油井管无损探伤检验线噪声的分析与控制柴洪光（钢管厂）摘要钢管厂油井管无损探伤的检验线，经 测定在正常生产过程中产生的各种噪声源组合的噪声高达１００～１３０ｄＢ（Ａ），严重影响着 在此工作的检验人员和维修人员的工作环境和身心健康。本文通过对噪声源的识别，从机械结构本 身出发，分析了各种机械噪声的形成及控制方法，介绍了对机械结构作的局部改进。这些改进完善 了设备性能，达到降低噪声的目的。ＡｎａｌｙｓｉｓＡｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｎｔｈｅＮｏｉｓ ｅｏｆＮｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＴｅｓｔＬｉｎｅｆｏｒＯｉｌＷｅｌ ｌＰｉｐｅｓ￥ＣｈａｉＨｏｎｇｇｕａｎｇ（ＳｅａｍｌｅｓｓＳｔｅｅｌＴｕｂｅＰｌａｎｔ ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｎｔｈｅｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅ ｓｔｌｉｎｅｏｆｏｉｌｗｅｌｌｐｉｐｅｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｎｏｉｓｅｐｒｏｄｕｃ ｅｄｂｙｖａｒｉｏｕｓｎｏｉｓｅｓｏｕｒｃｅｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｎｏｒｍ ａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｈｅｓｕｐｔｏ１００￣１３０ｄＢ（Ａ），ｗｈｉｃｈｂａ ｄｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｈｅａｌｔｈｏ ｆｔｈｅｉｎｓｐｅｃｔｏｒｓａｎｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｐｅｒｓｏｎｎｅｌ．Ｕｐｏｎｔ ｈｅｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｏｉｓｅｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙ ｓｅｓｔｈｅｏｃｃｕｒｅｎｃｅａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｖａｒｉｏｕｓｍｅｃｈａｎｉｃａ ｌｎｏｉｓｅｓｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｔｓｅｌｆ ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ａｎｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｓｍａｄｅｏｎｔｈｅｐａｒ ｔｉａｌｉｍｐｒｏｖｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃ ｈｐｅｒｆｅｃｔｓｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｓｏｔｈａｔｔｈｅａ ｉｍｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｎｏｉｓｅｌｅｖｅｌｉｓｇａｉｎｅｄ．１检验线的噪声现状钢管 厂油井管无损探伤检验线是一条对油井管、钻杆进行无损探伤的检验生产线，主要设备有：对油井 管管体进行无损探伤检验的两条Ｒｏｔｏｍａｔ漏磁探伤机组和对钻杆管体进行无损探伤检验的一 条Ｓｔａｔｏｍａｔ漏磁探伤机组（包括上料台架，吹灰装置）；对油井管、钻杆管端进行无损探 伤检验的两条磁粉探伤机组；油井管横向步进移送装置和各种钢管收集装置等。