中央空调机组减振降噪实例在油田的应用

摘要：文章针对某海洋石油平台上中央空调系统在实际工程应用过程中出现的噪声大、振动大等问题，通过对中央空调结构组成和工作原理进行分析，明确了引起空调系统噪声大的主要原因，提出了有效措施减小空调系统振动噪声，以便改善海上员工的居住环境。

关键词：中央空调系统；减振降噪；海洋石油平台；油田；压缩机 文献标识码：A

中图分类号：X709 文章编号：1009-2374（2015）13-0087-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.13.043

1 概述

1.1 中央空调系统简介

某海洋石油平台中央空调系统采用CJKR-100船用组装式空调装置，是以氟利昂R-404A为制冷工质的制冷设备。该装置用于石油平台的空气调节，作为集中式空调系统的空气处理设备。空气的过滤、冷却处理在装置内进行，处理后的空气经风管送往生活楼各舱室内，调节舱室内一定的温、湿度和清洁度。具有以下优良性能：（1）中央空调系统为集中式空调，整个制冷循环系统中的制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、加湿器、管道、阀件及电气控制箱等部件整体组装，占地面积小，操作简便，维修方便；（2）采用环保性的制冷剂，配有齐全的控制保护元件，确保安全运行；（3）制冷系统装置运行与使用适应性强；（4）半封闭活塞制冷压缩机采用直接启动方式，启动电流小；（5）电气控制自动化和能量调节功能程度高，有利于节约运行成本；（6）采用海水冷凝器，冷却效果好。

1.2 某海洋石油平台中央空调噪声影响状况

海洋石油平台采用了船用组装式空调装置，于2007年投入生产使用，采用三台中央空调A、B、C给平台各个舱室空气调节。在正常使用时，同时有两台空调投入使用，一台备用，根据平台上的气温，选择两台同时通风，一台制冷；气温较高时，采用两台通风两台制冷的工作模式。由于使用年限较长，设备出现一定程度的老化，运行过程中出现振动大，噪声大的现象。

某海洋石油平台的空调安装在生活楼四楼，过大的振动和噪音对平台上员工的正常生活有极大影响。海上员工长时间工作、生活在振动和噪声大的环境中，会出现一系列的健康问题。听力最容易受到损害，噪音会引起耳部不适，导致听力下降，视力清晰度变差，严重者甚至会食欲不振、恶心、肌无力。从心理方面来说，振动和噪音对海上员工的影响表现：引起睡眠不好、注意力不集中、记忆力下降等症状，心情烦乱，情绪不稳，忍耐性降低，脾气暴躁乃至产生高血压、溃疡等一系列的疾病，因此对海上员工工作影响很大。

针对空调振动和噪音对平台生活楼的影响，下文从振动和噪音源着手，制定减振降噪方案，选择合理化减振降噪措施，将振动和噪音控制在工业生产的安全范围内具有重要的现实意义。

2 中央空调压缩机运行时噪音源分析

2.1 压缩机结构及工作原理

船用组装式空调装置采用半封闭活塞式制冷压缩机（见图1），主要有机腔、曲轴、连杆、活塞、气缸及吸排气阀等结构组成。

图1 半封闭活塞式制冷压缩机示意图

压缩机的工作原理是从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动压缩机对其进行压缩，向排气管排出高温高压的制冷剂气体，为制冷循环提供动力，从而实现压缩冷凝膨胀蒸发的制冷循环。

压缩机的实际工作过程与理想工作过程存在着很大的差异。主要原因是：压缩机存在余隙容积；吸气与排气时有压力损失；制冷剂与机件之间不可避免地存在热交换和摩擦损失以及气缸的泄漏损失等。压缩机的实际工作循环是由膨胀、吸气、压缩、排气四个工作过程组成的。图2中的3′-4′表示膨胀过程，4′-1′表示吸气过程，1′-2′表示压缩过程，2′-3′表示排气过程。故实际循环多一个膨胀过程。与理想工作过程相比，压缩机实际工作过程的输气量减少，耗功量增大。

