Анализ звуковой мощности шума от высокоскоростного потока сжатого газа на газораспределительной станции Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 622.691.4:628.517.2 АНАЛИЗ ЗВУКОВОЙ МОЩНОСТИ ШУМА ОТ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ПОТОКА СЖАТОГО ГАЗА НА ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ

ANALYSIS OF ACOUSTIC POWER OF NOISE PRODUCED BY HIGH-SPEED COMPRESSED GAS STREAM AT THE GAS-DISTRIBUTING STATION

П. А. Кузьбожев, С. В. Петром

P. A. Kiizbo/hcv. S. V. Pet го v

Ухтинский государственный технический университет,.'. Ухта

Ключевые схема: гиюриспреде:ште:1ыи1я станция, высокоскоростной поток сжитого гит.

чвуковия мощность шума

Key words: gas ilislribiiting Million, high velocity stream of compressed gas, acoustic power of noise

При поступлении природного газа из магистральных трубопроводов в системы городов и крупных промышленных предприятий осуществляется понижение его давления на газораспределительных станциях (ГРС). Снижение давления гача происходит в редукционных клапанах и сопровождается увеличением скорости потока га-«).

Нормативным документом регламентировано поддержание скоростей движения газа не более установленных величин: не более 7 м/с — для газопроводов низкого давления. 15 м/с — для газопроводов среднего давления и 25 м/с — для газопроводов высокого давления |1|. Однако в реальных условиях эксплуатации скорости движения газа зачастую превышают нормативно установленные значения. Это может вызывать повышение уровня шума и вибраций газопроводов, что негативно сказывается на персонале и надежности ГРС.

Проведем расчет скорости потока сжатого газа на участке редуцирования в зависимости от режимов работы газопроводов по рабочему давлению. Исходные данные по рабочим давлениям на входе и выходе ГРС представлены в таблице I.

Таблица I

Режимы работы I 'PC

11аимеповапие параметра Значение параметра

проект факт

Давление на входе 1 PC 55 кгс/ем2 40 кгс/см2

Давление газа па выходе 1 PC 12,0 кгс/см2 5,8 кгс/см2

Общая ироизво;ште.тыюеть ГРС 152 п,le. mrViac 78-168 тыс. \rViac

Расчетом установлено, что скорость потока сжатого газа для проектного и фактического режима эксплуатации, при условии, что газ высокого давления подастся через два регулятора давления по двум подводящим трубопроводам в обший коллектор, составит оПр= 26.645 м/с. 1>ф= 55.926 м/с.

Общий уровень звуковой мощности Ь„бШ. дБ. высокоскоростного потока газа, исходящего из регулятора давления, определяется по выражению |2|:

1-ойщ = 8<>lg0>) + 201g (у) +1 Olg(F)- 44. (1)

где о — скорость истечения газа, м/с: у—удельный вес газа, кг/м3: V— площадь поперечного сечения трубы. м~.

Октавныс уровни звуковой мощности шума Lp. дБ. высокоскоростного потока сжатого газа определяются из выражения |2|:

AL.

(2)

где AL — разность общего и октавного уровней звуковой мощности шума. дБ. определяемая по графику (рис. I) или рассчитываемая относительно спектра зву ковой мощности шума высокоскоростного потока сжатого газа. в зависимости от безразмерного параметра к. который определяется по формуле |2|

fcp<

(3)

гдс,A',, — среднегеометрическая частота октавной полосы шума. Гц: с/с ■ ний диаметр трубопровода, м.

Al-

■внутрсн-

20

15

10

й -

1 1 1 ,_________1__________ "1 т i i i i i i i i

у -7,07531,п(.х) - 8,888 i ____ i i i i i i i | |_ -—---'1

i 1 ' — i ' — i ----* | у 4,0841л (х) 10,2 i i

\ у' i 1 1 1 J* i Л / 1 i i i i i i i i

\ / i V I • i i -i- _ _ _ - -|---------т -- ----- i i i i i i -1-1-

3

Рис. 1. График <):ш определения ран юани общего и активного уровней звуковой мощности шума

Общий уровень 'туковой мощности высокоскоростного потока сжатого газа для проектного и фактического режимов работы составит: 1 = 76.56 дБА.

/&„, = 95.88 дБА.

Представлены результаты расчета параметра к для фактического и проектного режимов работы в восьми октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63.125. 250. 500. 1000.2000.4000. 8000 Гц (табл. 2).

Таблица 2

Значения параметра к в восьми октавных но. юсах со среднегеометрическими частотами 63. 125. 250. 500. 1000. 2000. 4000. 8000 Гц

Режим работы Срс;июгсомсгричсская частота. Гц

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

11роектпый 0,712 1,412 2,825 5,649 11,299 22,598 45,195 90,390

Фактический 0,339 0,673 1,346 2,691 5,383 10,765 21,531 43,062

Представлены результаты определения параметра Л1, (табл. 3).

