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1、海洋工程设计基础知识（机械）1海洋工程设计基础知识（机械）n n 第一章 第一章 海洋工程机械设备简介 海洋工程机械设备简介n n 第一节 第一节 海洋工程机械设备特点 海洋工程机械设备特点n n 第二节 第二节 海洋工程机械设备主要类别（按照设备类型划分）海洋工程机械设备主要类别（按照设备类型划分）n n 第三节 第三节 海洋工程机械设备主要类别（按照系统划分）海洋工程机械设备主要类别（按照系统划分）n n 第二章 第二章 海洋工程机械专业设计流程简介 海洋工程机械专业设计流程简介2海洋工程机械设备特点 1 1、海上生产设施应适应恶劣的海况和海洋环境的要求、海上生产设施应适应恶劣的海况和海洋
2、环境的要求2 2、海上生产设施满足平安生产的要求、海上生产设施满足平安生产的要求3 3、海上生产设施应满足海洋环境保护的要求、海上生产设施应满足海洋环境保护的要求4 4、海上生产设施更紧凑、自动化程度更高、海上生产设施更紧凑、自动化程度更高5 5、能够保证海上生产生活的自持能力、能够保证海上生产生活的自持能力 3主要机械设备类别（按类型）1 1、热工机械、热工机械2 2、换热器、换热器3 3、流体机械、流体机械4 4、储存装置、储存装置5 5、物料搬运设备、物料搬运设备4热工机械 1 1、工业锅炉、工业锅炉 1 1）管式加热炉）管式加热炉 2 2）电加热炉（器）电加热炉（器）2 2、热力发动机
3、、热力发动机 1)1)内燃机 内燃机 2 2）透平）透平5工业锅炉 工业锅炉指用于生产工业用汽、采暖和生活供热的热工设备。1 1、管式加热炉、管式加热炉管式加热炉常用于需要换热大的场合。常用的管式加热炉有：间接火 管式加热炉常用于需要换热大的场合。常用的管式加热炉有：间接火焰加热炉和直接火焰加热炉。在管式加热炉中，辐射换热是主要的换 焰加热炉和直接火焰加热炉。在管式加热炉中，辐射换热是主要的换热方式，起到决定作用。热方式，起到决定作用。常用的间接火焰加热炉是通过火管加热中间热介质，然后通过中间热介质加热盘管中的工艺流体。对于中间热介质，其性质在大气中必须稳定，而且要求在工艺要求的最大温度范围内
4、必须稳定存在。常用的热介质有：水、甘醇、热油或可溶性盐等。对于热介质的选择主要决定于生产工艺所要求的温度的上下。间接火焰加热炉给我们提供了一个平安的、可靠的和方便的操作环境。在间接火焰加热炉中，主要用到了辐射和对流的传热方式。6间接火焰加热炉结构简图 7电加热炉（器）2 2、电加热炉（器）电加热炉（器）电加热炉（器）是将换热器或加热炉中的加热元件换成电 电加热炉（器）是将换热器或加热炉中的加热元件换成电加热元件。电加热炉可分为管壳式和蓄热式等。电加热炉具 加热元件。电加热炉可分为管壳式和蓄热式等。电加热炉具有结构紧凑，操作简单，便于操作等特点。电加热炉是依靠 有结构紧凑，操作简单，便于操作等特
5、点。电加热炉是依靠改变输入加热元件的电功率来调节加热炉的加热量，具有加 改变输入加热元件的电功率来调节加热炉的加热量，具有加热迅速和操作简单等特点。热迅速和操作简单等特点。8热力发动机 将热能转变为机械能的发动机称为热力发动机。热力发动机包括内 将热能转变为机械能的发动机称为热力发动机。热力发动机包括内燃机和透平机。燃机和透平机。9内燃机 内燃机是将燃料和空气的混合物在其内部燃烧并放出热能而做功 内燃机是将燃料和空气的混合物在其内部燃烧并放出热能而做功的原动机，我们常用的是往复活塞式内燃机。内燃机的结构和品种 的原动机，我们常用的是往复活塞式内燃机。内燃机的结构和品种繁多，用途广泛。按冲程数可
6、分为二冲程和四冲程机，按充量着火 繁多，用途广泛。按冲程数可分为二冲程和四冲程机，按充量着火方式分点燃式和压燃式，按照所用燃料又可分为汽油机、柴油机、方式分点燃式和压燃式，按照所用燃料又可分为汽油机、柴油机、气体燃料机和多种燃料内燃机，按照转速分低速机、中速机和高速 气体燃料机和多种燃料内燃机，按照转速分低速机、中速机和高速机。按照进气方式分非增压和增压及增压中冷机，按照气缸排列分 机。按照进气方式分非增压和增压及增压中冷机，按照气缸排列分直列机、直列机、V V型机等。内燃机是一部复杂机械，它有许多机构和系统 型机等。内燃机是一部复杂机械，它有许多机构和系统组成，依靠它们之间的有机配合和协调动
