海上移动钻井平台水消防系统设计.pdf

t h ed e s i g no fw a t e r f i r e f i g h t i n gs y s t e mf o rm o b i l e o f f s h o r ed r i l l i n gp l a t f o r m at h e s i ss u b m i t t e dt o d a l i a nm a r i t i m eu n i v e r s i t y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g b y w a n g w e n r u o ( s h i p p i n ga n do c e a ne n g i n e e r i n g ) t h e s i ss u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rz h a n gj u n d o n g p r o f e s s o rz h a n gg u i c h e n j u n e2 0 1 3 燃 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博硕士学位论文! 遵土整麴笪羞壬鱼盔逍堕丞堡遮盐：。除论文中已经 注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明 确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表 或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 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r l de c o n o m y ，t h ec o n s u m p t i o no fo i la n dn a t u r a l g a sg r o w sw i t he a c hp a s s i n gd a y h o w e v e r , a sa n o n - r e n e w a b l er e s o u r c e ，t e r r e s t r i a lo i l a n dg a sr e s o u r c eh a sa l r e a d ye x p e r i e n c e dm o r et h a n10 0y e a r so fd e v e l o p m e n t ，a n dh a s b e e ni ne x h a u s t i o n , s op e o p l es e tt h e i rs i g h t so nt h ev a s to c e a n m o b i l eo f f s h o r ed r i l l i n g p l a t f o r mh a sp l a y e dap i o n e e r i n gr o l ei no f f s h o r eo i le x p l o r a t i o na n de x p l o i t a t i o n ，t h e o i l f i e l dc o u l db ee x p l o i t e dw h e r ei tc a l ld r i l l t h e r e f o r e ，t h et e c h n i c a ll e v e lo fm o b i l e o f f s h o r ed r i l l i n gp l a t f o r mh a sad i r e c ti n f l u e n c eo nt h eo c e a np e t r o l e u me x p l o i t a t i o n a b i l i t yo fac o u n t r y e s p e c i a l l yw i t hs a t u r a t i o no ft h ed e v e l o p m e n t o ft h es h a l l o ww a t e r r e s o u r c e s ，a n db o o m i n gi nd e e