实用的海洋工程设计基础知识(机械)

1、海洋工程设计基础(机械)，(2)海洋工程设计基础(机械)，第一章海洋工程机械设备简介第一节海洋工程机械设备特性第二节海洋工程机械设备主要类别(按设备类型)第三节海洋工程机械设备主要类别(按系统)第二章海洋工程机械专业设计流程简介，(3)海洋工程机械设备特性海上生产设施包括：海洋环境保护要求4，海上生产设施较小、自动化程度高的5，保障海上生产生活的自立能力，(4)，主要机械设备类别(1，热功机械2，换热器3，流体机械4，存储设备5，运载设备，(5)，热功机械，(5) 常用管式炉是间接火焰炉和直接火焰炉。在管式炉中，辐射热交换是主要的热更换方式，起着决定性的作用。常用的间接火焰炉是通过花冠加热中间

2、热介质，然后通过中间热介质加热线圈的工艺流体。对于中等热介质，其性质必须在大气中稳定，并在工艺要求的最高温度范围内稳定。常用的水果体包括水、甘油、热油、可溶性盐等。果实体的选择主要取决于生产工艺所需温度的高低。间接火焰炉为我们提供了安全、可靠、方便的操作环境。间接火焰炉主要使用辐射和对流的传热方式。(7)、间接火焰炉结构图、(8)、电炉传记加热炉可分为壳体和再生等。电炉具有结构紧凑、控制简单、操作方便等特点。电炉是通过改变输入加热元件的传记功率来调节炉子的加热，具有加热快、控制简单等特点。(9)，热引擎，将热转换为机械能引擎的引擎称为热引擎。热机包括内燃机和涡轮机器。(10)，内燃机，内燃机，

3、燃料和空气的混合物在其中燃烧，释放热量而工作的原动机，我们常用的是往复活塞内燃机。内燃机结构和品种多样，用途广泛。行程数可分为2冲程和4冲程机器，根据充电点火方式分为点火式和轧制式，根据使用的燃料可分为汽油机、柴油引擎、气体燃料机和各种燃料内燃机、低速、中速和高速机。根据进气方式，分为非增压、增压和增压中冷，根据气缸排列串联、V型机器等。内燃机(WHO)是由多个机构和系统组成的复杂机器，依赖于它们之间的有机合作和曹征行为，完成热空转换，确保持续可靠的工作。基本结构包括夹具、曲柄连杆机构、气体分配机构和进排气系统、燃料供应系统、润滑系统、冷却系统、点火系统、启动系统等。内燃机的主要技术参数包括功

4、率指标(功率)、经济指数(燃料消耗率、机油消耗率)、可靠性和耐久性指标(维修时间)、环境保护指标(排气和噪音)、加强指标、质量和尺寸指标以及启动性能。(11)、涡轮、燃气轮机、主要由压缩机、燃烧室、涡轮三大部件组成。另外，为了确保机器的正常运行，还配备了必要的辅助系统，例如空气系统、启动系统、润滑系统、燃料系统、控制系统等。以SOLAR的CENTAUR TYPE H型设备为例。外部空气进入压缩机压缩，压力上升后进入燃烧室。专用燃料系统向燃烧室喷射燃料，空气和燃料充分混合燃烧，产生高温、高压的燃气进入涡轮部分，在这里膨胀的工作，涡轮旋转驱动，涡轮驱动压缩机转子旋转后剩下的扭矩输出带动发电机旋转发

5、展。这就是燃气轮机发电机工作的原理。(12)，涡轮图例，(13)，根据换热器工艺要求，换热器种类千差万别，根据用途，有加热器、冷却器、冷凝器、再锅炉等。根据冷热流体的接触方式，可分为间壁式、直接混合式、再生式三种。间壁式换热器在天然气生产中应用最广。(14)，流体机械，1，泵和泵装置2，压缩机，(15)，泵和泵装置，输送液体或增压液体的机器统称为泵。泵原来将动机机械能或其他外部能量输送到液体中，从而增加液体能量。根据工作原理，泵可以是动力泵(离心泵、混合泵、轴流泵和旋涡泵)、容积泵(往复泵、活塞泵、隔膜泵)、旋转泵(齿轮泵、螺杆泵、叶轮泵等)和其他类型的泵(喷射泵、喷射泵等)容积式泵依靠工作元

