1、东海科技学院本科毕业论文 目录 1 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 25米水深自升式修井平台机舱动力系统布置设计 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： 东海科技学院本科毕业论文 目录 2 目 录 摘 要 1 Abstract 2 1.前言 3 2.自升式钻井平台 4 2.1 自升式钻井平台的概念 4 2.2 自升式钻井平台的分类 4 2.3 自升平台的工作原理 4 2.4 自升式钻井平台组成和作业范围 8 3平台燃油系统 9 3.1 燃油供给系统的概念 9 3.2 燃油供给系统的组成 10 3.3 燃油系统的自动调节 12 3.4 测量油罐
2、的油位 14 3.5 规范与公约要求 14 4.平台滑油系统 16 4.1 平台滑油系统的概念及作用 16 4.2 汽缸润滑 16 4.3 轴承润滑 18 4.4 润滑 形式 19 5.燃油系统设计计算 20 5.1 发电柴油机每天耗油量 20 5.2 平台燃油储备量计算 21 5.3 应急发电柴油机 18h 耗油量及应急柴油柜外形尺寸和容积 21 5.4 日用燃油舱 22 5.5 燃油输送泵的选择 22 6.滑油系统设计计算 23 6.1 设计要求 23 6.2 滑油舱柜设计 24 6.3 主机滑油泵的设计 27 6.4 滑油冷却器和滑油滤器的设计 27 6.5 滑油净油系统的设计 28 6
3、.6 滑油管系的设计与布置 29 东海科技学院本科毕业论文 目录 3 7.燃油与滑油管系的设计与选型 32 7.1 燃油与滑油管系的设计原则 32 7.2 燃油与滑油管系中的阀件选型与配置 35 8.机舱通风管路 42 8.1 机舱通风管路的工作原理 42 8.2 机舱通风管路的布置 42 9.机舱布置 43 9.1 机舱设备布置的原 则及要求 43 9.2 机舱规划的方法与步骤 43 设计总结 46 参考文献 47东海科技学院本科毕业论文 摘要 1 25 米水深自升式修井平台舱室动力系统布置设计 摘要 21世纪发展海洋经济已成必然趋势，海洋工程的作用日益提高。作为海洋工程的重要组成之一，自升
4、式修井平台的发展也迅速加快，越来越多的自升式平台出现在了海上。燃油与滑油管路系统在平台的日常运作中扮演着重 要的作用。燃油管路向柴油机和燃油锅炉提供足够数量的合格燃油，以确保运作的需要；滑油管路给柴油机、增压器等动力装置设备提供足够的、合乎质量要求的滑油，确保有关摩擦副处于良好的润滑状态，避免发生干摩擦，并在润滑过程中带走部分热量，起一定的冷却作用。 关键词 修井平台；燃油管路；滑油管路；动力机舱 东海科技学院本科毕业论文 正文 2 A depth of 25 meters of jack-up well workover platform engine room layout design
5、Abstract In twenty-first Century the development of marine economy has become an inevitable trend, more and more important role in marine engineering. As an important component of the marine engineering, jack-up well workover platform development has accelerated rapidly, more and more jack-up platfo
6、rm appeard in the sea. Fuel oil and lubricating oil pipeline system in the platform of the day-to-day operations are playing an important role in. The fuel line to the engine and fuel boiler to provide enough qualified fuel, to ensure that the operation needs; lubricating oil pipeline to the diesel
