低空調機組運行時結構傳聲的目的。d）在01、02房間靠窗一側墻體結構進行吸隔聲處理，增加墻體的吸隔聲性能，天花板采用彈性支架，進一步降低振動的傳遞和結構聲輻射。e）對撬塊內4臺冷卻風機支架做適當加固。a）、b）、c) 3項均為從振動源頭控制，盡量截斷振動能量的外傳。d）、e）項為傳遞路徑的控制，是前三項的補充。

4 減震器的選擇

在減震器選型時，充分考慮了具體的工作環境以及具體的設備尺寸、質量等，以便選擇更合適的減震器，具體減震器的選型過程如下。

4.1 特性需求

鋼絲繩減震器為減震器中的高端產品，具有阻尼大、固有頻率低和緩沖吸能效果好等特點，適用于艦船、海上鉆井平臺、軍用、化工和航空設備等。

4.2 材質需求

考慮到工作環境，鋼絲繩減震器的材質選擇不銹鋼材質，與碳鋼材質的減震器相比，該材質不易腐蝕，耐高溫且使用壽命長。

4.3 減震器需要承載的載荷

如果單個撬塊質量為5000 kg，那么單個撬塊的載荷質量如下：

Wt=m×g=5000×9.81=49050 N

取安全系數為2，減震器需要承載的理論載荷如下：

Wt（安全）=Wt×2=49050×2=98100 N

考慮到撬塊的總體尺寸，廠家推薦安裝減震器個數為6～8個，為保障安全，暫定安裝減震器個數為10個。每個減震器需要承載的載荷如下：

W=Wt（安全）/n=98100×10=9810 N

4.4 型號選擇

最終選擇鋼絲繩減震器的型號為ALJ系列。減震器樣本中顯示該型號的減震器最大可承載的載荷為12280N，遠大于按照2倍安全系數計算的單個減震器需承載的載荷9810N，因此從承載載荷方面來看，該型號滿足要求。

5 制定空調機組甲板結構加強方案

為校核空調機組附近船體結構的強度，使用GeniE模塊軟件建立有限元模型。對空調機組附近船體結構的梁和筋，腹板和面板分別采用Shell和Beam模擬，其他區域的筋采用Beam模擬。

根據提供的設備信息，空調機組質量為4950 kg，考慮相關未建結構，取1.1倍的放大系數。偏保守考慮，動態載荷在X、Y方向上施加±0.55 m/s2的加速度，Z方向上施加-0.55 m/s2的加速度。

根據《空調機組區域強度分析》報告，空調機組區域的結構強度滿足規范要求。具體的加強方式有以下2種：1）在空凋機組對應基座下方左右舷方向增加T300*12型材及L125*75*12角鋼，增加有效支撐，首尾方向增加L125*75*10角鋼及FB75*12扁鐵加強，是力傳遞到首尾艙壁擴展甲板受力面積。2）對空調機組外圍平臺增加立柱219cm×8cm，對平臺做結構補強，使力向主甲板傳遞，降低平臺振動系數。

6 選擇水性振動涂料的依據?

隨著更加安全環保的水性涂料技術的成熟，更加環保的減振涂料得到廣泛應用。

這種類型的減振涂料主要是以樹脂乳液為基質，加入大量片層結構的云母粉等功能性填料，并添加適量的助劑而制成的。減振涂料是一種黏彈性材料，兼具某些黏性液體在一定狀態下損耗能量的特性和彈性固體材料存貯能量的特性，當產生振動時，一部分振動能量以位能的形式貯存下來，而另一部分轉化為熱能消耗掉，通過涂層與基層與形成的結構，起到減振的效果。減振涂料具有以下6點優勢：1）高水性減振涂料可采用刮涂、噴涂、滾涂等多種工藝進行施工，施工工藝多樣化。2）水性減振涂料為高固體份涂料，黏度高。可加厚涂裝施工，干燥過程中的體積收縮率低，不會因體積收縮率過大而出現開裂現象。3）生產和施工過程中，對環境沒有污染。水性減振涂料是以水作為分散介質的，其中含有的VOC非常少，符合國家的環保政策法規；4）水性減振涂料具有很高的復合損耗因子，減振效果良好。5）不受施工基材形狀的限制可在形狀復雜表面施工，在干燥、潮濕表面上均可施工。由于水性減振涂料是厚漿型、高固體份涂料，因此單次成膜厚度大。6）阻燃性能好，耐水性、耐候性、耐腐蝕性良好。

7 仿真分析模型

分析模型所涉及的艙室結構均為普通鋼結構。鋼材材料特性如下：楊氏模量為2.1×1011N/m2。

密度為7850 kg/m3。

泊松比為0.3。

為模擬局部房間噪聲分布情況，利用VA ONE軟件建立分析模型。結構模型及艙室實體模型信息如下。

7.1 聲振源輸入信息

在仿真分析時，載荷按實測值激勵聲振源輸入信息。考慮到現場的實際情況，在分析時以2號中央空調工作狀態為考慮因素，如圖2、圖3所示。

圖2、圖3是采用改造方式中的a、b、c、d四種方案后進行的模型分析，圖中可看出噪聲分布的區域對比。

整個模型的噪聲范圍29.42 dB～88.62 dB（由深到淺），圖2中大部分區域的噪聲在49.15 dB以下，淺色局部區域達到64.94 dB；圖3大部分區域噪聲在49.15 dB以下，但是小部分區域達到了88.62 dB。

圖2 采取控制措施后1號空調啟動時噪聲分布

圖3 采取控制措施后2號空調啟動時噪聲分布

7.2 控制方案預測分析結果

在不考慮房間內通風噪聲的情況下，按照給出的控制方案，逐項進行計算，得到表2的結果。

表2 噪聲控制方案預測分析結果

8 結論

在建造設計時，要重視空調通風系統中噪聲及振動對人的危害，該文針對現場噪聲和振動實際存在的問題進行解決，通過不同方法的實際應用也對其他空間小的平臺建造、改造提供借鑒，能夠減少人員因此產生的危害。

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