6、件在泵缸内往复或旋转运动，交替增加和减少容积，使流体的吸入和排出成为可能。工作组件进行往复运动的容积泵称为往复泵，吸入和排出过程位于同一泵缸内，并由吸气阀和排气阀共同完成。工作元件是称为旋转运动的旋转泵，主要透过工作元件(例如齿轮、螺钉、滑动等)的旋转运动，将液体从吸入面移动到排出面。(16)、泵和泵装置、泵特性包括特性曲线形状、性能稳定性、自吸收能力、启动和曹征、介质粘度应用范围等。用户对泵的最基本要求是一定的流量和必须达到的升力(容积泵必须达到的压力)。另外，还有泵的气穴裕度、泵的介质特性、工作温度、工作压力、安装条件等其他使用要求。泵的主要特点包括流量、进出口压力、升力、转速、功率、效率

7、、汽蚀余量等。(17)，压缩机，压缩机是可以利用原动机机器提高气体压力的机器。压缩机从结构上分为涡轮压缩机(离心压缩机和轴流压缩机)、容积式压缩机(往复式和旋转式(螺杆式、滑动式、罗茨式)。涡轮压缩机主要由精子和转子两部分组成。通过机械能转子叶轮输送到气体。容积压缩机利用机械能减少气体容积，增加气体压力。离心压缩机是涡轮压缩机之一。在压缩机内旋转叶片加速气体，然后按照伯努利定理将动能能量转换为压能量。压缩天然气离心压缩机一般是多级离心压缩机。牙齿压缩机是由电动机或涡轮驱动的。(18)，压缩机图例，(19)，存储设备，(20)，机械设备主要类别(按系统)，海上油气收集系统机械设备(工艺处理设备)

8、海上油气田生产辅助系统机械设备(公用设备)，(21)，海上油气收集系统机械设备(工艺处理设备)，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动力电站设备仪表及公共煤气设备柴油系统设备海水上升及供应设备淡水系统设备加热设备提升设备生活污染水处理设备安全设备(23)、原油处理系统机械设备、原油处理的主要过程是将开采的原油用于海上采油平台或油轮生产，然后利用或发送到火炬传递系统烧掉。 污水污水处理系统处理在排放标准后排入大海。进一步处理原油后，接受了合格的商品油储存或外部运输。1)原油收集2)原油处理3)原油外部运输，(24)原油收集，从地下原油收集的井通过采油树输送到管汇，管汇分为生产管汇

9、和测试管汇。测试管环将各井的生产定额分别输送到计量分离器，分离和测定。通常，在计量分离器中，气液两相分离，分离的天然气和液体分别测量。液相用油水分析器测定水分含量，测定单井油水产量。生产管环是收集各油井的液体，输送到油气分离系统。(25)、原油处理、原油处理主要设施包括分离器、加热器、测试设备、泵设备、仪表设备、检查和安全保护设备等。1)油、气、水分离2)脱水脱盐3)化处理，(26)油气分离，油井产值包括原油、凝析油、天然气(包括自由气体、溶解、冷凝蒸汽)、水、杂质、外生产管环聚集的井向三相分离器输送的三相分离器初步分离油、气、水。油气地面处理设备主要是分离器。分离器通常根据形状分为三种茄子类

10、型：垂直、台式和球形。根据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、操作灵活性、处理能力、泡沫原油处理和安装所需的空间等优缺点，将水平三相分离器作为海上处理设备的分离器优先，其次是垂直两相，球体基本不使用。分离设备种类繁多，为了便于概述和举例，将分离设备的工作原理、应用条件、优缺点分为6个茄子类别进行简要说明，6茄子分离设备的比较情况见表。(27)、油气水分离设备比较表、(28)、油气水分离、挡板水平三相分离器、油气混合物进入分离器后，进口分离器将混合物分成气液两相。液体从导管流入油水介面下，进入油水部分，油水部分必须有足够的体积，使自由水沉到底部形成含水层，上面有含原油和

11、小水滴的油层，油类和油类油类在挡板上溢出。油水界面和油水面由控制阀控制在一定高度。气体水平通过重力沉降部分去除雾后从空气出口流出。分离器的压力由安装在气管上的阀门控制。(29)，分离器药度，(30)，脱水脱盐，分离的原油还含有乳化剂，经常需要进入传记脱水机，进一步破乳，脱水，才能满足处理后原油通过的外输要求。分离的原油盐含量较高，会危害炼油加工，影响原油的销售价格，因此部分油田需要增加脱盐设备进行脱盐处理。传记脱水机和传记脱碱都是石油和天然气水处理系统的重要设备，在普通工艺中，分别是执行传记脱水和脱盐任务的两个独立的处理装置。用于传记脱水和脱盐的电场包括交流电电场、直流电场、交流电直流电场。在