7、engine, turbocharger and other power equipment to provide adequate, and quality requirements to ensure that the oil, friction pair in good lubrication, avoid the occurrence of dry friction, and the lubricating process take the part of heat, a cooling effect. Key Words workover platform; fuel pipelin
8、e; lubricating oil pipeline 东海科技学院本科毕业论文 正文 3 1.前言 海洋钻修井模块作为海上油气勘探开发的主要组成部分，将朝着高适应性、大功率、大载荷及自动化控制等方向发展。一般来说，与固定式、自升式平台配套的钻修井模块，除要求具有 较高的可靠性、耐腐性、安全性外，与陆地钻修井机相比并无太多的技术难点和制造难度。目前，我国通过惠州、春晓、番禺等多个项目的建造，已具备海洋钻修井模块的研制经验和设计制造能力。而用于深水半潜式平台上的钻修井模块，仍面临着对特定作业环境、适应新型钻探工艺要求、设备自身能力、升沉补偿要求、自动化水平等多个方面的技术问题。尽管如此，对于适应
9、海洋深水勘探开发要求的钻修井模块，宝鸡石油机械有限责任公司等企业已具备一定的实力和开发配套条件。宝鸡石油机械有限责任公司近年来已研制成功各种海洋钻修井机模块和各类 7000、 9000、 12000m 电驱动石油钻机，并在加紧研制自动化钻井工具、海洋钻井升沉补偿装置、 2206.5KW 钻井泵、 ZP605 转盘、平台用各种大型锚机和海洋铺管船用铺管绞车；北京石油机械厂已研制成功大功率顶驱装置；国内其他单位正在研究双梯度钻井工艺技术、钻完井关键技术等，这些均为我国今后从事海洋钻采装置及海洋深水勘探开发提供了良好的条件。可以设想，随着深水、特深水平台的国产化发展及世界海洋深水事业的不断进步，未来
10、 20 年内，我国在海洋钻修井模块的建造技术及新型钻井工艺技术应用方面，将会走在世界前列。 东海科技学院本科毕业论文 正文 4 2.自升式钻井平台 2.1 自升式钻井平台的概念 使用平台自身的升降机构将桩腿插入海底泥面以下的设计深度，平台升离海平面一定高度钻井作业的可移动装置。 带有能够自由升降的桩腿，作业时桩腿下伸到海底，站立在海床上，利用桩腿托起船壳，并使船壳底部离开海面一定的距离（气隙）。拖航时桩腿收回，船壳处于漂浮状态。 作业水深范围从 12-14 英尺直至 550 英尺。大多数自升式钻井平台的作业水深在 250至 300 英尺范围内。 自升式钻井平台，又称为桩脚式钻井平台，是目前国内
11、外应用最为广泛的钻井平台。自升式钻 井平台可分为三大部分；船体，桩脚和升降机构。需要打井时，将桩脚插入或坐入海底，船体还可顺着桩腿上爬，离开海面，工作时可不受海水运动的影响。打完井后，船体可顺着桩腿爬下来，浮在海面上，再将桩脚拔出海底，并上升一定高度，即可拖航到新的井位上。 2.2 自升式钻井平台的分类 自升式钻井平台有两种型式，独立桩腿式和沉垫式。 平台稳定站立后，大多数悬臂梁可以将钻台外伸到固定平台。 在风大浪急的海面不能进行拖航。 （ 1）支撑型式：桩靴式；沉垫式 (2）升降装置：液压缸升降 (插桩式 )；齿条 /齿轮箱 (3)桩腿结构 型式：筒型；绗架 (4)桩腿数量： 3 腿； 4
12、腿 (5)槽口：有槽口；无槽口 (6)生活楼的布置：横向布置；周边布置 2.3 自升平台的工作原理 随着海洋勘探开发工作水深的增加，工作范围增大，坐底式平台满足不了上述要求，自升式平台便发展起来。它是由一个驳船形船体 (平台 )和数个可升降桩腿组成的自升式平台。可升降的桩腿能将船体上升到海面一定高度，并能支撑整个平台在海上作业 .它既可以升降船体，也可升降桩腿。目的是为了在海上作业，降船和升桩是为了迁航。 升降船和升降桩动作的完成，主要靠船体上的升降装置、动力系统、 桩腿上的升降结构以及固桩结构整个升降系统共同完成的。升降装置目前常用的有电动液压式和电动齿轮齿条式两种。 （ 1)电动液压式升降
