石油化工长输泵噪声治理方案详解
作者: 中广通环保     时间:2025-08-14 09:24:07

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一、 长输泵噪声源分析

长输泵噪声主要来源于以下几个方面,治理需针对不同来源采取相应措施:

  1. 机械噪声:

    • 轴承噪声: 轴承磨损、润滑不良、安装精度不够导致的振动和摩擦噪声。

    • 转子不平衡: 叶轮制造误差、磨损、结垢或介质不均匀导致的不平衡振动噪声。

    • 齿轮噪声(如有): 齿轮箱内的齿轮啮合冲击、摩擦噪声(多级泵或增速泵常见)。

    • 联轴器不对中: 电机与泵轴对中不良产生的振动和噪声。

    • 结构共振: 泵体、底座、管道支撑结构固有频率与激励频率重合,产生强烈振动和噪声放大。

  2. 流体动力噪声:

    • 湍流噪声: 高速流体在泵腔、叶轮流道、阀门、变径管、弯头等处产生湍流和涡流分离引起的宽频噪声。

    • 汽蚀噪声: 当泵入口压力过低或介质温度过高时,局部汽化产生气泡,气泡在高压区溃灭时产生强烈的高频冲击噪声(类似砂石打击声),危害极大。

    • 压力脉动: 叶轮叶片周期性通过蜗壳隔舌或导叶,产生离散频率的脉动,激发管道和结构振动辐射噪声。

  3. 电磁噪声(电机):

    • 电机定转子磁场相互作用产生的电磁力引起的振动和噪声,通常是中高频“嗡嗡”声。

  4. 管道系统噪声:

    • 泵产生的压力脉动和流体噪声沿管道传播,在弯头、阀门、变径、支架等处激发管道壁振动辐射噪声(二次噪声源)。

    • 管道支撑刚度不足或隔振不良,将振动传递到建筑结构,形成固体传声。

二、 噪声治理方案(分级治理)

治理原则遵循“源头控制 > 传播途径控制 > 受体保护”的优先级。

(一) 源头控制(最有效、最根本)

  1. 选用低噪声泵:

    • 优化水力设计: 选择高效、低脉动、低汽蚀余量(NPSHr)的叶轮和蜗壳/导叶设计。

    • 提高制造精度: 确保叶轮动平衡精度高,减少转子不平衡量。提高轴承、齿轮(如有)的加工和装配精度。

    • 低速设计: 在满足工艺要求的前提下,优先选用低转速泵(噪声功率级通常与转速的3-5次方成正比)。

    • 屏蔽泵/磁力泵: 对于特定介质和要求严格密封的场合,可考虑无轴封设计的屏蔽泵或磁力泵,消除机械密封摩擦噪声源(但需评估其输送能力和效率)。

  2. 优化运行工况:

    • 避免汽蚀: 确保泵入口有足够的有效汽蚀余量(NPSHa > NPSHr + 安全裕量)。措施包括:提高入口液位、降低入口管路阻力(增大管径、减少弯头阀门)、降低介质温度、选用NPSHr更低的泵。

    • 避免喘振: 确保泵在稳定工作区内运行,避免在小流量区运行。

    • 优化流量/扬程: 避免泵在远离最佳效率点(BEP)的工况下长期运行,减少湍流和效率损失带来的额外噪声。

  3. 提高安装精度与维护:

    • 精密对中: 电机与泵轴采用激光对中等精密方法进行安装和定期校验。

    • 高质量轴承与润滑: 选用低噪声轴承,保证良好润滑状态(油位、油质)。

    • 定期维护: 定期检查、清洗叶轮(防止结垢导致不平衡),更换磨损轴承、机械密封等易损件,紧固地脚螺栓和连接件。

(二) 传播途径控制(最常用、最广泛)

  1. 隔振:

    • 安装隔振器: 在泵、电机与基础之间安装合适的隔振器(如弹簧隔振器、橡胶隔振垫、阻尼弹簧复合隔振器等)。这是阻断固体传声最核心的措施

      • 选型关键: 根据设备重量、重心、扰动力频率计算所需隔振器的静态压缩量、固有频率,确保隔振效率(传递率<1)。固有频率应远低于扰动频率(通常1/3以下)。

      • 安装要求: 确保隔振器受力均匀,设备重心落在隔振器组中心。惰性块(混凝土台座)能有效降低重心、增加质量,提高隔振效果,尤其对低频噪声。

      • 管道柔性连接: 泵进出口管道必须安装橡胶软管接头(如橡胶挠性接管)或金属波纹膨胀节,长度足够(通常≥10倍管径),避免管道成为“声桥”将振动传出。软连接前后需有刚性支撑和导向支架

    • 弹性支架/吊架: 对连接到泵的管道,在靠近泵的第一、第二个支架处采用弹性支架或吊架,进一步阻断振动沿管道传播。

  2. 隔声:

    • 隔声罩: 为泵机组(含电机、联轴器)设计安装整体或分体式隔声罩。

      • 结构: 通常采用钢板(内壁敷设阻尼材料)+ 吸声层(离心玻璃棉、岩棉等)+ 穿孔护面板(保护吸声层)的结构。门、观察窗需有良好密封。

      • 通风散热: 石化泵通常发热量大,必须设计强制通风散热系统,进排风口需安装消声器(消声百叶或消声通道),防止噪声从风口泄露。考虑防爆要求(电机、灯具、通风机需防爆)。

      • 维护便利性: 设计易于拆卸的模块、足够的检修空间和通道。

      • 防火要求: 所有材料(尤其是吸声材料)必须满足石化场所的防火(A级不燃)和防潮要求。

    • 局部隔声屏障: 在无法或不适合做全封闭罩的地方,可在噪声主要传播路径上设置隔声屏障,阻挡直达声。屏障需足够高、大,并靠近声源或受体效果才好。

  3. 吸声:

