自升式海洋平台机舱通风系统设计【毕业设计】.doc

1、毕业论文 - 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 自升式海洋平台机舱通风系统设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 船舶与海洋工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 - 目录 摘 要 .1 1. 绪论 .3 1.1 海洋平台的发展 .3 1.2 海洋平台的现状 .4 1.3 海洋平台的分类 .5 1.4 本次设计平台的介绍 1.4.1 平台型式及任务 .5 1.4.2 平台的用途及适用范围 .6 1.4.3 平台的 设计环境条件及设计标准 .6 1.4.4 机舱布置 .6 1.5 机舱通风系统设计的必要性 .7 1.6 机舱通风方式与分类 .8 1.7 机舱通风设计步骤及要求 .

2、9 1.8 本次设计的主要内容 .9 2. 机舱通风系统设计组成 .10 2.1 机舱通风系统设计步骤 .10 2.2 机舱通风装置的组成 .10 2.2.1 菌形通风筒 .10 2.2.2 通风管路通舱管件 .20 2.2.3 风雨密关闭装置 .22 2.2.4 防火风闸 .22 3. 机舱通风量的计算及风量分配 .23 3.1 主机房通风量计算方法 .23 3.1.1 按换气次数计算 .23 3.1.2 按设备散热量计算 .23 3.1.3 按主机功率 估算 .24 3.1.5 按柴油机机舱规范计算 .22 3.2 机舱热交换效应的仿真与分析 .31 3.3 机舱通风量的分配 .33 4.

3、 机舱通风布置 .36 4.1 发电机舱通风布置 .34 5. 风管的布置和风机选型 .37 5.1 风管的布置原则 .35 5.2 风机选型与风道材料 .38 6. 风管尺寸的确定与风管阻力的计算 .38 6.1 风 管尺寸的确定 .38 6.2 风管的阻力计算 .39 7. 风道送风口与排风口形式 .40 8. 发电机舱通风装置 .42 9. 通风系统噪声控制 .42 9.1 通风系统噪声源 .42 9.2 风管噪声校核 .43 毕业论文 - 10. 关于改进机舱通风系统设计的思考 .44 设计总结 .40 致谢词 .40 参考文献 .43 毕业论文 - 自升式海洋平台机舱通风系统设计 摘

4、 要 由于能源的紧缺，人们开始将目光投向了广袤的海洋，而海上进行油气开采作业必须要建立相应的平台，自升式海洋钻井平台是由一个上层平台和数个能够升降的桩腿所组成的海上平台。 我国拥有广阔的海域，其中渤海、南海等海域更是拥有大量的油气，对自升式海洋平台的研究有利于完善现有的技术水平，而对于机舱的通风系统的优化设计也是不可或缺的一个重要部分。 机舱部分是海洋钻井平台动力设备及辅助机械运作和轮机人员进行工作的场所。通风系统设计是海洋钻井平台设计的重要组成。机舱通风是为了给机械设备和舱室内的人员一个良好的工作环境，在机舱内 建立并维持适宜的环境条件 (温度、湿度、空气流速、清洁度和空气成份等 )，其直接

5、关系着海洋钻井平台能否正常工作。该设计首先是通过大量的计算公式完成机舱通风量的计算和机舱通风量的分配，本过程是通风系统设计的重要环节，直接影响到通风效果的好坏。接着是通风系统布置图的绘制。然后，确定风管的尺寸和风管阻力的计算。最后，完成风机选型并做风管风速和阻力以及噪声的校核。 关键词 自升式海洋平台； 机舱通风 ；通风量；风管；噪声 毕业论文 - Design of the engine rooms Ventilation System For the jack-Up marine Platform Abstract Because of the energy shortage, peopl

6、e get to focus their attention on the vast ocean. But the work of offshore oil and gas production need the corresponding platform, and the jack-up marine platform is made up of an upper platform and several spud legs. Our country has broad sea areas, and there have abundant natural resources like oi

7、l and gas, such as the Bohai Sea, the South China Sea and so on. The reserch of the jack-up marine platform is in favour of perfecting the existing technology level. And the engine rooms ventilation system optimal design is an important part of it. The ventilator of engine room provide a good workin