p w a t e rd e v e l o p m e n t ，i na d d i t i o n ，t h es p e c i a lw o r k e n v i r o n m e n ti nm o b i l eo f f s h o r ed r i l l i n gu n i t s ( f a ra w a yf r o ml a n d ，c o m p a c tl a y o u t ， e x i s t i n gc o m b u s t i b l ea n de x p l o s i v eg a s ) ，w h e nt h ef i r eo c c u r s ，t h er e s c u ef r o m o u t s i d ei s d i f f i c u l tt op l a yar o l e ，f i r ep r o t e c t i o ns y s t e mo nt h ep l a t f o r mi t s e l fc a l lo n l yr e l yt of i r e c o n t r o l ，f i r ef i g h t i n ga n ds t r i v ef o rv a l u a b l et i m ef o re x t e r n a la i d ，t oa v o i dc a t a s t r o p h i c l o s s e s t h e r e f o r e ，t h e r ei sag r e a tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et os t r e n g t h e nt h er e s e a r c ho nf i r e p r e v e n t i o na n dc o n t r o lf o rm o b i l eo f f s h o r ed r i l l i n gp l a t f o r m ，i np a r t i c u l a ro nd e s i g na n d a p p l i c a t i o no f w a t e rf i r e - f i g h t i n gs y s t e m t h i st h e s i si n t r o d u c e st h ed e s i g no ft h ew a t e rf i r e - f i g h t i n gs y s t e mf o ra no f f s h o r e j a c k u pd r i l l i n gp l a t f o r m ：f i r s to fa l l ，d e t e r m i n et h eo v e r a l ld e s i g ns c h e m ef o rt h ew a t e r f i r e f i g h t i n gs y s t e mo f m o b i l eo f f s h o r ed r i l l i n gp l a t f o r m ；a c c o r d i n gt ot h eo v e r a l ll a y o u t o fp l a t f o r m ，d e s i g nt h ep r o c e s sp r i n c i p l eo fw a t e rf i r e f i g h t i n gs y s t e m ；b yt h e p e r f o r m a n c ec o m p a r i s o no fs e v e r a lk i n d so fp i p e ，s e l e c tg a l v a n i z e dp i p e a sap i p e m a t e r i a lo fw a t e rf i r e f i g h t i n gs y s t e mw h i c hi st h eh i g h e s tc o s t - e f f e c t i v e ；c o n d u c tt h e d e s i g na n dt y p es e l e c t i o no ff o a me x t i n g u i s h i n