实用的海洋工程设计基础知识(机械).ppt

1、海洋工程设计基础知识(机械)，(2)，海洋工程设计基础知识(机械)，第一章海洋工程机械设备的概要第一节海洋工程机械设备的特征第二节海洋工程机械设备的主要类别(按设备类型)第三节海洋工程机械设备的主要类别(按系统)第二章海洋工程机械专业设计流程的概要，(3) 海洋建设机械设备的特征有： 1、海上生产设施应满足恶劣的海况和海洋环境的要求，海上生产设施应满足安全生产的要求，海上生产设施应满足海洋环境保护的要求，海上生产设施更紧凑，自动化度更高5，能保证海上生产生活的自制力，(4)、 主要的机械设备的种类(按类型)、1、热工机械2、热交换器3、流体机械4、储藏装置5、材料搬运设备、(5)、热工机械、1

2、、工业锅炉1 )管式加热炉2 )电加热炉(器) 2、热发动机1 )内燃机2 )涡轮、(6)、产业锅炉、产业锅炉为工业用蒸汽、暖气、生活热1、管式加热炉管式加热炉经常用于热交换大的场合。 常用的管式加热炉有间接炎加热炉和直接炎加热炉。 管式加热炉中，辐射热交换是主要的热交换方式，起到决定的作用。 常用的间接炎加热炉用火管加热中间热介质，然后用中间热介质加热线圈中的工艺流体。 在中间热介质中，其性质必须在大气中稳定，并且在工艺要求的最大温度范围内稳定存在。 常用的热介质有水、甘油、热油或可溶性盐等。 热介质的选择主要取决于生产过程要求的温度高低。 间接火焰加热炉为我们提供了安全、可靠、方便的操作环

3、境。 在间接火焰加热炉中，主要采用辐射和对流的传热方式。 (7)、间接火焰加热炉的概略图、(8)、电加热炉(器)、2、电加热炉(器)电加热炉(器)将热交换器或加热炉中的加热元件换成电加热元件。 电加热炉可以分为管壳式和蓄热式等。 电加热炉具有结构紧凑、控制简单、操作方便等特点。 电加热炉通过改变输入加热元件的电力来调节加热炉的加热量，具有加热快、控制简单等特征。 (9)，热发动机，将热能转换为机械能的发动机称为热发动机。 热机有内燃机和涡轮发动机。 (10 )，内燃机是内燃机在内部燃烧燃料和空气的混合物，释放热能工作的动机，我们经常使用往复活塞式内燃机。 内燃机结构和品种多，用途广泛。 根据行

4、程数分为两个行程和四个行程，以充分的点火方式分为点火式和压燃式，根据使用的燃料分为汽油发动机、柴油发动机、气体燃料发动机和多种燃料内燃机，根据转速分为低速机、中速机和高速机。 根据吸气方式将非增压、增压和增压中冷机分开，把串联机、v型机等按汽缸排列。 内燃机是一台复杂的机器，由许多机构和系统组成，通过它们之间的有机合作和协调动作完成热功的转换，保证连续可靠的工作。 其基本结构为固定件、曲柄连杆机构、配气机构和进排气系统、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统、起动系统等。 内燃机的主要技术参数有动力性指标(电力)、经济性指标(油耗、油消耗率)、可靠性和耐久性指标(检修期间)、环境保护指标(

5、排气和噪音)、强化指标、质量和尺寸指标、启动性能等。 (11 )、涡轮、燃气涡轮主要由压缩机、燃烧室和涡轮三个部件组成。 此外，为了保证机组正常运转，机组需要空气系统、启动系统、润滑系统、燃料系统、控制系统等辅助系统。 以SOLAR的CENTAUR TYPE H型单元为例进行了介绍。外部空气进入压缩机压缩，压力上升后进入燃烧室，专业的燃料系统向燃烧室喷射燃料，空气和燃料充分混合燃烧，高温、高压的气体进入涡轮部分，在这里膨胀工作，使涡轮旋转，涡轮旋转压缩机转子(12 )、涡轮图例、(13 )、换热器、换热器被简称为换热器，广泛应用于石油气生产，对节能消耗和降低生产成本显示了重要性，在实际生产中利

6、用生产中的能量实现了节能消耗。 根据不同工艺要求，换热器的种类千差万别，根据用途不同，加热器、冷却器、冷凝器、再沸器等根据冷热流体的接触方式分为间壁式、直接混合式、蓄热式三种。 间壁式换热器在天然气生产中应用最广泛。 (14 )、流体机械、1、泵和泵装置2、压缩机、(15 )、泵和泵装置、输送液体或对液体进行加压的机械统称为泵。 泵将原动机的机械能和其他外部能量输送到液体中，使液体能量增加。 根据工作原理，泵可以是动力式泵(离心泵、混流泵、轴流泵和涡泵)、容积式泵(活塞泵、柱塞泵、隔膜泵)、回转泵(齿轮泵、螺杆泵、叶泵等)、其他类型的泵(动力式泵通过快速旋转的叶轮对液体的力将机械能传递给流体，