8、g environment for both the mechanical equipment and the worker. To maintain a proper environmental conditions in the engine room (temperature, humidity, air flow rate, Cleanliness factor, components of air and so on) is directly related to the normal operation of the jack-up marine platform. firstly

9、, This paper firstly finished the calculation and allocation of engine rooms ventilation with a large number of formulas. It is an important part of ventilation systems design which can influence the ventilation effect directly. After that, it is the layout drawing of ventilation system. Then is to

10、determine the size and to calculate the resistance of the air conduits. Finally,finish the selection of the fans and check the air conduits wind speed, resistance and noise pollution. Key Words jack-up marine platform； engine rooms ventilation； ventilation rate；air conduit;noise 毕业论文 - 1. 绪论 1.1 海洋平

11、台的发展 随着中国经济的发展，特别是作为支柱产业的石油化工和汽车工业的快速发展，石油和天然气供应不足的矛盾将日益突出。中国从 1993 年开始，原油供应量追不上市场需求，因而从石油出口国变为石油进口国。去年我国 的原油进口量已达到 9000 万吨，石油已成为我国的稀缺能源。为满足国民经济和社会发展的需要，我国“十五”期间将进一步加强石油天然气资源的勘探，增加后备储量，扭转探明储量入不敷出和石油产量徘徊的局面。 石油天然气资源是发展石油工业的前提条件和基础，探明储量是制定石油工业长期发展规划和建设项目的依据，剩余可采储量多少决定了石油工业发展潜力所在。但是，目前中国陆上石油后备资源严重不足，原油

12、产量增长缓慢。由于长期的强化开采，大多数主力油田在基本稳定基础上陆续进入产量递减阶段，开采条件恶化，开发难度增大。受各种因素影 响，“九五”和“八五”探明石油储量都没有完成计划，石油可采储量年增长量小于当年采出量，油气资源的接替依然紧张，处于“找米下锅”状态。因此，在“十五”期间，将继续加强石油天然气资源勘探，增加后备储量。 鉴于陆上资源的日渐枯竭，资源开发向海洋，尤其是深海进军已成必然趋势。据美国能源信息署报道，在南中国海拥有丰富的油气资源，被称为另一个波斯湾。对南中国海油气资源量的估算中外差距较大， 1993 年美国地质调查局对南中国海地区海上盆地的资源所做的估计为：石油： 280 亿桶，

13、天然气 266 万亿立方米；而其他西方国家乐观的估 计仅为：石油 100 亿桶，天然气 35 万亿立方米；中国的估计为：石油 1050亿桶，天然气 2000 万亿立方米。最有潜力的含油气盆地为曾母暗沙盆地、万安盆地、南徽盆地和东纳土纳盆地。目前在南中国海地区大多数国家均有油气发现，估计探明的石油储量约 77 亿桶，天然气储量约 154 万亿立方英尺，石油产量约 175 万桶 /日，天然气产量约 25100 亿立方英尺。印度尼西亚、菲律宾、马来西亚和越南都在我国传统疆界内有重要的油气发现。 我国海洋工业开始于 60 年代末期，最早的海洋石油开发起步于渤海湾地区，该地区典型水深约为 20 米。到了

14、 80 年代末期，在南中国海的联合勘探和生产开始在水深毕业论文 - 100 米左右水深的范围内进行。目前我国的油气勘探和开发还没有突破 400 米水深。现在我国也准备加快南中国海油气资源的勘探开发，但这一海域水深在 500 米到 2000米，而我国目前还不具备在这一海域进行油气勘探和生产的技术，因此迫切需要发展深海油气勘探和开发技术。鉴于此由国家发展改革委员会牵头，组织中石油、中石化、中海油三大公司参与，投入大量资金，共同研究深海海洋油气开发技术。在工业占国家经济主导地位的今天， 石油、天然气是 世界各国极其重要的能源和战略物资。其在工农业生产 、国防建设以及人们的日常生活中扮演着至关重要的角