图2 压缩机工作实际循环p-V图

2.2 压缩机噪音源理论分析

活塞式压缩机的噪声主要包括机械振动、机械噪声、流体诱发噪声和机组噪声等。

机械噪声主要是由机械方面的振动及装配件的不平衡引起的。机械碰撞，滑动引起的冲击噪声；半封闭活塞式制冷压缩机的电动机与联轴器不对中引起的振动与噪声；轴承振动与噪声。机体外部包括机壳、支撑结构、底座的振动与噪声。

流体诱发的噪声包括气流噪声和油流噪声。气流噪声主要是吸气、排气噪声，包括气体进、出吸排气腔及容积变化时形成的涡流噪声，排气过程中回流和膨胀产生的喷流噪声；气流管道脉动及弯头振动噪声；吸气、排气止回阀噪声。

机组噪声包括压缩机、油分离器、蒸发器、送风机、冷却系统的振动与噪声。

3 海上平台可行性减振降噪措施

一般压缩机降噪主要有以下常用方法：现场动平衡法降低工频振动；校正电动机轴与压缩机主轴同轴度减振；更换不同形式的柔性联轴器，降低整机噪声；改善排气孔孔口形状降噪。除此之外，还可采用管道孔板、不锈钢波纹管、外包吸声材料等管道减振等措施。

对于某油田平台中央空调系统减振降噪实施了三种可行性方案。

3.1 空调压缩机移位降噪

平台上中央空调安装在生活楼四楼甲板上，压缩机噪音较大，距离生活楼员工居住房间近，噪音和振动通过甲板面传播，在三楼房间测试后，噪音依然有85dB，通过改变压缩机位置，经噪音测试仪检测后，选择出最佳移位点，测出三楼房间噪音最大时为50dB，有效降低了空调系统噪音对生活楼的影响。此方案改变了压缩机的位置，通过增大噪音传播阻力来实现降噪目标，且平台压缩机改造工程量小，资金投入少，效果明显，有显著实际意义。

3.2 压缩机基座和风柜风机基座安装减振模块

通过采用具有一定缓冲功能的减振垫，在压缩机基座和风柜风机基座上安装ZRN阻力减振模块来减小压缩机的振动的传播，从而降低压缩机的机械振动噪声，经测试仪测试后，三楼房间最大噪声值为45dB，此方案降低了压缩机的机械振动，能够实现降噪功能，效果很不错，改造工作量小，成本低。

3.3 在送回风主管道安装合适消声器以及在出风口前安装静音箱

根据在房间测得噪音大小，可以选择在送回风主管道同时安装合适消声器及在舱室内出风口前安装静音箱，将原有的通风口由平口改为斜口，并外包吸声材料，气流经过主风管消声器和舱内出风口静音箱后，有效地阻止或减弱声音向外传播，降低了气流冲击速度，均匀了气流方向，经噪音测试仪测得三楼房间噪音最大为40dB，降噪效果显著，但根据实际工程应用，此方案实施工作量大，生活楼涉及20个房间通风口的改造，静音箱所需数量多，价格昂贵，实际投入资金多。

4 结语

某海上平台油田中央空调减振降噪对海上员工的生产生活有着重要意义，噪声的降低极大地减小对员工身体和心理的伤害。本油田平台通过采用中央空调压缩机移位，压缩机基座、风柜风机基座安装减振模块，在送回风主管道安装合适消声器以及在出风口前安装静音箱的方法，可以有效地将员工生活舱室内的噪音控制在安全范围内，使员工海上居住环境得到有效的改善。

参考文献

[1] 魏君泰.空调压缩机降噪[D].天津大学，2012.

[2] 赵斌.活塞式压缩机气体动力性噪声控制研究[J].煤矿机械，2014，31（4）.

[3] 卢喜.旋叶式车用空调压缩机的振动与噪声控制的研究[D].重庆大学，2006.

作者简介：陶海锋（1976-），男，重庆人，中海油能源发展股份有限公司湛江配餐服务分公司助理工程师，研究方向：中央空调机组减振降噪实例在油田的应用。