7、增加动力能和压力能，用泵壳体将动能的大部分转换为压力能来输送。 容积式泵通过动子在泵缸内往复或旋转运动，交替增大或减小容积，实现流体的吸入和排出。 动子往复运动的容积式泵称为往复泵，其吸入和排出过程在同一个泵缸内，吸入阀和排出阀合作完成。 动作件被称为进行旋转运动的旋转泵，主要通过齿轮、螺杆、滑块等动作件的旋转运动将液体从吸入侧向排出侧移动。 (16 )、泵和泵装置、泵的特性有特性曲线形状、性能稳定性、自吸引能力、起动和调节、介质粘度的适用范围等。 用户对泵的基本要求是一定流量和必须达到的扬程(对容积式泵必须达到的压力)。 其他还有泵的气蚀量、吸引介质的性质、工作温度、工作压力、安装条件等的使

8、用要求。 泵的主要特征参数有流量、进出口压力、扬程、转速、功率、效率、空化量等。 (17 )、压缩机、压缩机是利用原动机的机械来提高气体压力的机器。 压缩机在结构上分为涡轮式压缩机(离心式压缩机和轴流式压缩机)、容积式压缩机(往复式和旋转式(螺旋式、滑动式、根式)。 涡轮压缩机主要由定子和转子两部分构成。 机械能通过转子的叶轮传递给气体。 容积式压缩机利用机械能缩小气体的容积，增加气体的压力。 离心压缩机是涡轮压缩机之一。 在压缩机内旋转叶片使气体加速后，根据伯努利定理将动能转换成压力能。 用于压缩天然气的离心压缩机一般是多段离心压缩机。 这些压缩机是由电动机和涡轮驱动的。 (18 )，压缩机

9、图例，(19 )，储藏装置，储藏装置，根据储藏的介质是否分成压力容器和压力容器，具体请参考李君华做的雪橇基础讲座。(20 )、机械设备的主要类别(按系统)、海上油气集输系统机械设备(流程处理设备)、海上油气田生产辅助系统机械设备(实用设备)、(21 )、海上石油气集输系统机械设备(流程处理设备)； 原油处理系统机械设备天然气处理系统机械设备水处理设备关闭系统设备开放系统，(22 )海上油田生产辅助系统机械设备(公共设备)，动力发电站设备仪表气体和公共气体设备柴油机系统设备海水上升和供给设备淡水系统设备供热设备起重机设备生活污水处理设备安全设备，(23 ) 原油处理系统机械设备、原油处理的主要流

10、程是将开采的原油在海上采油平台和生产油轮上进行油、气、水的分离、净化、计量和外部输送，生气去除液体后利用或送到火炬系统焚烧的污水被污水处理系统处理和排出1 )原油集约2 )原油处理3 )原油的出口，(24 )原油集约、从地下油藏采集的井水经采油树被输送到管汇，管汇分为生产管汇和试验管汇。 测量管汇将各井的生产井液输送到计量分离器，分离计量。 一般用计量分离器进行气液二相分离，分别计量分离出的天然气和液体。 液相采用油水分析仪测定含水率，测定单井石油气的水生产量。 生产管汇收集各油井的液体，输送到油气分离系统。 (25 )、原油处理、原油处理的主要设施有分离器、加热器、测试设备、泵类设备、仪容设

11、备、检查和安全保护设备等。 1 )油气水分离2 )脱水脱盐3 )伴随着愤怒的处理，(26 )油气的水分离、油井生产液中含有原油凝析油天然气(包含自由气溶解气体凝析蒸气)、水杂质外来物质。 从生产管收集的井水被送到三相分离器，三相分离器初步分离油、气体、水。 油气水床处理设备主要是分离器。 隔膜根据形状，有纵型、横型、球形三种。 如果比较各形状分离器的分离效率、分离后流体的稳定性、变化条件的适应性、操作的灵活性、处理能力、起泡原油处理和设置所需的空间等优点和缺点，则作为海上处理设备的分离器优选卧式三相分离器，其次优选立式二相分离器，几乎不采用球形。 为了简单说明分离设备的种类多，总结和实例，将分

12、离设备的工作原理、适用条件和优点和缺点分为6种进行简单说明，并表示6种分离设备的比较情况。 在(27 )、油气水分离设备比较表、(28 )、油气水分离、挡板横型三相分离器、油气水混合物进入分离器后，进口分流器将混合物分为气液两相。 液相从导管导向油水界面以下进入集液部分，集液部分需要足够的体积使自由水在底部沉降形成水层，上面有原油和含小水滴的乳状油层，油和乳状油从挡板上溢出。 油水界面和油面被控制阀控制在一定的高度。 气体水平通过重力沉降部分，经由除雾器从气体出口流出。 分离器的压力由设在管子上的阀门控制。(29 )，分离器的示意图，(30 )，脱水脱盐，分离出的原油含有乳化水，所以，进入电脱