15、色。现今，世界各国主要通过海洋钻井平台在海上寻找石油、天燃气。因此，海洋钻井平台的设计与世界各国的石油，天燃气产业密切相关。关系到各国工业经济的提升。 海洋钻井平台是集油田勘探 、油气处理、发电、供热、原油产品储存和外输、人员居住于一体的综合性海洋工程装备，是实施海底油气勘探和开采的工作基地。海洋钻井平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，其所处的海洋环境又十分复杂和恶劣，台风、海浪、海流、海冰、和潮汐还有海底地震这些都对平台的安全构成了严重的威胁。同时，由于海洋环境 腐蚀、海生物附着、地基土冲刷和基础动力软化、缺陷损伤扩大以及疲劳损伤累积等因素都将能导致平台结构构件和整体抗力的逐渐衰减，影响平台结

16、构的服役安全性和耐久性。所以，海洋平台的设计与制造只有在一个国家的综合工业水平整体提高与进步的基础上才能完成。 国际上海上钻井平台的第一个建造高峰期出现在上世纪 70 年代中期，第二个高峰期出现在上世纪 80 年代初， 1.2 海洋平台的现状 目前，在国家的高度重视和大力支持下，我国的深海油气开发已陆续开展起来。中石油已获批准在南中国海 12 万平方公里的海域勘探和开发油气资源，为此中石油以辽河油田和大港油田为基地成立了海洋石油公司。中海油也已获批准在南中国海 7 万多平方公里的海域勘探和开发油气资源，并且已有 8 个区块开始向全球招商，积极寻求外部合作；另外，其子公司中海油服股份公司也投入巨

17、资开始建造 400 英尺深水钻井平台，并正积极准备建造 1500 米作业水深的半潜式平台。 中国石化集团根据国家把东海油气资源开发利用摆在优先考虑位置的战略部署，计划在 2010 年前投资 240 亿元，加快中国东海油气资源开发利用步伐。到 2010 年累计将在东海西湖凹陷油气富集带部署 90多口探井，累计拿到天然气探明储量 4000亿 4200毕业论文 - 亿立方米，达到年产天然气 80 亿 100 亿立方米的目标，满足上海、浙江等中国东部沿海地区能源结构优化和经济发展的需要。 海外平台目前正在进入新一轮高峰期。主要表现在以下三个方面： （ 1）在建钻井平台数量大、增长快。新建钻井平台数量增

18、加的主要原因：一是现有的钻井平台大部分已服役了 20 30 年，需要更新换代；二是各石油公司对未来海上钻井市场前景看好，纷纷投资建造新钻井平台。 （ 2）新建钻井平台交货期延长。考虑到自升式钻井平台的建造周期一般为 2 年左右，而半潜式钻井平台的建造周期一般为 3 年。由于钻井平台制造 商的订单增多，导致新订单的交货期更长。 （ 3）新建钻井平台造价上涨。海上油气勘探开发具有高技术、高投入和高风险的特点，随着钻井平台的不断现代化，其造价总体呈增长趋势。 1.3 海洋平台的分类 ： （ 1）按运动方式可分为固定式与移动式两大类 海洋平台张力腿式牵索塔式顺应式自升式坐底式底座式半潜式船式浮式移动式

19、重力式桩式固定式（ 2）按使用功能的不同可分为钻井平台、生产平台、生活平台、储油平台、近海平台等。 1.4 本次设计平台的介绍 1.4.1 平台型式与任务 该平台是一艘三桩腿自升式工程支持辅助平台，钢质非自航，由平台主体、桩腿、升降系统三部分组成。 平台主体为箱形结构，平面形状接近三角形，带有滑移梁系统。平台设三根圆柱形桩腿（带桩靴），艉二艏一，采用电动齿轮齿条升降系统。 平台的主要任务是在水深 40m（含天文潮和风暴潮）范围内的渤海湾海域进行工毕业论文 - 程辅助支持作业。 1.4.2 平台的用途及适用范围 1、本平台适用于 5000m（ 114mm 钻杆）深度内的石油钻探作业，具备钻井、固

