钻井柴油机的噪声控制探析

作者:未知

  摘要:噪音污染一直是石油天然气环境保护中的重点关注对象,其中涉及到油气生产和油地关系等多方面的问题。油田企业的经济效益、环境效益和社会效益和噪声污染防治有着很大的影响。目前随着我国科学技术的不断进步,对环境保护、节能减排的要求和标准越来越高,需要制定有效的防治噪声污染的措施提高企业的经济效益。本文主要阐述了油田钻井柴油机噪声污染控制措施,为我国钻井柴油机噪声污染防治未来发展奠定良好的基础。
  关键词:钻井柴油机;噪声控制
  最近几年中人们对于环境保护的意识越来越强,国家对于噪声污染相关的法律法规进行了不断的完善。石油钻井施工过程中产生的噪声危害已经引起了有关部门的高度重视,尤其是油气田在开采的初期阶段,一些离居民楼比较近的钻井队,施工时产生的噪声已经严重的影响人们的正常生活,噪声引起的居民投诉和赔偿问题严重的阻碍着我国石油企业的健康发展。
  1.噪声来源分析
  经过对油田钻井施工现场的实地分析,现场噪声的主要来源有柴油机、发电机、联动机、泥浆泵、钻机、振动筛等设备在生产过程中产生的震动或者冲击碰撞,同时还有排气阀排气时产生的异常声响和柴油机排气噪声等,以上都是钻井施工现场噪声产生的主要因素。同时噪声之间还会相互的影响,叠加。钻井施工中噪声的主要来源点就是机房,然后向着四周扩散。在机房的设备之中,柴油机在钻井动力系统中占有重要的地位,柴油机工作时产生的噪音一般比其他设备要大很多。再加上机房一般都处于井场的中心位置,与施工人员距离非常近,噪声的影响更加的明显。目前我国油田钻井施工中使用柴油机的功率大约为800千瓦。每个井场一般配置三台柴油机左右,并安装在钢架平台上。通过联动机将柴油机动力输送到地面上供钻井设备使用,钻井生产使用的柴油机有着功率大、噪声高的特点,如果两台柴油机同时工作,噪声就会产生叠加的效果,甚至产生共振效应。显然我们要对全国钻井使用的柴油机进行改造是不现实的,需要大量的资金投入,而对现场施工人员佩戴耳塞也起不到很好的保护作用,因此目前我们还需要从柴油机噪声的消声、隔音等措施进行噪声的控制。目前国外主要采取的措施就是采取隔声板外墙隔音,但是造价比较高,投资成本增加,拆装也十分不便。
  根据柴油机的结构和工作原理,产生的噪声主要分为以下三种类型:
  (1)机械噪声:机械噪声产生的原理是由于压缩空气引发的不平衡力、旋转摩擦力、惯性力、震动力等对机体产生的震动从而产生的噪声。噪音产生的形式也是多种多样的,有齿轮机构的噪声、敲击噪声、机体震动噪声、配气机构噪声等。在加上一些的加工工艺水平比较落后,产生的噪声就会更加明显。
  (2)燃烧噪声:燃烧噪声主要指的是柴油机气缸内燃料燃烧过程中产生的气体爆发力,气体在经过连杆、活塞、气缸盖、曲轴、机体时产生的噪声。
  (3)空气动力性噪声:空气动力性噪声主要是由于柴油机进气、排气的过程中,空气流动对于管道产生震动造成的噪声。空气动力性噪声一般都是低、中频,主要分为柴油机进气噪声、排气噪声、风扇噪声等。
  2.对钻井柴油机噪声控制研究
  目前我国油田钻井施工中使用的柴油机首先考虑的就是拆装和运输的便利问题,然后是维修和保养的方便,对于噪声控制基本不在考虑的范围之内,因此施工现场中如果几台柴油机同时工作,就会产生很大的噪音,直接影响周围的施工操作人员。所以经过我们实际的测量和研究发现,针对柴油机的各个部位采取不同的降噪措施,主要体现在以下几各方面:
  2.1钻井柴油机消声器设计研究
  柴油机为钻井施工中的主要噪声来源,根据现场的实际检测数据和得到的参数显示,需要对柴油机加装了排气消声器。常用的排气消声器分为两种,一种为阻抗复合式消声器,一种为组合扩张式消声器,前者的结构为四腔结构,采用小孔喷注等多种消声结构,通过多孔扩散,节流降压来加大消声器的消声效果。一般在设计消声器时,第一腔设计的比较大,其中隔板和插入管的孔径为6毫米,穿孔率大约为百分之十;后者消声器的主要组成有扩张室、阻抗复合室、共振室等,其中有着很多种类型的微孔金属板,能够实现不同频率噪声的降噪效果。
  2.2柴油机隔声罩设计
  对柴油机加装隔音罩,隔音罩主要采用空气阻尼层、高阻隔声层的结构形式,柴油机工作中产生的噪声通过隔声、隔振、吸声、阻尼等措施达到降噪的效果。隔音罩的第一层采用2毫米厚的不锈钢板,第二层采用6毫米厚的橡胶阻尼层和丁基胶阻尼层材料,有效的降低钢板振动弯曲的幅度,达到降振的效果。第三层采取50毫米厚的岩棉板,岩棉板上使用玻璃丝包裹,达到吸声的效果。第四层采用微孔吸声板,板厚为0.8毫米,孔径为0.8毫米,穿孔率大约为百分之二左右。第五层采用打孔金属板,孔径为6毫米,将棉毡放置在空腔中,最后在打孔金属板和微孔吸声板之间加装金属保护网,起到了有效的护面和透声作用。柴油机隔声罩的设计主要分为整板开窗式和推拉窗式两种结构。柴油机隔声罩一般只是将主机身罩起来,而将排风扇、进气口露在外面,以保障柴油机排风扇的冷却性能。柴油机排风扇和进出气口产生的噪声一般影响不是很大。新型的柴油机隔声罩板采用的材料为百叶窗结构,主要考虑到了柴油机的散热问题,同时也起到了降噪的效果。
  2.3对废气、废水两相流消声减排一体化过程的研究
  传统的柴油机排气消声器主要是采用动力学原理,但是排气消声和废水减排一体化过程就能实现动力学和气体热力学共同降噪的效果。柴油機排气通过消声减排装置,经过废水湿润的交叉流通道,废气和废液之间实现接触传热传质,在此过程中废气的温度不断的下降,体积不断变小,然后随之流出,废水吸收了一部分废气的热能和机械能,转化为水蒸气分子的动能,克服气液界面张力的同时气体的湿度和气相质量有所增加,达到消声的目的。
  3.结论与认识
  经过以上的分析和研究发现,噪声防治工作和油田的经济效益、社会效益、环境效益有着密切的关系,钻井柴油机噪声控制是降低油田噪声污染的主要环节,我们需要加大研究和防治的力度,做好我国钻井柴油机噪声的控制和防治工作,促进我国钻井事业的可持续发展。
  参考文献:
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  (作者单位:大庆钻探工程公司钻井生产技术二公司)
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