海洋平台系统简介

海洋平台系统简介_海洋工程结构设计

第3章　海洋平台各系统和功能

本章内容：

▶平台系统与功能介绍

3.1　海洋平台系统简介

海洋平台（Offshore Platform）为海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施。总的来说，海洋平台的大部分系统和船舶相似，特别是移动式平台，这种平台在压载及控制系统、燃油系统等系统和船舶系统很相似。了解平台各系统及其功能有助于我们理解和分析平台上荷载分布等特性，优化平台设计方案。

3.2　海洋平台系统功能

总的来说，海洋平台的系统包含了平台作业、存储和生活等各个方面的内容，如下所述。

（1）压载系统　ballast system。

（2）消防系统　fifi system。

（3）舱底水系统　bilge system。

（4）海水冷却系统　sea water cooling system。

（5）淡水冷却系统　fresh water cooling system。

（6）燃油系统　fuel oil system。

（7）润滑油系统　lub oil system。

（8）主机排烟系统　exhaust system。

（9）废油系统　waste oil and sludge system。

（10）透气溢流系统　vent and over flow system。

（11）测深系统　sounding system。

（12）启动空气系统　starting air system。

（13）平台空气系统　rigair system。

（14）仪表与控制空气系统　instrument air system。

（15）饮用水系统　potable system。

（16）生活水排放系统　sanitary discharge system。

（17）生活水供给系统　sanitary supply system。

（18）盐水系统　brine system。

（19）钻井水液系统　drill water system。

（20）钻井基油系统　base oil system。

（21）泥浆供给系统　mud supply system。

（22）高压泥浆排出系统　mud discharge system。

（23）泥浆处理系统　mud process system。

（24）泥浆真空系统　mud vacuum system。

（25）井口控制系统　subsea control system。

（26）分流器高压管系系统　hp manifold and diverter system。

（27）灌井系统　trip tank system。

（28）除气系统　mud gas separator system。

（29）测井系统　well test system。

（30）隔水套管张紧系统　riser tensioner system。

（31）液压系统　hydaulicoil system。

（32）泥浆混合系统　mud mixing system。

（33）散货系统包含　散装水泥系统　bulk cement system　以及散装泥浆系统bulk mud system。

（34）高压冲洗系统　high pressure washing down system。

（35）甲板泄水系统　deck drain system。

（36）快关阀系统　quick closing valve system。

（37）切屑处理系统　cutting handling system。

（38）直升机加油系统　helicopter refueling system。

（39）排舷外系统　overboard discharge system。

（40）刹车冷却系统　brake cooling system。

（41）呼吸空气系统　breath air system。

（42）推进器系统包含　thruster hydraulic oil and lub oil system。

（43）泥坑冲洗系统　mud pit washing system。

如上所述的各种系统基本涵盖了海洋平台的各种系统（见图3－1），各种类型的平台会根据实际情况缺失部分系统或者增加一些未在上述列出的系统。接下来将分别介绍几种常见的平台系统。

1.压载水系统

压载水系统的作用是：根据平台营运的需要，对全平台压载舱进行注入或排出，以达到下述目的：调整平台主体的吃水和纵、横向的平稳及安全的稳心高度；减小平台主体变形，以免引起过大的弯曲力矩与剪切力，降低平台振动；改善空舱适航性（见图3－2）。

压载水系统主要由压载水泵、压载水管路、压载舱及有关阀件组成。随着平台的种类、用途和吨位的不同，压载水舱在平台上的位置、大小和数量也不同。

图3－1　海洋平台系统

图3－2　船舶压载水系统示意图

2.消防系统

平台消防系统是为了预防平台火灾而设计安装的保护设施，由灭火介质和介质供应设备、介质传输管道、控制阀门、终端设备组成，当发生火灾以后由动力设备向固定的管道供应灭火介质，然后由终端设备向火源喷射达到灭火目的。

消防系统的分类：

根据使用介质主要分为惰性气体、化学泡沫、水等几种灭火方式。惰性气体灭火方式在船舶上主要采用氮气和二氧化碳两种，其中二氧化碳应用较多。

根据主要工作性质分为对内消防和对外消防两种；

根据设备器材分为动力式和便携式。

动力式设备的构成有以下几种方式：

（1）惰性气体灭火系统主要是由气体供应站＋控制阀＋气体释放阀＋主干管道＋气体释放喷头组成。

（2）化学泡沫灭火系统主要由泡沫舱＋泡沫泵＋比例混合器＋泡沫消防炮＋主干管道＋消防栓＋消防水带＋消防水枪组成。

（3）水基灭火系统主要由应急海水阀＋储水舱＋消防泵＋备用泵（海水泵、压载泵）＋主干管道＋消防炮＋消防水带＋消防水枪组成。

便携式设备的构成有以下几种方式：

（1）手提式干粉灭火器。

（2）推车式干粉灭火器。

其他平台消防设备有：

（1）喷淋消防系统。

（2）消防沙箱。

消防附件包括：

（1）消防栓。

（2）水龙带箱。

（3）消防水龙带。

（4）消防水枪。

（5）喷淋头。

（6）气体喷嘴。

3.舱底水系统

平台舱底水系统主要由舱底水泵、舱底水管路、油水分离机及有关阀件组成，系统的作用是：根据平台作业的需要，对平台部分舱底水进行油水分离处理后排除，达到清除平台舱底积累的污油水的目的。

平台舱底水系统的管路布置有两种形式：支管式、总管式。平台舱底水吸口管高度应当距离舱底10～25mm左右。各污水井的吸入口应布置在有利于舱底水排出的位置。

平台舱底水系统在每个污水井都安装了水位报警器，当水位达到一定高度报警器启动，工作人员开启舱底水泵，把舱底水输送到油水分离机处理，然后把污油排放到污油舱，把水提供排舷外管排放出去。