20、井和辅助试油等能力，但本次建造，钻机暂时不考虑安装。 2、作业范围：渤海湾地区水深 3.5(海图水深 ) 40m（含天文潮和风暴潮）内泥砂质或淤泥质海域。 3、平 台为无冰区作业。 1.4.3 平台的设计环境条件及设计标准 1、作业水深： 25 米（含天文潮和风暴潮） 2、设计温度：大气设计温度 -10 40 最低海水设计温度 -2 最大相对湿度 95（ +20时） 3、正常作业：设计风速 36m/s； 设计波高 7.5m，周期 9.6s 4、风暴自存：设计风速 51.5m/s 设计波高 9.3m，周期 9.6s 5、迁航： 航区：近海航区 设计风速 36m/s（完整稳性，近程拖航） 设计风速

21、 51.5m/s（完整稳性，远程拖航） 设计风速 25.8m/s（破舱稳性） 6、海流： 2.5 节 7、升降、预压状态：设计风速 13m/s，波高 1 米 1.4.4 机舱布置 机舱布置有四台主发电机组，其中三台为常用，另一台为备用，在工程支持状态下启用 4 台 ,容量约为 1200kw， 1500rpm,3 AC 600V 50Hz。 1.5 机舱通风系统设计的必要性 机舱部分是海洋钻井平台动力设备及辅助机械运作和轮机人员进行工作的场所，机舱通风状况的好坏直接关系到了机械设备的正常运作和轮机人员的工作。 平台机舱内柴油机的环境状况是指柴油机运行现场的大气压、环境温度、相对湿度和中冷器冷却介

22、质进口温度。 ISO3046/1 1986 规定无限航区的船舶柴油机的标准毕业论文 - 环境状况是大气压力 100kPa，环境温度 318K，相对湿度 60%，中冷器冷却介质的进口温度 305K。由于机舱内的环境状况会影响柴油机气缸内的实际空气量，且随着机舱供风的变化，机舱内的气压、温度、湿度都会发生变化，进入气缸内的空气量就会不同，从而使柴油机的工况受到影响。机舱内高温会使空气密度减小，对转速产生很大影响。机舱内低温会使空气的密度增大，最高燃烧压力升高，有的机型为了减少环境温度对进气量的影响，根据环境温度反向控制扫气温度，使进入气缸的空气量保持相对稳 定的值。所以，海洋钻井平台的主机对环境温

23、度都有一定的要求，如 :SULZERRIA T 柴油机规定的增压器前的空气进口温度范围是 45 50，中冷器的冷却水进口温度不低于 25。 在海洋钻井平台机舱中，自动化设备要求的环境温度是 :机舱及主控制站 0+55，安装在有发热部件的柜 (箱、台 )内的电子设备，在工作过程中应能承受最高+70的温度而不失效。自动化设备对湿度的要求是 :温度达到 400时，相对湿度为95 100%，温度高于 40时，相对湿度为 70%。仪表的精度和灵敏度也会随着温度的变化而不同。当环境温度超过 仪表的有效温度范围时，有的仪表就可能不能正常工作。 平台机舱中的环境条件是由温度、湿度以及油气等有害气体的含量构成的

24、，空气中的粉尘、有害气体以及高温高湿等都会对机舱工作人员的身体构成危害。由于海洋钻井平台机舱内的相对湿度一般不高，这里仅分析一下直接受机舱内余热影响的机舱环境条件以及周围设备的表面温度对人体生理的影响。正常人的体温一般在 36.537，如果气温的变化超过人体体温调节的极限，人体将产生一系列的生理变化，如由过热引起的大量出汗，水盐代谢失调，体温调节失调，最后导致高温中暑，一般气温控制在 15 20之间最适宜人体的工作。 1.6 机舱通风方式与分类 机舱的通风方式：（ 1）机械送风和机械抽风；（ 2）机械送风和自然排风；（ 3）机械抽风和自然进风；（ 4）自然进风和自然排风 各舱室通风方式的选择须根据具体舱室的通风要求及有关规范、规则、和公约的要求而定。 CCS 规范和 1993年 IMO MSC(Maritime Safety Council)通函 601 号机舱防火推荐分油机设独立封闭舱室，设自闭式钢质门。对该舱室要求独立的送抽风系统，风量可按散热风量计算和换气 20 次，两者中取大值。机舱通风机供风时，由烟囱