13、装置 它是利用液压缸中活塞杆的伸缩运动带动桩腿运动 .它是通过活塞杆的伸缩带动环梁东海科技学院本科毕业论文 正文 5 (或横梁 )上下运动，用锁销将环梁 (或横梁 )和桩腿锁紧使桩腿升降。上部环梁通过拉力杆与平台甲板联结，下部环梁借助主液压缸与上部环梁联接，能相对于平台甲板上下移动。桩腿上可以设销孔，用销子插入销孔中，桩腿上也可设置齿块，齿块与旋转销相配合 .以带齿块的桩腿为例，当下转销脱开通过桩腿齿块时，依靠主液压缸活塞的伸缩 ，下环梁能相对于桩腿上下移动，当液压缸活塞向上收缩则带动下环梁向上提升一个节距，再将锁销与齿块啮合 ;同理，可将上锁销脱开，当液压缸活塞伸展时，以下环梁锁销为支点，推
14、动上环梁，使其向上提升，从而带动平台上升。 电动液压式升降装置是断续升降，每次只能升一个节距，每节距 lm 左右，升降时需要倒手，不能连续，升降速度较慢，对液压阀件要求较高，但它不需要复杂的变速机构，体积小，传动效率高，控制比较灵活，还可作桩的预压，较经济，它常用于较浅水深的自升式平台，目前我国自行设计建造的海上自升式平台都是采用电动液压式 . (2)电动齿轮齿条式升降装置 它是由电动机经减速机构带动齿轮转动，齿轮固定在船体上，使齿轮与桩腿上的齿条啮合，带动桩腿连续升降，当桩腿站立在海上，船体相对于桩腿也可连续升降。 它相对于电动液压式，升降速度快，可连续升降、操作灵活 .但是，它需要庞大而复
15、杂的变速机构、体积大，对齿轮和桩腿上的齿条材料和制造工艺要求高，它常用于深水自升式平台。如勘探 2 号、渤海 4 号和南海 3 号自升式平台均是这种升降装置。 2.自升式平台类型及其特点 自升式平台类型很多，可按不同方式分类，以下按桩腿接地型式、桩腿结构型式、升降装置和平台用途进 行分类。 (1)按桩腿下部是否带沉垫和桩腿接地型式分 1）桩腿不带沉垫的插桩自升式平台。这种平台桩腿直接插入海底，用桩腿支撑整个平台，站立在海上作业。它适用于海底土壤较好的海域。渤海 5 号、 7 号、 9 号和 11 号自升式平台均是这种类型的平台。 2)桩腿带整体沉垫的自升式平台 .桩腿下部带整体沉垫，沉垫能有效
16、地传递并分配桩腿载荷，用沉垫坐在海上作业，它属于重力式平台，用沉垫和平台的重量保证平台的抗倾和抗滑稳性，它适用于海底土壤承载力较低的情况。渤海 6 号和 8 号属这种平台。 3)桩腿带独立的桩靴 (沉箱 )的自升式平台 .桩腿下部均带一个独立的桩靴，也称独立沉垫或沉箱，以减少插桩深度。胜利 5 号、 6 号自升式钻井平台均是这类平台。 (2)按桩腿结构型式分 1)壳体桩腿自升式平台。它是封闭型桩腿，其桩腿截面有圆形和方形，结构简单，刚性大，一般适用于 60 m 水深以下的浅水海域。如工作水深再增大，用壳体式桩腿不够经济，主要是波浪力随桩腿尺度增加而大大增加，桩腿重量也大大增加 .但也有的壳体式
17、桩腿工作水深达 90 m 和 115 m, 2)析架桩腿自升式平台。它是透空式析架桩腿，其截面有三角形和正方形的，由于透空，桩腿上的波浪力和海流力大大 减少。在桩腿弦杆上带有齿条，与齿轮齿条升降装置配合，衍架式桩腿常用于深水海域作业 . （ 3)按升降装置分 可分成电动液压自升式和电动齿轮齿条自升式。 东海科技学院本科毕业论文 正文 6 (4)按平台用途分 自升式平台用途很广，常用的有自升式钻井平台、采油平台、修井平台、生活平台、施工作业平台等。 对于某一个自升式平台，可以用以上 4 个方面综合描述，例如渤海 9 号自升式平台为圆形四桩腿液压插桩自升式生活平台 ;勘探 2 号自升式平台为三桩腿
18、齿轮齿条升降析架自升式钻井平台。 3.自升式平台结构组成和型式选择 (1)平台结构组成 主要由桩腿 (包括带沉垫或桩 靴 )、船体 (平台 )和固桩结构组成 .桩腿主要是为了完成升降并支持平台在海上作业 ;船体 (平台 )主要提供生产作业和生活的场地，并在迁航中提供浮力，保证迁航稳性 ;固桩结构是将桩腿与船体固定在一起，形成整体，将船体载荷传递给桩腿，再传递给海底地基，所以也称它为载荷传递结构。固桩结构包括固桩块，固桩架等 .对于插桩自升式平台，因固桩弯矩大，常设置固桩架，而对于整体沉垫自升式，固桩弯矩较小，也可不设固桩架，在平台上甲板和底板处固桩 . (2)自升式平台结构型式选择 一般根据平