    • 室内墙面/顶棚吸声处理: 在泵房内墙面和顶棚安装吸声材料(如吸声板、空间吸声体),降低室内混响声,可显著降低室内整体噪声水平(3-8 dB(A))。同样需满足防火防潮要求。

    • 隔声罩内壁吸声: 如前所述,是隔声罩的重要组成部分,吸收罩内声能,防止混响噪声叠加升高。

  4. 消声:

    • 进/排风口消声器: 如前所述,用于隔声罩或机房的强制通风系统。

    • 管道消声器: 对于流体动力噪声(特别是压力脉动)沿管道传播显著的情况,可在泵出口(有时入口)一定距离后安装管道消声器(抗性消声器如扩张室式、共振腔式,或阻抗复合式),有效降低特定频率(尤其是低频)的噪声。需考虑压力损失和安装空间。

  5. 管道阻尼与包扎:

    • 阻尼处理: 在辐射噪声较大的薄壁管道上粘贴阻尼材料(如约束阻尼层),增加管道壁的损耗因子,抑制其振动,从而降低噪声辐射。对中高频效果较好。

    • 隔声包扎: 对管道外壁进行隔声包扎(如铝箔+吸声层+隔声层+外保护层),直接阻隔管道壁辐射的空气传声。需注意保温管道需在保温层外做隔声包扎。

(三) 受体保护(最后防线)

  • 个体防护: 为在强噪声区域(如巡检时)工作的员工配备合格的耳塞或耳罩,并监督正确佩戴。这是针对暴露人员的必要补充措施。

  • 控制暴露时间: 合理安排巡检路线和时间,减少人员在强噪声区域的停留时间。

  • 声源隔离/远程监控: 尽可能将泵房与控制室、值班室隔离,或采用远程监控系统,减少人员暴露。

三、 石化行业特殊考虑

  1. 安全第一:

    • 防爆: 所有电气设备(照明、通风机、插座)、灯具、仪表及可能产生火花的部件必须满足相应区域的防爆等级要求。

    • 防火: 吸声材料、隔声材料、阻尼材料、粘结剂等必须为A级不燃材料。

    • 通风与散热: 隔声罩必须保证足够的通风散热能力,防止设备过热引发故障或火灾风险。通风设计需专业计算。

    • 逃生与救援: 隔声罩设计必须考虑紧急逃生通道和救援口,并清晰标识。

    • 不影响操作与巡检: 任何降噪措施不能妨碍正常操作、巡检(如压力表、温度计、油位镜的观察,加油点、排放阀的操作)和紧急情况下的应急处置。

  2. 介质与环境:

    • 防腐: 材料需能抵抗现场可能存在的油气、化学品腐蚀。

    • 防潮/防水: 特别是露天或半露天泵组,材料需防水或进行有效防护。

    • 耐候性: 户外设备材料需耐紫外线、耐高低温变化。

  3. 长周期运行: 降噪设施(尤其是隔振器、软连接、阻尼材料)需具备良好的耐久性,与泵机组同寿命或易于维护更换,避免因降噪设施失效导致噪声反弹。

四、 治理步骤建议

  1. 现场调查与测试: 详细记录设备型号、参数、运行工况;使用声级计、频谱分析仪进行噪声测量(A声级、倍频程或1/3倍频程频谱),绘制噪声分布图,识别主要噪声源和传播路径。

  2. 噪声源识别与贡献量分析: 结合测量数据和设备知识,分析各噪声源(机械、流体、电磁、管道)的贡献量,确定优先治理对象。

  3. 方案设计与比选: 根据分析结果,结合现场空间、预算、安全要求,设计多种可行的综合治理方案(如源头+隔振+吸声;或隔振+隔声罩+通风消声等),进行技术经济比较。

  4. 详细设计: 对选定方案进行详细工程设计(隔振计算、隔声罩结构、通风量计算、消声器选型、材料选型等),绘制施工图纸。

  5. 施工与安装: 由专业队伍施工,严格按图施工,特别注意隔振器的安装、软连接的安装、隔声罩的密封、防火材料的应用、防爆电气安装等关键点。

  6. 调试与验收: 施工完成后,在设备正常运行条件下进行噪声复测,验证降噪效果是否达到设计目标(通常需满足《工业企业噪声控制设计规范》GB/T 50087 或石化企业内控标准)。调试通风散热系统。

  7. 维护与管理: 建立降噪设施的定期检查、维护保养制度,确保长期有效运行。

五、 案例效果预期(典型值)

  • 良好隔振: 可降低固体传声引起的噪声5-15 dB(A)(视基础情况)。

  • 有效隔声罩: 可降低泵机组空气传声15-25 dB(A) 或更多(取决于罩体设计和密封)。

  • 室内吸声: 可降低混响声3-8 dB(A)。

  • 综合措施: 通过源头、传播途径的综合治理,通常可以将泵房内噪声从90-100+ dB(A) 降低到80-85 dB(A) 甚至更低,满足职业卫生标准要求(如85 dB(A) 8小时等效声级),并显著降低厂界噪声。

结语

石油化工长输泵噪声治理是一个涉及多学科、需要精细化设计和施工的复杂任务。没有万能方案,必须因地制宜。 成功的治理依赖于对噪声源的准确诊断、合理选择组合多种技术措施、严格遵守石化行业的安全规范,以及高质量的施工和后期维护。建议委托有丰富石化行业噪声治理经验的专业机构进行设计和实施。