Таблица 3

Значения параметра AL, дП в восьми активных полосах со среднегеометрическими частотами 63. 125. 250. 500. 1000. 2000. 4000. 80001ц

Режим работы Среднегеометрическая частота, Гц

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000

11роектный 8,81 11,61 14,44 17,27 20,10 22,93 25,76 28,60

Фактический 5,78 8,58 11,41 14Д4 17,07 19,91 22,74 25,57

Результаты расчета октавных уровней звуковой мощности шума высокоскоростного потока сжатого газа для проектных и фактических у словий эксплуатации представлены в таблице 4.

Таблица 4

Уровни туковой мощности в восьми октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63. 125. 250. 500. 1000. 2000. 4000. 8000 Гц

Режим работы Среднегеометрическая частота, 1 ц

63 125 250 500 1000 20(H) 4000 8000

11роектный 67,75 64,95 62,12 59,29 56,45 53,62 50,80 47,96

Фактический 90,10 87,30 84,47 81,64 78,81 75,97 73,14 70,31

Как при проектном, так и при фактическом режиме работы снижение давления газа до требуемой величины выполняется в двух регуляторах давления, поэтому необходимо определить общую зву ковую мощность для двух источников, расположенных в здании ГРС.

Расчет включает:

• выявление источников шума и их шумовых характеристик (уровней звуковой мощности в восьми октавных полосах частот и. в необходимых случаях, ха-ра ктсристи к на правлен ности):

• выбор расчетных точек (для организаций с однотипным оборудованием в средней части цеха, для КС с разнотипным оборудованием на рабочем месте наиболее шумного оборудования). Высота расчетной точки от пола 1.5 м (если работа выполняется стоя) и 1.2 м (если работа выполняется сидя), расстояние расчетной точки от наибольшего конту ра агрегата не менее 0.5 м:

• определение допустимых уровней звукового давления для расчетных точек /,ооя в соответствии с нормами для данной категории помещений:

• определение ожидаемых уровней звукового давления в расчетных точках Л,, до осуществления мероприятий по снижению шума с учетом снижения уровней звуковой мощности 1/.„ по пути распространения шума.

Уровни звукового давления в расчетных точках до осуществления мероприятий по шумоглушению определяют в зависимости от взаимного расположения расчетных точек и источников шума.

Если в рассматриваемом помещении установлено несколько источников шума, излучающих одинаков) ю звуковую мощность, то ожидаемые октавные \ ровни звукового давления от всех источников в расчетной точке /., (дБ) вычисляют по формуле|3|

11 ( 7:-Ф 4 ■ П ■ \1/ \ /^/^ + 10-181 - (4)

где !,/>, — октавный уровень звуковой мощности, излучаемой одним источником

шума. дБ: S¡ — площадь поверхности излучения ¡-го источника. \г: п — общее количество источников шума: /, — эмпирический поправочный коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля, определяемый по графику в зависимости от отношения расстояния г. от источника шума до расчетной точки к максимальному размеру источника шума !,тих (рис. 2): у/ — эмпирический коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении, зависящий от отношения постоянной помещения В к площади ограждающих поверхностей Хог„ (рис. 3): Ф — <|>актор направленности источника шума, безразмерный (для случая, когда фактор направленности неизвестен. Ф = 2).

г

Рис. 2.1'рафик <\ш определения поправочного коэффициента %

Рис..?. 1 рафик д:ш опредеигния коэффициента, учитывающего нарушение диффушосши звукового по.ш в помещении

Постоянную помещения В определяют умножением постоянной помещения на среднегеометрической частоте 1 ООО Гц (/Луш) на частотный множитель и (В Вюоо,и). Постоянная помещения В]тю определяется по таблице 5 в зависимости от объема помещения I'. м\ Значения частотного множителя и приведены в таблице 6.

Таблица 5

Значении постоянной помещения Итч « раг шчных помещениях

Характеристика помещения 11оетоянная помещения Нцюо

Помещение с небольшим количеством людей (машинный чал. металлообрабатывающий нех. вентиляционная камера, генераторные, галерея нагнетателей) V/20

Помещения с жесткой мебелью и большим количеством людей или с небольшим количеством людей и мягкой мебелью (помещение главного щита управления, вспомогательное помещение газотурбинного цеха и т. д.) V/10

Характеристика iiomcii(ения 1 1оетоянпая помещения В|000

11омещепие с большим количеством людей и мягкой мебелью (рабочее помещение и здании управления, учебный класс, технический кабине!' и г. и.) V/6

1 (омещение со звукопоглощающей облицовкой потолка и части стен V/1,5

Таблица 6 Частотный множите:и> р

Обч>ем помещения, V м3 Среднегеометрическая частота, 1 ц

63 125 250 500 1 000 2 000 4 000 8 000

До 200 0,8 0,75 0,7 0,8 1,0 1,4 1,8 2,5

200-500 0,65 0,62 0,64 0,75 1,0 1,5 2.4 4,2

Но.тее 500 0,5 0,5 0,55 0,7 1,0 1,6 3,0 6,0

Исходные данные для расчета: число источников шума — 2: объем помещения V — 145 \Г: площадь ограждающих поверхностей S — 183 м~: расстояние от первого источника шума до контрольной точки — 1 м: расстояние от второго источника шума до второй точки — 2.2 м: площадь поверхности источника шума — 0.787 м2: коэффициент -/j — 0.4: — 0.1.