4.海上冷却系统

在我们的平台上，很多机械在运行的时候都会产生大量的热量。比如柴油机，它燃烧柴油推动活塞做功，通过曲轴把能量传递出去。在这个过程中，摩擦、燃烧产生的热量都会使金属产生疲劳，或者会使机械的过热保护装置启动，使机械停止下来。上面仅仅是一个例子，平台上有很多机械设备需要冷却，比如液压单元、发电机组、变频器、空气压缩机、高压泥浆泵、绞车、推进器刹车片、推进器液压单元等。

在海上最容易得到的冷却介质就是海水，成本几乎是零。海水冷却系统的作用就是：利用海水作为冷却介质进行热交换，保证系统和设备在一个正常的、稳定的工况下工作。海水是有腐蚀性的，让它直接接触冷却设备的话，很容易造成机械的腐蚀，因此海水冷却系统一般不直接接触热源。

压头由淡水系统的设计压力决定，海水冷却系统的压力要比淡水冷却系统低。因为一旦冷却器破损了，可以允许淡水漏到海水系统里面去，但是不允许海水漏到淡水里面去，以免造成整个淡水系统的损坏和污染。

5.淡水冷却系统

海水冷却系统和淡水冷却系统都属于中央集中冷却系统，整个冷却过程其实就是海水冷却淡水，冷却后的淡水再去冷却机械设备。与海水冷却系统不同的是，淡水冷却系统是一个闭式循环系统。在海上，海水几乎是取之不尽，用之不竭的。从海里抽上来，用完之后直接排放到海里。但是淡水不同，淡水在海上来说是比较珍贵的。而用于冷却系统的淡水通常是经过处理的软水，而且还会在里面放入很多添加剂，避免水中的离子析出，或者抗起泡等避免设备的腐蚀。

淡水冷却系统，特别是对发电机组来言，可分为高温淡水冷却系统和低温淡水冷却系统。

6.燃油系统

平台燃油系统是通过管道和燃油输送泵为平台各种设备提供燃油的管系。平台燃油系统主要由燃油舱、燃油滤器、燃油日用柜、燃油驳运泵、燃油输送泵、燃油输送管路、控制阀门、终端设备组成。根据平台的种类、用途和燃油使用量的不同，燃油舱在平台上的位置、大小和数量也不同。

一般船可用双层底舱、边舱、顶边舱与深舱等作为燃油舱。

平台燃油系统的管路布置如下：

（1）船舶燃油系统的管路布置有两种形式：支管式、总管式。

（2）船舶燃油舱内吸口管应当同时具有加油功能。

（3）各燃油舱的燃油吸入口应布置在有利于燃油排出的位置。

（4）船舶燃油系统应当在便于观看的地方安装燃油流量计，便于日常燃油使用量的统计。

（5）船舶燃油系统应当能够将全船各燃油舱的燃油驳进、驳出或相互调驳。

（6）燃油注入管必须安装国际通岸接头和接油盘。

（7）船舶燃油系统管路必须在驳运管路安装手摇泵。

7.透气溢流系统

一个封闭的容器装液体的时候，由于容器里面会承受很大的气压，会越来越不容易把液体装进去。平台上的液舱透气就是在封闭的舱上装上1根或者2根专门用于空气自由排出的管。以便获得舱内压力和大气压平衡。几乎所有的封闭舱都需要透气管。

在各大船级社规范里面对这个系统有详细的规定。大致如下：

（1）一个舱的透气管的大小由舱室注入管的大小决定。所有透气管截面积的总和不小于1.25倍所有注入管的截面积总和。

（2）透气管的表面处理的方式由该舱储存液体类型决定。

（3）透气管要远离注入管。

（4）舱长大于10m，需要2根及以上透气管。

（5）机舱里面舱容小于2个立方的小舱可以透气到机舱。

（6）透气头进水线至少高于风雨线760mm。

（7）透气头直径3m，直径6m这两个区间的危险等级。在设计中必须要考虑。

溢流系统在规范里也有详细的说明，简要说明如下：

（1）所有的服务油舱，包括燃油，滑油，需要有溢流管和溢流舱。

（2）溢流舱的大小应该可以坚持10min的溢流量。

（3）溢流管的大小和透气管计算方式一样。在有的设计中，透气管和溢流管可以做成公用管。

以上所述的几类系统是针对平台动力系统起关键作用的系统，接下来再继续介绍几类平台服务系统，这些系统是为了给平台动力系统提供辅助作用的系统。

8.钻井水系统

钻井水系统是一个服务系统，钻井水是调配钻井液的一种溶剂。它一般是淡水，工业淡水。钻井水可以通过注入站或者造水机获得，也可以把平台上的其他淡水作为钻井水。比如淡水舱、饮用水舱的淡水可以通过淡水驳运泵打到钻井水舱里。钻井水舱也是大结构舱，驳运钻井水的是2台钻井水泵。产生压力的钻井水被输送到各个服务点。

除此之外，按照系统设计的不同，有时候它会进入井控系统作为井控动力液体调配剂；或者给淡水冷却系统补水。

9.泥浆供给系统

通常，泥浆系统分成高压和低压两个系统，它们之间的分割点就是高压泥浆泵。泵前属于低压，泵后属于高压。现在所讲的泥浆供应系统，就是高压泥浆泵之前从泥浆池到高压泥浆泵之间的一段。它包括泥浆混合泵、泥浆增压泵。所谓的泥浆池是在钻井过程中泥浆回流，暂时存储的小舱。泥浆池属于结构舱，用槽型钢板做成，泥浆池在平台上有很多个，根据使用的频繁度分为工作泥浆池和回收池（见图3－3）。

图3－3　泥浆循环系统