鉆井柴油機(jī)噪聲控制分析

朱亞峰

摘要：鉆井柴油機(jī)在石油天然氣的開采過程中給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，保障了國民正常的生產(chǎn)生活水平，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但同時(shí)也產(chǎn)生了極大的噪聲污染。本文將對(duì)鉆井柴油機(jī)的噪聲來源進(jìn)行探討，著重研究控制噪聲的有效措施，為相關(guān)單位提供可行性建議。

關(guān)鍵詞：鉆井柴油機(jī);柴油機(jī)噪聲;噪聲控制

引言：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人民生活水平的日益提高，國民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)，國家的環(huán)境保護(hù)法對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)有著更高的要求，石油企業(yè)在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，更要注重環(huán)境的保護(hù)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)效益的統(tǒng)一。因此，針對(duì)鉆井柴油機(jī)在工作過程中有效地實(shí)施對(duì)噪聲的控制問題迫在眉睫。

1鉆井柴油機(jī)噪聲的來源分析

當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，在市場經(jīng)濟(jì)的影響下對(duì)石油的需求也在日益擴(kuò)大，石油企業(yè)增加了對(duì)石油的勘探技術(shù)與資金支持，同時(shí)更要重視石油開采地區(qū)的環(huán)境保護(hù)。鉆井柴油機(jī)在石油的開采過程中產(chǎn)生了大量噪聲污染，通過對(duì)柴油機(jī)的工作原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的分析與調(diào)查，鉆井柴油機(jī)的噪聲來源主要有以下幾個(gè)方面。

1.1機(jī)器噪聲

機(jī)器噪聲的產(chǎn)生是由于鉆井柴油機(jī)內(nèi)部零件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分、循環(huán)運(yùn)動(dòng)部分在不平衡力的共同作用下發(fā)生的頻率振動(dòng)。在柴油機(jī)工作過程中，運(yùn)動(dòng)零件之間的碰撞，相互碰撞產(chǎn)生的摩擦力、慣性力，不平衡力，和機(jī)器工作運(yùn)行中產(chǎn)生的脈動(dòng)氣流共同作用，都會(huì)引起機(jī)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，尤其在柴油機(jī)工作運(yùn)行的不夠順利時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生更加刺耳的噪聲，這種由機(jī)器本身產(chǎn)生的輻射噪聲是柴油機(jī)噪聲的其中一個(gè)來源^[1]。

1.2燃燒噪聲

燃燒噪聲是在鉆井柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)由柴油機(jī)內(nèi)部的氣缸燃料高速燃燒產(chǎn)生的氣體在外部形成的壓力與沖擊力的規(guī)律性變化產(chǎn)生的爆發(fā)力量，通過內(nèi)部各零件（氣缸蓋、活塞、連桿、曲軸）之間的共同作用，產(chǎn)生噪聲，輻射到機(jī)器外部。柴油機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過程中燃燒的氣體，引起了零部件的振動(dòng)，通過內(nèi)部和外部的共同作用，將噪聲傳播到柴油機(jī)表面，這是鉆井柴油機(jī)在工作運(yùn)行過程中產(chǎn)生的又一個(gè)噪聲來源。

1.3氣體噪聲

鉆井柴油機(jī)在工作過程中也會(huì)產(chǎn)生氣體噪聲污染，這是一種由內(nèi)部氣體的動(dòng)力性作用產(chǎn)生的噪聲，也就是氣體氣流產(chǎn)生的噪聲。氣體噪聲的產(chǎn)生主要是由進(jìn)排氣部分和風(fēng)扇部分造成的。在柴油機(jī)內(nèi)部進(jìn)排氣管道和風(fēng)扇口因?yàn)闅饬鞯牟灰?guī)則運(yùn)動(dòng)，從而和進(jìn)排氣系統(tǒng)管道內(nèi)的氣流產(chǎn)生激烈的碰撞，造成氣流共振和廢氣噴射的噪聲產(chǎn)生，增加了鉆井柴油機(jī)的工作運(yùn)行負(fù)荷，在一定程度上影響了機(jī)器的使用周期與使用壽命。以上就是鉆井柴油機(jī)噪聲的主要來源，接下來將著重對(duì)柴油機(jī)的噪聲控制進(jìn)行研究分析，提供參考意見。