gs y s t e m ；t h r o u g ht h ec a l c u l a t i o nt o d e t e r m i n et h ed i a m e t e ra n dw a l lt h i c k n e s s ；a n di n t r o d u c e st h ea p p l i c a t i o no fp d m s s o f t w a r et oc a r r yo nt h es t e p sa n dm a i np o i n t so fp i p i n gi n s t a l l a t i o nd e s i g n ；s e l e c t i o no f f i r ep u m pt h r o u g hh y d r a u l i cc a l c u l a t i o no f t h ep i p e l i n e s i na d d i t i o n ，i no r d e rt ob e t t e ra c h i e v et h ed e s i g ni n t e n f i o n ，t h i st h e s i ss u m m a r i z e s t h ec o n s t r u c t i o na n di n s t a l l a t i o ne x p e r i e n c e sf o rt h ew a t e rf i r e f i g h t i n gs y s t e mo fm o b i l e o f f s h o r ed r i l l i n gp l a t f o r m ，a n a l y z es o m ec o m m o np r o b l e m sa n dg i v eas o l u t i o n f i n a l l y ， 英文摘要 t h r o u g ht h es y s t e md e b u g g i n g ，v e r i f yt h er a t i o n a l i t yo f + , h ed e s i g n , c o n e c tt h ep r o b l e m s w h i c hf o u n df r o mt h ed e b u g g i n gp r o c e s s f r o mt h ed e b u g g i n gr e s u l t s ，t h es y s t e mw h i c h c o n s t r u c t e da c c o r d i n gt ot h ed e s i g nc a nc o m p l e t e l ym e e tt h er e q u i r e m e n t so fr e l e v a n t s t a n d a r d s t h i st h e s i sr e a l i z e st h ec o m b i n a t i o no fd e s i g na n dc o n s t r u c t i o ne x p e r i e n c e sf o rt h e f i r ew a t e rs y s t e mo fm o b i l eo f f s h o r ed r i l l i n gp l a t f o r m ，t h es y s t e m i cd e s i g no ff i r ew a t e r s y s t e mw a sc o m p l e t e d ，a n ds u m m a r i z e st h et e c h n i c a le x p e r i e n c eo fo n s i t ei n s t a l l a t i o n ， d e b u g g i n gp r o c e s s t h i s t h e s i sr e s e a r c hr e s u l t sh a v e g r e a tq u o t a b l e r e f e r e n c e s i g n i f i c a n c ef o rf i r e - f i g h t i n gs y s t e md e s i g na n dc