13、水器进一步断奶、脱水，处理后的原油经常达到合格的出口要求。 分离出的原油富含盐分，会危害炼油厂的加工，影响原油销售价格，因此部分油田增加脱盐设备进行脱盐处理。 电脱水器和电脱盐器是油气水处理系统的重要设备，在普通工艺中是两个独立的处理装置，分别完成电脱水和脱盐任务。 用于电脱水和脱盐的电场有交流电场、直流电场、交流直流电场。电场中，通过凝聚(电泳凝聚、双极凝聚、振动凝聚)脱离油中含有的水、盐、杂质。 电脱盐技术必须增加原油和淡水的混合设备。 这个设备的作用是加入淡水“冲洗”原油，淡水就容易吸收原油的盐。(31 )、电脱盐设备的概略图、(32 )、伴随着生气的处理，用分离器分离出的天然气进入燃料

14、气体系统，燃料气体系统将天然气脱水并分配给各用户。 平台上的用户一般是燃气轮机发电机、热介质加热炉、蒸汽炉等。 在某些油田，天然气可以被压缩注入气体，也可以供给气体。 低压天然气可以用作密封气体，也可以用作仪表气体。 多馀的天然气在火炬臂的火炬上燃烧。 (33 )原油的计量外输送、处理后的合格原油储存在储油箱中，或用原油外输送泵增压，用计量装置计量后，通过海底管线向储油终端外输送。 (34 )、天然气处理系统的机械设备、天然气处理常用的主要设备与井口装置、测试分离器、生产分离器、接触塔、低温分离器、热交换器、加热器、压缩机、输送配管、计量装置等井口装置、分离器、热交换器、加热器等油田的原理相同

15、，在此不作说明。 (35 )、酸性气体处理、天然气中总是含有一定量的H2S、CO2等酸性成分，与水接触后会变成酸性，因此被称为酸性气体。 天然气中酸性气体的存在会增加管道和设备的腐蚀，影响寿命。 另外，在天然气低温分离的过程中，CO2变成干冰，有可能堵塞配管和设备的含有H2S的天然气燃烧时会发出异味，燃烧生成的SO2等化合物污染环境的催化剂加工中，含硫的烃系化合物使催化剂中毒。 因此，去除酸性气体是天然气净化的主要任务之一。 天然气去除酸性气体的工艺方法可分为化学吸收法和物理吸收法。 海上天然气生产平台由于空间限制，应采用占地面积小、操作方便的整装型脱硫装置。 用分子筛、碳酸脂半透膜、氧化铁法

16、等方法进行酸性气体的除去。 氧化铁法使含硫天然气通过海绵状的水合氧化铁床层，使H2S与床层中的氧化铁充分接触，发生化学反应，从天然气中除去H2S。 氧化铁转化接近完成时，向反应塔吹入空气，在氧的氧化作用下，反应物氧化而转化为氧化铁，放出硫，达到氧化铁的再生和再利用。(36 )、天然气脱水和水露点控制、天然气脱水是去除天然气中的水分、降低水露点的技术。 如果将天然气脱水到要求露点以下的温度，就可以避免水合物的形成和冷凝水的酸腐蚀。 除去天然气水分的方法是作为液体(甘油)吸收法的固体吸附法(干燥法)降温冷凝法。 用溶剂吸收天然气中水分的方法是在不同气体对液体的溶解度不同的基础上建立的，天然气脱水工

17、艺中最常用的液体吸收剂是三乙二醇。 甘油脱水过程是一种吸收过程。 这个过程是在接触塔内进行的。 气流从塔底进入，贫甘油溶液从塔顶流入，以逆流方式流动，通过各级塔盘气体和甘油充分接触，气流中的水蒸气被贫甘油溶液吸收。 最后，三甘草酸从塔底回到再生(浓缩)系统。 三乙二醇再生系统主要通过加热从三乙二醇中逃脱水，通过放散(解吸)气体和溶剂提高三乙二醇的纯度。 再生的三乙二醇可以再用于脱水。 (37 )、三乙二醇脱水系统的示意图、(38 )、天然气脱烃和烃露点控制、天然气中的液体烃成分(NGL )作为气体存在于气流中，液体烃比气体有价值，具有这4个原因的输入管线中的气体规格是干燥气体中的n用于涡轮发电

18、等时，烃露点过高时，随着影响涡轮寿命的温度的变化，重质的NGL在输送管道上形成的NGL可以重新注入油藏，提高采收率。 去除NGL有很多方法，常见的是贫油的吸收和低温分离。 低温分离是目前工业上最常用的方法。 在低温分离的过程中，天然气的流动被冷却到极低的温度，乙烷和乙烷以上的成分凝结成为液体被除去。 低温分离通常分为脱水、制冷、分馏三个阶段。 在一些深冷处理中，因为低温分离过程的温度低，所以气流中的水分几乎都必须除去。 这个工艺中的脱水通常使用分子筛。 中冷的低温分离技术一般用三乙二醇脱水就能满足要求。 制冷一般有制冷剂制冷、JT阀降压制冷、膨胀机降压制冷三种方法。 (39 )、天然气压缩和外部输送、天然气压缩机在油气田主要用于三个目的：低压气体回收和天