1、本科毕业论文（20 届）自升式海洋平台水消防系统设计 所在学院 专业班级 船舶与海洋工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 1摘 要平台水消防系统是保障平台安全的极为重要的一个系统,主要由消防泵、消防水管、阀件、消防水带、消防水枪、消火栓及国际通岸接头等组成。各国规范和 SOLAS 公约等对该系统设备的配置和管路布置提出了各种要求,如消防泵的数量和排量,隔离阀的设置,消火栓的数量、位置和压力,消防总管的布置等。本文是对自升式海洋生活钻井平台水消防喷淋系统的设计，通过相关的消防规范、法规对平台水消防系统的供水范围、消防水量、消防阀、消防泵、消防总管、消防栓、消防水带、消防水枪、消
2、防接头及管路布置等进行设计。关键词 平台；消防；系统设计2Self-elevating drilling platform of marine life water and fire sprinkler system designAbstract Platform fire water system is a system which to protect the safety of the ship, mainly constituted by the fire pumps, fire mains, valves, fire hose, fire nozzles, fire hydrants
3、 and the international shore connection and so on. National norms and conventions of the SOLAS put forward various demands for this system and pipelines arrangement such as the number of fire pumps and displacement; isolation valve settings; the number of fire hydrants, location and pressure; fire m
4、ains layout and so on.This article is a design for the self-elevating drilling platform of marine life water and fire sprinkler system, by the relevant fire standards and regulations of the Platforms range of fire water and water supply, fire fighting water, fire fighting valve, fire pumps, fire mai
5、ns, hydrants, hose, fire water, fire and other joints and pipe layout design. Key Words：Platform; Fire; system design3目 录中英文摘要 .1毕业设计任务书 .51. 前言 .71.1 平台型式及任务 .81.2 平台的用途及适用范围 .81.3 设计原则 .81.4 平台定员、使用年限和自持能力 .91.5 平台的设计环境条件及设计标准（50 年一遇） .91.6 平台水消防 .92. 平台消防意义 .113. 消防的规范要求 .133.1 参照的设计法规、规范 .133.2
6、一般要求 .133.3 图纸资料 .133.4 由钻井作业引起的紧急情况 .143.5 人员保护 .153.6 灭火站室及系统布置的基本要求 .153.7 防火与防爆 .153.8 水灭火系统 .203.9 消防炮灭火系统 .223.10 消防炮 .253.11 消防泵组与消防泵站 .253.12 阀门和管道 .263.13 固定式应急消防泵 .263.14 固定式压力水雾和细水雾灭火系统 .263.15 固定式探火和失火报警系统 .273.16 自动喷水器、探火和失火警报系统 .303.17 油气处理模块的固定式水喷淋系统 .324. 消防系统的具体设计与计算 .344.1 消防系统主要设备
7、（按规范） .344.2 水灭火系统简介 .344.3 供水范围的确定 .3444.4 消防水量的确定 .344.5 安全阀 .354.6 消防泵 .394.7 消防总管 .414.8 消防栓 .424.9 消防水带 .504.10 消防水枪 .504.11 消防接头 .514.12 管路布置 .514.13 水消防系统试验 .524.14 钻台及燃烧臂喷淋 .524.15 国际通岸接头 .534.16 旋塞 .544.17 水消防、喷淋系统原理图 .59设计总结 .65参考文献 .66致 谢 .68附译文 .6951. 前言世界经济的高速发展必然带来对能源的大量需求,石油天然气仍是当前的主要
8、能源。我国已成为世界第二大石油进口国,油气供求矛盾非常突出。我国陆地油气资源勘探开发程度现已很高,油气资源正迅速减少。向海洋进军,开发新的油气资源已成必然趋势。我国拥有漫长的海岸线和广阔的海域,油气资源十分丰富。在渤海、南黄海、东海、南海已有发现并进入早期开采。自升式钻井平台属于海上移动式平台,由于其定位能力强和作业稳定性好,在大陆架海域的油气勘探开发中居重要地位。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以上,使之免受海浪冲击,依靠桩腿的支撑站立在海底进行钻井作业。完成任务后,降