o n s t r u c t i o no fo f f s h o r ep l a t f o r m k e yw o r d s ：m o b i l eo f f s h o r ed r i l l i n gp l a t f o r m ；w a t e rf i r e - f i g h t i n gs y s t e m l d e s i g n ；i n s t a l l a t i o n ：d e b u g g i n g 目录 目录 第1 章绪论1 1 1 课题的背景及意义1 1 2 近些年因火灾造成的一些主要海洋平台事故1 1 3 水消防的历史及国内外研究状况3 1 3 1 水消防的历史3 1 3 2 水消防的国内外研究状况4 1 4 海上移动钻井平台火灾的主要特点及影响5 1 5 本课题的设计及研究任务6 第2 章海上移动平台水消防系统的分类及特点7 2 1 消防水灭火系统7 2 1 1 适用范围7 2 1 2 原理和类型7 2 1 3 系统功能及特点8 2 2 固定式水喷淋系统8 2 2 1 适用范围8 2 2 2 原理和类型8 2 2 3 系统功能及特点8 2 3 高压水雾灭火系统9 2 3 1 适用范围9 2 3 2 原理和类型9 2 3 3 系统功能及特点9 2 4 固定泡沫灭火系统9 2 4 1 适用范围9 2 4 2 原理和类型9 2 4 3 系统功能及特点1 0 第3 章海上移动钻井平台水消防系统总体设计方案的确定11 3 1 设计依据1 l 3 1 1 适用的国际海事组织公约、规则1 1 3 1 2 适用的中国船级社规范、指南1 l 3 1 3 适用的行业标准11 3 2 平台总体参数1 1 目录 3 2 1 钻井平台总体描述1 l 3 2 2 平台主尺度及参数1 2 3 3 水消防系统类型的选择1 3 3 3 1 干湿系统的对比选择1 3 3 3 2 消防水灭火系统1 4 3 3 3 水喷淋系统1 4 3 3 4 泡沫灭火系统1 4 第4 章海上移动钻井平台水消防系统的详细设计1 6 4 1 水消防系统工艺原理设计1 6 4 1 1 总体原理设计1 6 4 1 2 消防栓的布置及消防水枪、水带的选择1 8 4 1 3 分区原理图的设计2 0 4 2 管材的选择2 2 4 2 1 管材选择主要考虑的因素2 3 4 2 2 常用管材的性能比较2 3 4 3 泡沫灭火系统设计选型2 5 4 3 1 系统选型2 5 4 3 2 泡沫消防炮的选型2 6 4 3 1 3 泡沫液罐容积的确定2 6 4 3 4 泡沫灭火系统水量计算2 7 4 4 消防水管网设计2 7 4 4 1 消防水总量的计算2 7 4 4 ，2 管径的计算与选择2 9 4 4 3 工艺流程图及管段信息表3 0 4 5 消防水管路壁厚计算3 2 4 5 1 管路壁厚计算公式3 2 4 5 2 各管径壁厚计算3 3 4 5 3 实际壁厚的选取3 4 4 6 应用p d m s 软件进行配管安装设计3 5 4 6 1p d m s 软件配管设计应用简介3 5 4 6 2p d m s 软件在本设计中的应用3 6 4 7 水消防系统水力计算3 9 4 7 1 管路总阻力损失的计算公式3 9 目录 4 7 2 阻力系数的确定4 0 4 7 3 水力计算4 1 4 8 消防泵的选型及布置5 2 4 8 1 消防泵的选型5 2 4 8 2 消防泵的布置5 2 第5 章海上移动钻井平台水消防系统的安装及调试5 4 5 1 水消防系统的安装5 4 5 1 1 水消防系统的安装要点5 4 5 1 2 水消防系统管线预制安装常见问题及解决办法5 6 5 2 水消防系统的调试5 8 5 2 1 水消防系统调试的目的5 8 5 2 2 消防泵及系统的功能测试5 9 5 2 3 泡沫灭火系统的调试6 l 5 2 4 调试小结6 2 结论6 3 参考文献6 4 致谢6 8 作者简介6 9 海上移动钻井平台水消防系统设计 第1 章绪论 1 。1 课题的背景及意义 1 9 6 7 年6 月渤海海1 井投产至今，我国海洋石油已经历了4 6 年的发展。随着 世界能源危机的加剧，海洋石油的开发也得到了空前的发展。“海洋石油9 8 1 ”深 水半潜式钻井平台是我国首次自主完成设计和建造的第六代深水半潜式移动钻井 平台，其作业水深达到了3 0 0 0 米，代表了当今世界海上移动钻井平台技术的最高 水平 2 】。