12、电场中利用融合(传记游泳、偶极、振动)分离油中含有的水、盐和杂质。传记脱盐工艺需要添加原油和淡水混合设备，牙齿设备的作用是加入淡水来冲洗原油，吸收淡水牙齿原油中的盐。(31)，传记除盐设备弱图，(32)，生气处理，从分离器分离的天然气，燃料气体系统在天然气脱水后分配给各用户。平台的用户一般是燃气涡轮发电机、果实体炉、蒸汽炉等。在某些油田中，天然气压缩可用于气体注入或气体提升。可以用作低压天然气密封气体，也可以用作仪表。可以通过额外的天然气火炬臂的火炬头燃烧。(33)，原油计量外输，处理的合格原油被放入储物室或经过原油外输泵增压，计量装置，通过海底管道出口到储物终端。(34)、天然气处理系统机械

13、设备、天然气处理常用的主要设备包括顶部设备、测试分离器、生产分离器、接触塔、低温分离器、换热器、加热器、压缩机、集水管道、计量装置等顶部设备、分离器、换热器、加热器等。天然气中酸性气体的存在会增加管道及设备的腐蚀，影响使用寿命。此外，在天然气低温分离过程中，CO2形成干冰，可以切断管道和设备。H2S在燃烧大量天然气时发出气味，燃烧产生的SO2等化合物污染环境。在催化加工中，含硫碳氢化合物会对催化剂上瘾。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，必须利用占地面积小、易于操作的正装型脱硫装置。利用分子筛、

14、碳酸脂半透膜、氧化铁法等去除酸性气体。氧化铁法是将硫天然气通过海绵的水合氧化铁床层，使H2S充分接触床层的氧化铁，产生化学反应，将H2S从天然气中去除。氧化铁快完成时，向反应塔注入空气，随着氧的氧化作用，反应物被氧化成氧化铁，黄奕释放，达到氧化铁的再生和回收。(36)，天然气脱水和露点控制，天然气脱水是去除天然气中水分，降低露点的工艺。以希望天然气脱水的露点以下的温度，可以避免水合物的形成和凝结水的酸性腐蚀。去除天然气水分的方法是液体(甘油)吸收法。固体吸附法(干燥法)；冷却凝固法。用溶剂吸收天然气中水分的方法取决于气体溶于液体的程度，天然气脱水工艺中最常用的液体吸收剂是三甘醇。甘油脱水过程是

15、吸收过程。牙齿过程在接触(吸收)塔上进行。气流从塔底进入，宾三甘醇溶液从塔顶流入，以逆流方式流动，通过各级塔板气体和三甘醇的充分接触，气流中的水蒸气被宾三甘醇溶液吸收。最后，布三甘醇从塔底流向再生(浓缩)系统。三乙二醇再生系统主要可以在三乙二醇中加热水，并使用汽提(解吸)气体或溶剂提高三乙二醇的纯度。再生的甘油可以再次用于脱水。(37)，三乙二醇脱水系统图表，(38)，天然气脱烃和碳氢露点控制，空气流动中作为气体存在的天然气中液体碳氢化合物成分(NGL)的去除，消除它有四个茄子原因。液体碳氢化合物比气体更有价值。输入管线气体的规格对旱季的NGL含量有要求。如果用于平整机器发电等，露点过高会影响

16、平整机器的寿命。随着温度的变化，重质NGL在运输管道中形成。NGL可再注入油藏提高采收率。去除NGL的方法有多种，通常有贫油吸收和低温分离。低温分离是目前工业中最常用的方法。在低温分离过程中，天然气流冷却到极低的温度，乙烷和乙烷以上的成分凝结成液体，被去除。低温分离通常分为脱水、冷却、分馏等三个阶段。在一些低温工艺中，低温分离过程的温度很低，气流的水分几乎都要去除。牙齿过程的脱水通常使用分子西弗。中冷的低温分离工艺一般用三甘醇脱水可以满足要求。制冷一般有三种茄子方法：制冷剂、JT阀压降制冷、膨胀机压降冷却。(39)，天然气压缩和外部运输，天然气压缩机主要用于气田低压气体回收和天然气中间过程的加压和外部气体输送这三个茄子目的。用于低压气体回收的压