Результаты расчета постоянной помещения В приведены в таблице 7.

Таблица 7

Постоянная помещения И д:ш восьми октавных полос со среднегеометрическими частотами 63. 125. 250. 500. 1000. 2000. 4000. 80001ц

Среднегеометрическая частота, Гц

63 125 250 500 1 000 2 000 4 000 8 000

0,032 0,030 0,028 0,032 0,040 0,055 0,071 0,099

Результаты расчета коэффициента у/ приведены в таблице 8.

Таблица 8

Коэффициент для восьми окпшвных полос со среднегеометрическими частотами 63. 125. 250. 500. 1000. 2000. 4000. 80001ц

Среднегеометрическая частота, Гц

63 125 250 500 1 000 2 000 4 000 8 000

0,986 0,987 0,988 0,986 0,982 0,975 0,968 0,955

Октавные уровни звукового давления от всех источников в расчетной точке для проектного и фактического режимов работы представлены в таблице 9.

Таблица 9

Окпшвные уровни звукового давлении для фактического и проектного режимов работы в восьми полосах со среднегеометрическими частотами 63. 125. 250. 500. 1000. 2000. 4000. 8000 Гц

Режим работы Среднегеометрическая частота, Гц

63 125 250 500 1 000 2 000 4 000 8 000

11роекшый 73,47 70,88 68,28 65,01 61,49 57,70 54 ДЗ 50,67

Фактический 116,09 87,39 84,55 81,72 78,89 76,06 73,23 70,40

Требуемый уровень 98 90 85 81 78 76 74 72

Результаты замеров уровня шума на территории и в помещениях ГРС представлены в таблице 10.

Таблица 10

Уровень шума па территории и в помещениях ГРС при фактическом режиме эксплуатации

11аименование т очек замера Дата замера

17.03.2011 г. 19.07.2011 г.

Операторная 82,1 79

Зал редуцирования 93,2 104,5

Улица возле зала редуцирования 97.7 108.3

Эл. щитовая 75,7 73.6

Раеходомерная 78.1 70

Узел подключения 86 90.5

Узел очистки 83.2 90.7

Узел подо!рева 93.4 94.4

Результаты исследования.

• Расчетом обосновано, что уровень шума на участке редуцирования ГРС. возникающий при дросселировании газа, при фактическом режиме эксплуатации составляет 99 дБА. что превышает предельно допустимое значение на 16 дБ А. Замеры. проводимые на участке редуцирования (в помещении) ГРС. показали, что фактический уровень шума достигает 104 дБА. что превышает допустимый уровень 20 дБА.

• Для устранения повышенного уровня шума в помещении ГРС предлагается перекрытие излучающих поверхностей труб и регуляторов (в здании ГРС и на выходе из здания ГРС) звукоизолирующими материалами.

Список литературы

1. СП 42-101-2003 Общие положения но проектированию и строительству ппораенретелигельных систем и ! металлических и нолитгилеповых труб. М.: 'ЗАО Полимерии. 2003. 36 с.

2. С11и112-12-77 Защитот шума.-М.: Госсгандар! СССР. - 1978. 23 с.

3. СТО Газпром 2-3.5-04.3-2005. Защита от шума технологического оборудования ОАО «Газпром».

Сведения од акторах

Петров Сергеи Ишдшшрович, к. т. п., доцент кафедры, «Проектирование и эксплуатациимагистральных , ■аюнефтепрмю/'юа», Ухтинский ••оеу<)арственный технический университет.Ухта, тех. 8 (8216)774481; е-тай: претж'ам£Ш.пе1

Куэы'южев Павел Александрович, аспирант кафедры «Проектирование и эксплуатации магистральных .•аюнсфтепропогЫ», Ухтинский государственный технический университет. г. Ухта, тех. 8 (8216)774481

Petrov S. V. Candidate oj Technical Sciences, associate professor oj the chair «•Designing and operation oj trunk gas-and-oil pipelines». Ukhta State Engineering University, phone: 8 (8216)774481: e-mail: npe-trov@ugtu.net

Kuztxizhev P. A., postgraduate oj the chair «Designing and operation oj trunk gas-and-oil pipelines». Ukhta State Engineering University, phone: 8 (8216)774481