它于2 0 1 2 年5 月9 日在南海首钻正式服役，标志着我国深海石油装备的 设计制造水平已经发生了质的飞跃，深海油气开发能力已显著提高。由于海上移 动钻井平台内部可燃物多、用电设备多、人员集中，而且钻井平台的工作地点离 岸越来越远，使得海上移动钻井平台所面临的灭火难度增加，防火、控火、灭火、 防爆要求越来越高。一旦发生火灾，外界的帮助鞭长莫及，很容易造成重大人员 伤亡、财产损失、环境污染等严重后果【3 j 。 无论是在渤海湾还是中国南海，或是在墨西哥湾，油气钻探都是海上油气开 发最关键的一步。海上移动钻井平台在海上油气钻探开发过程中发挥了非常重要 的作用，主要有自升式、坐底式、半潜式、浮式钻井船四种。其中海上自升式钻 井平台以其独特的适应能力称霸渤海湾，数量占该海域海上移动钻井平台总数的 9 0 以上。近些年，海洋石油事故频发，使得全世界对因海洋石油平台事故所造成 的海洋环境问题越来越重视。因此，对于海上移动钻井平台防火、灭火方法的研 究，特别是通过对水消防系统的设计研究，提高平台自身防火、控火及扑灭初期 火灾的能力非常具有现实意义。 1 2 近些年因火灾造成的一些主要海洋平台事故 从人类开始开发海洋油气资源以来，因火灾造成的海洋平台事故就屡见不鲜。 由于浅海油气资源潜力发掘殆尽，各国石油巨头都把眼光放在了蕴藏丰富资源的 深海，钻头越钻越深，风险也越来越大，火灾爆炸事故频发。 ( 1 ) 1 9 8 8 年，位于北海英国海域中部，喀里多尼亚( c a l e d o n i a ) 西方石油有限公 司的帕玻尔阿尔法( p i p e ra l p h a ) 采油平台( 该处水深4 7 2 英尺) ，因天然气爆炸形 第1 章绪论 成火灾而摧毁，伤亡惨重。它的油气产量占当时北海总油气产量的1 0 。事故造 成1 6 7 人丧生，其中包括3 名企图营救的人员，总损失3 4 亿美元。 ( 2 ) 1 9 8 9 年，位于美国墨西哥湾的s o u t hp a s sb 1 0 c k6 0 平台发生工业火灾引发 爆炸，造成平台损毁坍塌i4 1 。 ( 3 ) 2 0 0 1 年3 月，在里约热内卢附近海域上的巴西石油公司p 一3 6 号海上石油 平台连续发生3 次爆炸，导致最少3 人伤亡及8 人失踪。这起事故给巴西石油公 司带来的直接经济损失达1 0 亿美元以上，仅停产这一项每天就损失3 0 0 多万美元。 更为严重的是，此次事故给整个巴西经济造成了重大影响。 ( 4 ) 2 0 0 5 年7 月，印度石油天然气公司( 0 n g c ) 的孟买油田1 号钻井平台突然发 生火灾( 如图1 1 ) ，最终，钻井平台完全烧毁。事故导致5 4 名工人伤亡，造成直 接经济损失达2 3 亿美元，此后的两年内无法生产。该钻井平台是印度最大的石油 钻井平台，日产原油8 万桶。该事故发生后，印度全国石油天然气产量减产近三 分之一。 图1 1 孟买油田l 号平台发生火灾 f i g1 1 f i r eh a p p e n e dt on o 1p l a t f o r mi nb o m b a yo i lf i e l d ( 5 ) 2 0 1 0 年4 月2 0 日，位于美国墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台发生爆 海上移动钻井平台水消防系统设计 炸起火( 如图1 2 ) 。在事故发生3 6 小时后油井沉没，导致1 1 名工作人员死亡， 并引发了大规模原油污刹5 1 。最终导致英国b p 公司的m a c o n d o 油井原油泄漏达 4 4 0 万桶，对海洋生态环境造成了严重破坏。 图1 2 美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台爆炸事故 f i g1 2 “d e e p w a t e rh o r i z o n ”d r i l l i n gp l a t f o r mb l a s t i n ga c c i d e n ti nt h eu n i t e ds t a t e so fm e x i c ob a y 这些海洋工程的火灾事故不仅仅在发生时造成了惨重的人员伤亡和资金的损 失，在事故发生后数年乃至数十年后所表现出的对环境的长期破坏更是无法估量 的。 