经有关部门测定， 在正常生产过程中，检验线上产生的各种机械噪声源组合成的噪声高达１００～１３０ｄＢ（Ａ） ，严重影响着在此工作的检验人员和维修人员的工作环境和身心健康，我们对该检验线进行了改造 。检验线的机械噪声是各种噪声源的不同组合，这些噪声主要来源于（１）管子与设备相碰撞产生 的冲击噪声；（２）在对管子进行吹灰时产生的噪声；（３）管子自身相撞产生的冲击噪声。其中 在对管子吹灰过程中产生的各种噪声组合是检验线上主要噪声源之吹灰是检验线中的第一道工序， 它将油井管内的铁屑等杂质吹去，然后送入漏磁探伤仪进行管体的无损探伤检验。由于德方在原设 计中考虑不周，忽视了整个吹灰工序中产生的噪声可达１００～１２０ｄＢ（Ａ），大大超过了我 国国家标准９０ｄＢ（Ａ）。本文主要对其进行分析研究，并介绍改造的方案。２国内外在噪声控 制方面的研究大量的试验和调查表明，噪声对人体是有危害的。为了保护工作人员的健康，可以采 用耳塞、耳罩或帽盔等器具施行人体保护。但是这种办法的缺点是可能连警报信号也听不见，而且 使用时使人总有些不舒服的感觉，甚至对健康也有一定影响，所以实际应用时也存在一定困难。应 从噪声形成机理着手研究分析，消除噪音。机械系统受到任何激发力，这个系统就会对此激发力产 生响应而振动。这个振动能量在整个系统中传播，当传播到辐射表面，这个能量就转换成压力波经 空气再传播出去，即声辐射。因此激发响应、系统内部传递及辐射这三个步骤是机械噪声的形成过 程。见图１［‘ｊ图１机械噪声的形成过程目前各国都很重视冲击噪声机理的研究，研究的目的在 于了解两个物体撞击后、产生振动和声辐射的过程。已有的研究成果表明，可将冲击噪声的声能大 体分为空气喷射声、刚体辐射声、表面的急促变形声、伪稳态辐射声和冲击后材料断裂引起的声辐 射等五种类型［。；机械系统的响应一方面取决于结构本身的刚度、阻尼和质量，另一方面又决定 于激振力的大小、频率和作用点。系统中传递取决于传播途径中零件材料、形状及各零件间的组合 情况。至于将振动转换成空气中声波的振动表面辐射效率则取决于辐射表面的材料、面积、形状、 厚度及支承条件等参数“’。自７０年代以来，国内外对机械噪声控制问题都十分重视，噪声控制 工程已从采用传统的隔声、吸声和消声方法，转向对机械声源进行识别和控制的研究，并展现了开 发低噪声机械设计技术的前景。这不仅为从根本上控制机械噪声指出了方向，并能提高机器性能和 节约能源等。从声源控制噪声，可以从两方面着手研究。一方面从降低噪声的观点改进设计；另一 方面改进制造工艺以降低噪声。在改进设计中降低噪声的途径如下：（ｌ）选用发声小的材料制造 零件；（２）降低激振力；（３）改进零件形状；（４）隔断机械系统内波的传播；（５）设计中 安排能够吸收振动能量的结构；（６）增大不运动零件的质量；（７）减小声辐射的面积；（８） 设计零件的固有频率应避免相等或接近机械系统作用外力的频率；（９）改变传动装置。３在对油 井管吹灰过程中噪声的产生及控制方法下面按照吹灰工艺次序逐一分析研究。３．１油井管在上料 过程中产生撞击噪声管子的上料过程由三级上料组合而成。管子送到上台架碰到吹灰装置（吹灰槽 ）上槽盖挡料筋板时发出撞击声，这一撞击声是刚体声辐射，因管子与挡料筋板接触是钢一钢接触 。若在上槽盖挡料筋板上包上高阻尼的弹性材料，可减少噪声；并且在上台架表面和侧面也安上高 阻尼材料，在减少撞击声的同时，能降低管子在其表面的移动速度，即降低撞击速度，见图２。经 研究，设计了一种槽形挡块、槽宽由筋板厚度决定。