19、台工作水深、海底土壤条件和升降装置等因素进行选型。 从工作水深大小分别选析架式或壳体式桩腿 ;根据海底土壤条件分别选插桩式或整体沉垫或桩靴式桩腿 .桩腿数目直接影响船体的型式，目前常用三桩腿 (配三角形船体 )和四桩腿 (配矩形船体 )。早期的自升式平台，限于升降能力，桩腿数目很多，一般为 6 至 8 桩腿，多者达 14 条桩腿。桩腿数目越少，受的外力也小，升降装置数目也少，造价低，三桩腿是发展趋势。但三桩腿不能象四桩腿那样进行对角线预压，因而需增加压载舱 .目前四桩腿自升式平台也较多，我国设计建造的自升式平台，大多是四桩腿的。 4.设计工况和设计载荷 （ 1）正常作业工况 它是指平 台升离海
20、面预定高度，满载进行正常作业的状态。其静载荷包括 :(a)平台重量。 (b)固定装置。 (c)供应品。 d)压载重量 .(e)作业载荷 .其环境载荷取正常作业允许的最大风、波浪、海流载荷和海床支持力，对于抗冰平台应考虑冰载荷 . （ 2)迁航工况 分一般迁航和风暴迁航两种工况 .前者指迁航时间不超过 12 小时的迁航，后者指在风暴状态下的迁航。静载荷包括 (1)中的 (a)一 (d)和浮力 ;环境载荷应考虑风、波浪、海流载荷，并考虑在迁航中由于平台摇摆、升沉和漂移产生的惯性力，倾斜重力和拖缆拉力等。一般迁航考虑风速不小于 36 m/s，风暴迁航风速不小于 51.5 m/s a （ 3)升降工况
21、 它是指平台迁航到作业位置，进行降桩、插桩、预压、升船工况和完成作业后进行降船、拔桩、升桩工况。静载荷包括 (1)中的 (a)(d)和预压载荷 ;环境载荷应考虑升降作业允许的风、波浪、海流载荷，并考虑在升降桩过程中平台运动对桩腿的作用。 (4)自存工况 它是指在极端环境条件下，平台停止作业，可通过调整可变载荷或抛弃部分载荷以及其它措施以保持平台能在海上安全生存的工况。静载荷包括自存条件下的平台重量、固定东海科技学院本科毕业论文 正文 7 装置、供应品和压载重量 ;环境载荷按极端环 境条件下的风、波浪、海流载荷最不利的载荷组合。 5.桩腿长度和升船高度 (1)插桩自升式平台的桩腿长度 可用下式计
22、算桩腿长度 L L=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7 式中 h1，一桩腿设计入土深度。按工作海域海底土壤、平台载荷、桩腿尺度和结构型式等，计算确定 ； h2:一最大工作水深，包括天文潮和风暴潮静水面至海底的高度 ； h3,一静水面以上波峰高度。可按波浪计算，也可根据工作水深，按波高估算。深水近似取 1/2 波高，浅水近似取 2/3 波高； h4 一峰隙高度，即波峰至船体 底板的高度，它取平均低水位以上天文潮、风暴潮与最大设计波高三者之和的 10%或 1. 2 m，取其小者 ； h5一船体型深 ； h6一固桩架 (固桩室 )高度 ； h7一余量，即固桩架以上桩腿富裕高度，按升降桩节距、桩
23、腿结构确定 。 （ 2)升船高度 为保证平台安全，不让波浪拍击船体底板，作业时，应根据作业海域、季节和海况条件，将船体升离海面一定高度，称为升船高度，包括上式中考虑天文潮和风暴潮后静水面以上波峰高度 h3,和峰隙高度 h4。 6.海上自升式平台的应用 海上自升式平台在我国海洋石油勘探开发和海上施工作业中得到广泛应 用。我国已成功地设计建造了渤海 1 号、 3 号、 5 号 ,7 号、 11 号自升式钻井平台和渤海 9 号海上自升式生活平台，它们都是圆柱形四桩腿液压插桩自升式平台，它们工作水深均在 40 m 以内。此外，还引进一批三桩腿齿轮齿条升降朽架自升式钻井平台，如南海 1 号、 3 号、
24、4 号，勘探2 号和渤海 4 号等均是 90 m 深水自升式平台。渤海石油公司还引进渤海 6 号、渤海 8 号沉垫自升式平台。胜利油田浅海公司引进胜利 5 号、 6 号带桩靴的大脚号自升式钻井平台。 目前我国已拥有各种类型的自升式平台十多座，有钻井平台、采油平台、生活平台和打桩平台。大港油田和 七 零 八研究所正在研制用于极浅水的气垫自升式钻井平台，胜利油田正在研制自升式修井作业平台，南海西部石油公司成功地将自升式钻井平台改建成自升式采油平台。海上自升式平台占我国海上移动式平台 2/3 以上，随着我国海洋开发事业的发展，应用更加广泛。我国已具有设计、建造、使用各种自升式平台的能力和研制新型自升式平台的能力。 2.4 自升式钻井平台组成和作业范围 自升式钻井平台主要由平台结构、桩腿、升降机构、钻井装置 (包括动力设备和起重设备 ) 以及生活楼 (包括直升飞机平台 ) 等组成。平台在工作时用升降机构将平台举升到海面