2鉆井柴油機(jī)噪聲的控制研究

隨著科技水平的不斷提高，我國在鉆井柴油機(jī)器方面的研究技術(shù)也在日趨完善。但目前我國大部分的石油企業(yè)多采用方便安裝與搬運(yùn)的鉆井柴油機(jī)器，對(duì)于在柴油機(jī)運(yùn)行工作過程中產(chǎn)生的巨大聲響與噪音，考慮得不夠充分，導(dǎo)致鉆井柴油機(jī)器出現(xiàn)的一系列噪聲，如機(jī)器噪聲、燃燒噪聲、氣體噪聲、進(jìn)排氣管噪聲、風(fēng)扇噪聲等等，對(duì)近距離內(nèi)操作機(jī)器施工人員的身體健康造成了損害，同時(shí)也嚴(yán)重影響著該石油開采勘探地區(qū)周邊居民的日常生活，為此，提出下面三條建議，以期對(duì)鉆井柴油機(jī)的噪聲起到有效的控制作用。

2.1設(shè)計(jì)隔聲罩降噪

以陜西省某鉆探工程公司為例，該公司設(shè)計(jì)了專門用來控制柴油機(jī)噪聲的隔聲罩設(shè)備，用來降低噪聲對(duì)施工人員和機(jī)器的影響。隔聲罩是用來減弱柴油機(jī)器的聲音傳播途徑的設(shè)備，利用合適的材料部件對(duì)柴油機(jī)產(chǎn)生的噪聲起到阻攔、隔聲、隔振、吸收的作用，進(jìn)而達(dá)到減少噪聲的效果。在隔聲罩的設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)專業(yè)人員需要根據(jù)柴油機(jī)的具體型號(hào)，因地制宜，實(shí)地考察現(xiàn)場的施工條件，進(jìn)而精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，研究制造出符合生產(chǎn)要求的隔聲罩設(shè)備，達(dá)到降噪的目的。

柴油機(jī)的隔聲罩設(shè)備利用高阻吸聲層和高阻隔聲層的結(jié)構(gòu)，這樣設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也包括兩種形式，壁板開窗式和推拉窗式，將柴油機(jī)的進(jìn)排氣管道和風(fēng)扇口露出，將柴油機(jī)的整個(gè)機(jī)身包圍，防止排氣口與風(fēng)扇口出現(xiàn)冷卻問題，在排氣口與風(fēng)扇口噪聲小的情況下，柴油機(jī)的隔聲罩設(shè)備多采用百葉窗形式，百葉窗的結(jié)構(gòu)為孔狀樣式，內(nèi)部含有有機(jī)吸聲棉，在不影響專業(yè)人員對(duì)鉆井柴油機(jī)的日常維護(hù)與保養(yǎng)下，專門用來散發(fā)熱量和阻隔噪聲，在百葉窗的周邊可以增加透明的窗戶玻璃，方便工作人員對(duì)柴油機(jī)是否在正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供便利的觀察機(jī)會(huì)，這樣的設(shè)計(jì)方式減少了柴油機(jī)運(yùn)行過程中漏聲的情況，更加利于工作人員的日常管理與監(jiān)控。通過這樣的設(shè)計(jì)來達(dá)到對(duì)柴油機(jī)工作過程中產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行消聲降噪，保障柴油機(jī)正常運(yùn)行。

2.2設(shè)計(jì)消音器降噪

鉆井柴油機(jī)在正常的工作運(yùn)行狀態(tài)下，產(chǎn)生最大的噪聲來源就是柴油機(jī)器本身的排氣系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場情況的實(shí)際調(diào)查與勘探，排氣消音器對(duì)于柴油機(jī)排氣的降音減噪發(fā)揮著明顯的作用，不但可以幫助排出廢氣，還可以達(dá)到凈化的目的?？梢哉f，消音器設(shè)備是鉆井柴油機(jī)控制噪聲的有效措施。目前多采用阻抗復(fù)合式的消音器設(shè)備，在控制噪聲的措施中，柴油機(jī)的消音器是使用頻率最高的設(shè)備。他可以使內(nèi)外部氣流無障礙的通過，同時(shí)減少噪聲對(duì)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的影響。這種消音器的設(shè)計(jì)是四腔化，多元化的消音結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用多孔擴(kuò)散，降壓節(jié)流的方式提升消音器的性能^[2]。