1 3 水消防的历史及国内外研究状况 1 3 1 水消防的历史 水是应用最早和最广泛的灭火剂，可考证的水消防史开始于6 0 0 0 年以前的新 石器时代，有文字记载的消防史开始于3 0 0 0 多年前的商代l 。法国在1 7 8 2 年喷 水灭火试验成功，开始了消防栓逐步代替人工传递给水的时代p l 。1 8 4 7 年美国和 缅甸学者最先研制出了火灾报警装置，1 8 5 2 年自动灭火领域开始用到低熔点金属。 到了1 8 8 1 年，巴黎已有1 2 0 0 多只1 0 0 m m 消防栓【6 1 。直到现在，消防栓的模式仍 第】章绪论 然是最普遍的，广泛应用于各种建筑和场所。对于船舶与海洋平台，水消防系统 虽然经过不断的演变和优化，但依然是最有效的灭火方式。 1 3 2 水消防的国内外研究状况 近现代，国外在水消防系统研究方面比较领先，主要的两个研究方向是灭火 剂研究和灭火装置研究。灭火剂的研究主要是在水中加入添加剂来改善其灭火性 能；灭火装置的研究主要是通过系统的设计和装置的改良使水能够以更有效地形 态和更好的时机施加到可燃物上。 ( 1 ) 灭火剂的研究 添加剂包括：表面活性剂、泡沫液、吸水性颗粒、增稠剂等【9 】。 美国的v o nb l u e c h e r 在水中加入o 4 的强吸水高分子聚合物颗粒，该灭火剂 用水量和灭火时间可以减少3 0 3 5 ，水的流失量可以减少8 5 。t a k a h a s h i t l 0 】利 用普通水和加入表面活性剂湿润性水对多种塑料进行了灭火试验，结果发现湿润 性水在大部分塑料的表面粘附量都超过了普通水的2 倍以上，同时可减少灭火时 间3 0 4 5 0 。中国的高云溪在水中加入水玻璃，配成2 0 4 0 的水溶液作为灭火 剂。该灭火剂能粘附于物体表面，在烘烤下能形成阻燃的固体防护层。在高温下 还能发泡使防护层变厚，从而隔绝空气，扑灭火灾。公安部所属的上海消防研究 所等六个单位于1 9 7 5 年联合开发出了粉剂型高倍数泡沫灭火剂。天津消防研究所 和上海有机化学研究所于1 9 7 6 年共同研制出了6 2 0 1 碳表面活性剂】。 ( 2 ) 灭火装置的研究 灭火装置最早应用于建筑及街道，之后用于生产行业。真正用于船舶和海洋 平台的水灭火装置和系统是在陆地应用比较成熟的基础上发展而来的。特别是海 洋平台，其水灭火装置和系统实际上是结合了陆地石油站库和船舶的特点，水源 是通过泵提升的海水。目前国内外海洋平台主要都是采用消防栓、固定泡沫消防、 固定水喷淋结合移动灭火器。在本文笔者参与的2 0 0 5 年以后的2 1 个国内外新建 海上移动平台项目中有2 座在钻台区域采用了高压水幕系统，开启时水雾弥漫整 个钻井区域，灭火效果优于水喷淋系统，不过因该装置造价昂贵在国内未能普及。 另外近些年，在国内某海上移动钻井平台上采用了遥控消防炮1 1 2 1 ，除了可以就地 海上移动钻井平台水消防系统设计 手动控制外，还可以在中控室实现有线遥控，逃离平台后仍可以实现无线遥控。 1 4 海上移动钻井平台火灾的主要特点及影响 ( 1 ) 结构复杂，火势蔓延快3 1 。海上移动钻井平台( 如图1 3 ) 是集钻井、动 力、生活于一体的庞大的海洋结构物，其内部结构十分复杂，舱室、房间的布置 十分紧凑，走道狭窄，层间高度低矮，出入口小，一旦发生火灾，极易造成火势 的迅速蔓延。 图1 3 钻井作业中的自升式钻井平台 f i g1 3s e l f - e l e v a t i n gd r i l l i n gp l a t f o r mi nd r i l l i n go p e r a t i o n ( 2 ) 可燃物种类繁多，分布广泛。由于平台舱室在装饰装修过程中，使用了大 量的可燃材料：平台在生产过程中，需要使用大量油料；在钻井作业期间，地下 返回的泥浆携带了大量的油气，具有一定的挥发性，易燃、易爆，扩大了危险区 的范围，遇到火源极易引起火灾。 ( 3 ) 机电设备多，隐患大。平台各种类型的钻井机械及生产辅助设备繁多，电 缆均敷设在舾装板内，一旦设备发生故障或线路超载、短路等，极易失火，且火 灾初期不容易被发现。 第1 章绪论 ( 4 ) 人员密集，易造成重大伤亡。平台居住人员较多，居住拥挤，还时常有大 量的临时维修人员上平台工作，对平台环境及通道不熟悉。一旦发生火灾，容易 发生混乱，难以及时疏散。此外，海上钻井平台远离陆地，如发生火灾，外界援 助难以及时到达，人员逃生困难。 1 5 本课题的设计及研究任务 本课题是在某海上自升式钻井平台总体设计的基础上，为其完成水消防系统 的设计。