9、下平台到海面,拔起桩腿并将其升至拖航位置,即可拖航到下一个井位作业。桩腿是自升式钻井平台的关键。当作业水深加大时,桩腿的长度、尺寸和质量迅速增加,作业和拖航状态的稳性则变差。所以,自升式钻井平台最大的作业水深受到制约,作业范围限于大陆架 200m 水深以内。桩腿结构形式有柱体式(图 1)和桁架式(图 2)两大类。柱体式桩腿由钢板焊接成封闭式结构,其断面有圆柱形和方箱形两种,一般用于作业水深 60m 以下的自升式平台。水深加大,波浪载荷更大,结构质量增大,宜采用桁架式桩腿。它由弦杆、水平撑杆和斜撑杆组成,在弦杆上装有齿条。桩腿可按地质条件需要设置桩靴,桩靴的平面形状有圆形、方形和多边形几种。就桩
10、腿数量而言,目前主要是 3 根或 4 根,3 根桩腿是自升式平台取得稳定支撑最少的数量。当作业水深很大时,考虑到桩腿的尺寸和质量,宜采用 3 根桩腿,同时可以减少升降机构的数量;缺点是一条腿失效,平台就无法工作,甚至发生险情。3 根桩腿在预压时不能象 4 根桩腿那样采用对角线交叉方式,而需要用压载水,比较麻烦。中小型的自6升式钻井平台,作业水深较小,多采用 4 根柱体式桩腿,平台主体平面呈矩形;大中型平台,作业水深较大,多采用 3 根桁架式桩腿,平台主体平面呈三角形(如图 3)。1.1 平台型式及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
11、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程辅助支持作业。1.2 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。1.3 设计原则1. 平台按 CCS 规范设计及参考 ABS 规范，入 CCS 级；2. 平台
12、拖航条件满足 CCS 的要求；3. 注重安全性、适用性、先进性和经济性相结合的原则；4. 采用成熟、可靠的设计，注重设计优化的原则；5. 注重健康、安全、环保，满足 HSE 要求；76. 配套设施操作维护方便的原则；7. 生活设施完善舒适的原则。1.4 平台定员、使用年限和自持能力1. 本平台定员 300 人。2. 本平台设计使用年限为 20 年3. 本平台自持能力为 20 天1.5 平台的设计环境条件及设计标准（50 年一遇）1. 作业水深：40 米（含天文潮和风暴潮）2. 设计温度：大气设计温度-1040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
13、；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 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 13 m/s，波高 1 米。1.6 平台水消防平台水消防系统是保障船舶安全的极为重要的一个系统,主要由消防泵、消防水管、阀件、消防水带、消防水枪、消火栓及国际通岸接头等组成。各国规范和 SOLAS 公约等对该系统设备的配置和管路布置提出了各种要求,如消防泵的数量和排量;隔离阀的设置
14、;消火栓的数量、位置和压力 ;消防总管的布置等。平台消防系统包括：水消防系统，泡沫灭火系统、二氧化碳灭火系统等系统。本平台设有固定式消防水系统。该系统主要设备是两台消防总用泵，两门水炮。消防总用泵可以从海水总管吸水（在平台漂浮时） ，也可以从海水舱中吸水（当平台升起后） 。为提高系统的生命力，消防干管沿主甲板以下成环形布置，并设有隔离阀。该系统的消防水可接入泡沫系统。8在平台尾部左右舷固桩区顶部各设有 1 门水炮，该水炮为钻台井架专设。消防水除供各舱室、各甲板面消防栓用水外,还提供下列用途1. 为三根桩腿提供压载水和冲洗用水2. 为左/右舷燃烧臂附近的舷侧所设的喷淋头提供喷淋用水3. 为锚缆孔
15、提供冲洗锚缆本平台消防水源：当平台漂浮在水面时，由设在泵舱的海底门经海水总管提供。当平台升起作业时，由设在右舷艉部的海水舱提供。平时海水舱内储存一定量的海水。海水舱设低液位报警，并且根据舱内液位的高/低控制海水提升泵的起/ 停。为提高可靠性，4 个淡水舱均与消防泵的吸口加有阀控连接管路。与海底门和海水舱相连接的海水总管上的阀均为气动遥控蝶阀。围绕平台主甲板的消防管线形成闭环，在出现任何管段破裂的情况下，通过甲板面的关断隔离阀，实现破损管线隔离，保证消防管线压力不下降，迅速可靠输出消防水。92. 平台消防意义为了保护海洋石油平台驻守人员及设备的安全，需要在平台上设置消防设施。消防水灭火系统作为一
16、种安全可靠、经济实用的灭火技术，该灭火系统以其较高的灭火成功率在保护人身和财产安全方面得到广泛的应用，并取得明显的社会效益和经济效益。海上平台消防设计具有与陆地油气田消防设计不同的特点,由于海上采油平台造价十分昂贵,因此其平台面积狭小,设备高度集中,且平台设备主要为油气设备,一旦发生火灾,后果不堪设想,因此平台安全消防问题十分重要,消防系统必须全面考虑,精心设计,既要符合规范要求,又要经济适用。固定水喷淋系统作为海洋石油平台主要消防系统之一,已在平台上得到了广泛的应用。图2-1 原油泄漏图环球网记者梁旭报道 8 月 21 日，澳大利亚西北部海岸附近的一个石油钻井爆裂，至今已有数百万公升原油流入帝汶海，造成海洋生态大灾难，数以千计海鸟和海洋生物危在旦夕。11 月 1 日，该石油钻井所属公司 PTTEP Australasia（归属泰国石油公司泰国石油勘探开发有限公司）表示，泄漏区发生大火，工作人员被迫撤离。图 2-22010 年 4 月 21 日，美国路易斯安那州一处海上钻井平台发生爆炸，造成至少 11