要想使消音器的作用得到最大程度的開發(fā)與利用，第一腔的開口需要設(shè)計(jì)得大一些，穿孔率的變化，也將影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率變化，它還可以與其他措施結(jié)合到一起，使其發(fā)揮最大價(jià)值，方便快速的改進(jìn)，把作用發(fā)揮到最大，采用擴(kuò)張式的組合消音器，內(nèi)部包含種類繁多的細(xì)小微孔金屬板，使其能夠分別對(duì)機(jī)器內(nèi)部發(fā)出不同頻率的噪聲進(jìn)行更好的減噪消音處理，有效地降低柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)速所產(chǎn)生的噪聲。消音排出的柴油機(jī)廢氣都是溫度高，速度快，尤其以低頻的噪聲廢物最為突出。因此，排氣消音器的選擇多采用低頻消音效果好的阻抗性消音器，通過穿孔板，內(nèi)插管、穿孔管多種組合方式不斷將改變排氣系統(tǒng)的消音作用。

2.3完善機(jī)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

石油企業(yè)在購入鉆井柴油機(jī)器的時(shí)候，首先要考慮的就是分辨柴油機(jī)進(jìn)、排氣消聲技術(shù)的優(yōu)劣。在大市場經(jīng)濟(jì)條件下，因?yàn)槠髽I(yè)對(duì)柴油機(jī)器有這樣日益增長的需求，所以眾多生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)、制造生產(chǎn)柴油機(jī)的排氣消聲系統(tǒng)時(shí)，必然會(huì)注重提升消聲性能的各項(xiàng)功能和氣體動(dòng)能，這樣的提升效能不但可以保護(hù)環(huán)境，也可以保障柴油機(jī)更穩(wěn)定的運(yùn)行與使用。

對(duì)柴油機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完善，最重要的方面就是注重進(jìn)排氣消聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與改良。目前大多進(jìn)氣消聲器適用迷宮通道式，采用多級(jí)吸聲和多級(jí)擴(kuò)張相組合的結(jié)構(gòu)方式，組成復(fù)合式排氣消聲結(jié)構(gòu)。而排氣消聲多適用穿孔，隔板與插入相組合的復(fù)合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了消聲時(shí)間長、范圍廣、容量大的創(chuàng)新技術(shù)要求。傳統(tǒng)的鉆井柴油機(jī)器的排氣消聲器設(shè)備依靠氣體氣流動(dòng)力學(xué)的工作原理，而目前的排氣消聲設(shè)備與廢水廢氣減排一體化同時(shí)進(jìn)行，改變了原有的單一模式，利用氣體熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)技術(shù)的融合，廢氣廢水產(chǎn)生的熱能被其自我吸收與轉(zhuǎn)化，這就是內(nèi)源性的消聲工作原理，這一措施減小了噪聲污染，加強(qiáng)了排氣消聲設(shè)備的消聲效果，有效地控制了噪聲的干擾范圍與強(qiáng)度^[3]。要想使柴油機(jī)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，還需要在柴油機(jī)的排氣管等部分纏繞玻璃纖維制品，以這樣的方式減少機(jī)器內(nèi)部熱量的輻射，避免溫度過高，影響柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

在實(shí)際生活中，要根據(jù)具體情況具體分析，依據(jù)鉆井柴油機(jī)工作環(huán)境與開采的程度，進(jìn)行科學(xué)化、合理化的規(guī)劃，將這三種措施有機(jī)地結(jié)合到一起，才能制定出符合實(shí)際工作需要的計(jì)劃，提高目標(biāo)的執(zhí)行度與可行度，在工作中發(fā)揮最大的指導(dǎo)作用。

結(jié)論：總而言之，通過對(duì)鉆井柴油機(jī)噪聲的來源分析，研究出了相應(yīng)的降噪措施，這些舉措將在一定程度把企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益有機(jī)地結(jié)合起來，加強(qiáng)對(duì)柴油機(jī)的噪聲控制研究，為我國石油企業(yè)的鉆井技術(shù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張立新.柴油機(jī)噪聲測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)與噪聲源分析研究[D].2019.