完成如下设计和研究工作： ( 1 ) 完成水消防系统的总体设计方案，根据平台总体布置情况选择适合的灭火 系统类型，并进行初步设计优化。 ( 2 ) 水消防系统的工艺原理设计、管材的选择、管网设计、壁厚计算，并应用 p d m s 软件进行配管安装设计、应用a u t o c a d 软件完成水消防系统工艺流程图的 绘制； ( 3 ) 泡沫灭火系统的设计选型，包括系统总水量的计算、泡沫比例混合器类型 的确定、泡沫液罐的选型和泡沫消防炮的选型； ( 4 ) 选择计算简便、准确的经验公式进行管路的水力计算，根据计算结果在满 足最高用户需求的前提下进行消防泵的选型。 ( 5 ) 水消防系统的制作安装及调试研究，总结现场制作安装的经验，通过调试 验证设计的合理性。 海上移动钻井平台水消防系统设计 第2 章海上移动平台水消防系统的分类及特点 海上移动平台主要灭火剂类型有：水、泡沫、干粉、湿粉、气体。每种灭火 系统都有其自身的特点，设计时应根据灭火剂的适用范围、灭火效率、经济性等 因素全面合理的进行选择。 在这些灭火剂中，水是应用范围最广和最好的灭火剂，具有资源丰富、易于 获取和储存、使用方便、器材简便、灭火效果好、对生态环境无危害等优点。水 消防系统以水为主要灭火剂，具有窒息、冷却和水力冲击等作用，可以用于固体 火灾的扑救【1 3 】。特别对于海上移动平台处在海洋环境，海水的利用非常方便。 尽管水作为灭火剂有百般好处，但仍有其局限性，对于一些特殊场所不宜使 用，设计上可考虑其他灭火剂如气体、干粉等。不宜用水扑救的部位有【1 4 】： ( 1 ) 存放有遇水容易燃烧或发热物质的场所，如生石灰、苛性钠等的储存场所； ( 2 ) 浓硝酸、浓硫酸存放场所； ( 3 ) 高温生产设备场所； ( 4 ) 不溶于水的可燃液体存放场所； ( 5 ) 粉尘密布场所； ( 6 1 高压电气设备场所： ( 7 ) 会因水渍造成严重损失的场所。 以水为主要灭火剂成分的灭火系统称之为水基灭火系统，即水消防系统。包 括消防水灭火系统、固定式水喷淋系统、高压水雾灭火系统和固定泡沫灭火系统。 2 1 消防水灭火系统 2 1 1 适用范围 消防水灭火系统是平台上最大且最重要的灭火系统，与泡沫灭火系统、海水 系统、水喷淋系统、压载水系统等均有关联，应用范围广，包括所有的开敞甲板、 居住处所、非电气设备舱室均可布置。 2 1 2 原理和类型 海水能够起到冷却、窒息和水力冲击的作用。当某区域发生火情时可迅速取 第2 章海上移动平台水消防系统的分类及特点 用，灭火指向性明确，移动灵活。船舶和海上移动平台通常采用消防栓和水龙带， 海上固定平台因开敞区域大，目前普遍采用消防水软管站。消防水系统可分为干 式和湿式两种类型，国外大多采用湿式系统；国内北方海域由于冬季天气寒冷。， 管线有冻结的可能，因此多采用干式系统；南方海域亦有采用湿式系统的平台。 2 1 3 系统功能及特点 f 1 ) 保证每一失火危险处所都能得到有效保护【1 5 】； ( 2 ) 保证随时立刻向每一被保护处所供水： ( 3 ) 在火灾和爆炸的情况下其主要功能不遭破坏； ( 4 ) 控火、灭火和冷却保护的作用； ( 5 ) 平台与码头、平台与平台设有消防水能迅速接通的装置。 2 2 固定式水喷淋系统 2 2 1 适用范围 固定水喷淋系统主要用于钻台井口区域、压力容器、机械设备、工艺管汇和 结构的冷却，保护围蔽处所内的控火、灭火，以及起到水帘隔离保护的作用。 2 2 2 原理和类型 系统安装报警装置，可以在发生火灾时自动发出警报。通过喷头喷水形成水 雾，对保护区域冷却和灭火【1 6 】。可以分为人工控制和自动控制两种形式： 人工控制是指在发生火灾时人工打开消防泵为主管道提供压力水，喷淋头在 水压的作用下开始工作。 自动控制是指消防喷淋系统可以自动喷水并能与其他消防设备同时联动工作， 因此能够有效的控制和扑灭初期火灾。 2 2 3 系统功能及特点 ( 1 ) 对易爆流体系统中的主要设备、管段提供冷却保护； ( 2 ) 对于试采平台，防止火炬对平台结构和设备造成有害的影响； ( 3 ) 为耐火分隔上的透明窗提供水帘保护。 海上移动钻井平台水消防系统设计 2 3 高压水雾灭火系统 2 3 1 适用范围 高压水雾灭火系统可用于居住区、机器处所提供高效的灭火。 2 3 。2 原理和类型 高压水雾的灭火机理主要是冷却效应、惰化效应和附加效应。