同时在三级上料操纵架表面上也包上一层高阻 尼的弹性材料，从而改变接触性质，即为刚柔接触。此项噪声改造前测得噪声值为１０４ｄＢ（Ａ ），改造后测得噪声值为８５ｄＢ（Ａ），实现降噪１８％“。图２管子上料改进前（ａ）和改进 后（ｂ）状况３．２吹灰槽上下槽盖翻转时产生机械噪声吹灰槽上、下槽盖各有５块槽盖连接而成 ，５块槽盖翻转动作由１０只气缸带动（每块槽盖上有２只气缸相连）。上、下槽盖在打开或间合 时，槽盖自重使气缸活塞杆在气缸内产生撞击噪声，槽盖相互碰撞也产生噪声。通过对气动系统的 分析，这些噪声是由于气缸回气时缺少缓冲所致。在原设计中，回气管路上缺少背压阀。经研究及 对整个气动问台的剖析，决定在气动问台总回气管路上增设一背压阀，以减慢槽盖的翻转速度，来 达到降低活塞杆的撞击噪声和槽盖的相互碰撞声。目前，已在气动问台总回气管路上装上了一只截 止阀，起到背压作用，经过使用，效果明显，使噪声从改造前的１０５ｄＢ（Ａ）降为８５ｄＢ（ Ａ），降低了１９％，同时也减少了机械结构的损伤程度。通过对截止阀开口量的调节，使噪声降 低在最小值，同时又不影响正常的生产工作。３．３油井管从上台架滚人吹灰槽内时产生冲击噪声 吹灰槽上槽盖打开后，管子由静止状态变为加速运动状态，自由滚入吹灰槽内，碰撞下槽盖内表面 产生脉冲声１１６ｄＢ（Ａ）。这一冲击噪声是刚体声辐射。若在下槽盖内表面上放置高阻尼的弹 性中间层，由于高阻尼材料具有吸收声能作用，故可减少振动和噪声。经过研究及对下槽盖动作的 观察，决定在吹灰槽下槽盖内表面上放置聚氨脂垫块（注：聚氨脂性能在第５节说明），将原来的 钢一钢接触，变为钢一聚氨脂接触，以降低这一撞击噪声，垫块在这里还起缓冲作用，见图３。目 前，在两条漏磁探伤机组吹灰槽下槽盖内表面上放置了这种垫块，当油井管滚入吹灰槽内，管子由 静止到突然下落至下槽盖上时，管子碰到垫块，突然加速的巨大动能和弹性位能互。注：一般产压 级的测量常使用精密声级计Ａ计权网络，以Ａ声级作为机械噪声的质量指标。测量时，声级计的传 声器应对准被测声源，一般距离取距被测机器ｌｉｎ，高度大约距地面１．ｓｉｎ，测量点的数量 取决于被测机器的大小以及声场的均匀性，取被测声源前后左右，以测得平均读数作为该机器的噪 声压级。此为本文涉及的噪声量值的测量方法。相转换，在阻尼作用下直到完全消耗掉为止，从而 减少噪声辐射，测得噪声８７ｄＢ（Ａ），降低了噪声２５％左右。图３管子滚入槽内改进前（ａ ）、后（ｂ）状况３．４压缩空气对油并管进行吹灰时产生啸叫声管子滚入吹灰槽内后，在吹灰槽 开口处前方有１只对准管子端部的喷嘴开始喷出高速压缩空气，以排出管子内铁屑等杂质，从而引 起压缩空气的喷射噪声１１０ｄＢ（Ａ）。这是由于气体自高压向大气排放时，喷口处的气体以很 高的速度向外冲出，对静止的大气产生很大的扰动而发出很高的噪声。当喷口处的喷射速度越高， 排气量越大，扰动就越大，因而噪声也越大。因此减小空气流的喷射速度是降低噪声的最有效方法 。为此，可将喷嘴安装得尽量靠近要吹屑的管子，这样在保持原吹力不变的前提下，与管子距离降 低一半，就可降低空气速度３０％，从而使噪声级下降８～１０ｄＢ。喷气噪声还与气体出流时的 阻力有很大关系。当气流喷射在刃口或快口上时，将出现第二次噪声源，它对辐射性能影响很大， 一般会增高噪声６～１０ｄＢ，消除此噪声源的最好、最简单方法是根据不同规格尺寸口径的管子，调整喷嘴的位置，尽可能将喷嘴对准管子的内孔，使喷嘴内喷射出的压缩空气流大部分完全进入管子内，从而降低噪声。降低压缩空气喷射噪声的另外一种方法是采用低噪声喷嘴，这将在第４节详细分析、讨论。３．５油并管从吹灰槽内滚出落在输送辊道上时产生冲击噪声油井管内的铁屑等
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