系统采用特殊 喷嘴，通过高压喷水产生大量小于4 0 0 1 t m 的水微粒，兼具水的灭火特性和气体的 渗透扩散性，利用高效的冷却与窒息作用进行灭火。由于形成了巨大的作用表面 积，使得热吸收及冷却作用更加明引1 7 】。单位体积内水微粒的表面积越大，灭火 效果越好1 1 8 】。同时，吸收了热量的水微粒易汽化产生水蒸气，不但可以稀释火焰 附近的氧气浓度，还可有效控制热辐射【2 0 1 。在灭火的过程中，高压水雾灭火系统 还会产生一些其它的附加效应，如对烟雾、废气的洗涤作用，可减少火源对周围 物体的热辐射，同时阻止火灾的扩散【1 9 1 。 2 3 3 系统功能及特点 ( 1 ) 能立即投入工作，能自动释放，也能手动操作； ( 2 ) 能同时使用主电源和应急电源： ( 3 ) 能连续供水3 0 m i n ，或局部应用灭火对柴油机进行连续供水2 0 m i n 【1 5 】； ( 4 ) 位于被保护处所内的部件能承受火灾期间可能出现的高温； ( 5 ) 装有永久性的海水吸入口并能连续使用海水工作； ( 6 ) 设有试验装置，能保证所需的压力和流量。 2 4 固定泡沫灭火系统 2 4 1 适用范围 固定泡沫灭火系统用于可能发生油类火灾的处所2 1 1 ，如机器处所、储油罐、 直升机甲板、加油装置所在处所等。 2 4 2 原理和类型 固定泡沫灭火系统是经泡沫比例混合器将水与泡沫灭火剂按比例混合成泡沫 第2 章海上移动平台水消防系统的分类及特点 液，再通过泡沫发生装置混入空气产生泡沫，施放到燃烧物上【2 2 1 。泡沫在燃烧物 表面形成的较厚的泡沫覆盖层，析出的水有冷却作用。同时，泡沫吸收热量产生 的水蒸气还可稀释氧气起到冷却和窒息作用，从而达到灭火目的【1 3 】。 目前海洋平台使用的泡沫灭火剂主要是水成膜型。水成膜型泡沫灭火剂的灭 火效率比其它泡沫灭火剂都高。并且，当火灾扑灭后，如果泡沫层受到搅动或局 部破坏，在裸露的燃料表面上仍然会形成一层水膜并可以保持一定时间，有效的 封闭作用使得水成膜型泡沫具有良好的抗复燃能力【2 3 1 。 2 4 3 系统功能及特点 ( 1 ) 泡沫浓缩液的储量满足最大一个被保护处所的需要 1 5 1 ； ( 2 ) 泵、泡沫枪、泡沫炮及泡沫喷口符合泡沫供给率的要求； ( 3 ) 系统操作简单，能迅速投入使用； ( 4 ) 泡沫液具有有效期，须定期取样化验和重新充灌。 海上移动钻井平台水消防系统设计 第3 章海上移动钻井平台水消防系统总体设计方案的确定 3 。1 设计依据 该平台挂中国旗、入中国船级社( c c s ) 船级，因此进行设计时除了要满足国际 公约、规则，同时还要满足中国政府法规及中国船级社规范要求，相关计算还要 用到行业标准。 3 1 1 适用的国际海事组织公约、规则 国际海上人命安全公约综合文本( s o l a s2 0 0 9 1 国际消防安全系统规则伊s s2 0 0 0 ) 海上移动式钻井平台构造和设备规则( m o d uc o d e2 0 0 9 ) 3 1 2 适用的中国船级社规范、指南 海上移动平台安全规则( 1 9 9 2 ) 海上移动平台入级规范( 2 0 1 2 ) 钢质海船入级规范( 2 0 0 9 ) 材料与焊接规范( 2 0 1 2 ) 船舶消防指南( 1 9 9 9 ) 3 1 3 适用的行业标准 船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管( g b 5 3 1 2 2 0 0 9 ) 泡沫灭火系统设计规范( g b 5 0 1 5 1 2 0 1 0 ) 无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差( g b t1 7 3 9 5 2 0 0 8 ) 3 2 平台总体参数 3 2 1 钻井平台总体描述 该自升式钻井平台主体为三角形，有三条桁架式桩腿，每个桩腿由底部桩靴 支撑。船体型长6 9 6 8 米，型宽7 3 0 0 米，型深9 0 5 米。三个桩腿位置如下：前桩 腿位于平台主体的中心线上，两个后桩腿距前桩腿4 4 8 6 米，位于中心线两侧2 2 9 9 米处。桩腿下端的桩靴为一个外径1 7 5 9 米的多边形圆锥体。包括桩靴在内，桩腿 第3 章海上移动钻井平台水消防系统总体设计方案的确定 全长1 5 8 3 6 米。 该平台定员1 0 0 人，设有三层的生活楼提供就餐、住宿、医疗、办公等，设 有单、双人间。直升飞机平台位于平