7、作完成热功转换，并保证 组成，依靠它们之间的有机配合和协调动作完成热功转换，并保证连续可靠工作。其基本结构有：固定件、曲柄连杆机构、配气机构 连续可靠工作。其基本结构有：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、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包括动力性指标（功率）、经 起动系统等。内燃机的主要技术参数包括动力性指标（功率）、经济性指标（燃料消耗率、机油消耗率）、可靠性和耐久性指标（大 济性指标（燃料消耗率、机油消耗率）、可靠性和耐久性指标（大修期）、环境保护指标（排气和噪声）、强化指标、质
8、量和尺寸指 修期）、环境保护指标（排气和噪声）、强化指标、质量和尺寸指标、起动性能等。标、起动性能等。10透平 n n燃气轮机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成，如 燃气轮机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成，如下图。此外为了保证机组的正常运转，机组还配有必要的辅 下图。此外为了保证机组的正常运转，机组还配有必要的辅助系统，包括：空气系统、启动系统、润滑系统、燃料系统 助系统，包括：空气系统、启动系统、润滑系统、燃料系统和操作系统等。下面以 和操作系统等。下面以SOLAR SOLAR的 的CENTAUR TYPE H CENTAUR TYPE H型机组为例进 型机组为例进行介绍。行介绍
9、。n n外界空气进入压气机压缩，压力升高后进入燃烧室，专门 外界空气进入压气机压缩，压力升高后进入燃烧室，专门的燃料系统向燃烧室喷入燃料，空气和燃料充分混合燃烧，的燃料系统向燃烧室喷入燃料，空气和燃料充分混合燃烧，产生高温、高压的燃气进入透平局部，在这里膨胀做功，驱 产生高温、高压的燃气进入透平局部，在这里膨胀做功，驱动透平转动，透平带动压缩机转子旋转后尚有剩余扭矩输出 动透平转动，透平带动压缩机转子旋转后尚有剩余扭矩输出带动发电机旋转发电，这就是燃气轮机发电机组的工作原理。带动发电机旋转发电，这就是燃气轮机发电机组的工作原理。11透平图例 12换热器 n n热交换器简称换热器，在油气生产中得
10、到广泛的应用，在节能降 热交换器简称换热器，在油气生产中得到广泛的应用，在节能降耗及降低生产本钱中显示了其重要性，在实际生产中充分利用了 耗及降低生产本钱中显示了其重要性，在实际生产中充分利用了生产过程中的能量，从而到达节能降耗的目的。生产过程中的能量，从而到达节能降耗的目的。n n根据不同的工艺要求，换热器的种类千差万别，按其用途分，有 根据不同的工艺要求，换热器的种类千差万别，按其用途分，有加热器、冷却器、冷凝器、再沸器等；按冷热流体的接触方式区 加热器、冷却器、冷凝器、再沸器等；按冷热流体的接触方式区分，可分为间壁式、直接混合式及蓄热式三种。间壁式换热器在 分，可分为间壁式、直接混合式及
11、蓄热式三种。间壁式换热器在天然气生产中应用得最广泛。天然气生产中应用得最广泛。13流体机械n 1、泵与泵装置n 2、压缩机14泵与泵装置n 输送液体或使液体增压的机械通称泵。泵将原动机的机械能或其它外部能量输送给液体，使液体能量增加。泵按照工作原理可分为动力式泵（离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵）、容积式泵（往复泵（活塞泵、柱塞泵、隔膜泵）、回转泵（齿轮泵、螺杆泵、叶型泵等）、其它类型泵（射流泵、气体生液泵）。n 动力式泵是依靠快速旋转的叶轮对液体的作用力将机械能传给流体，使动力能和压力能增加，再通过泵壳将大局部动能转变为压力能而实现输送。n 容积式泵是依靠工作元件在泵缸内做往复或回转运动，使容
12、积交替增大和缩小，实现流体的吸入和排出。工作元件作往复运动的容积式泵称往复泵，其吸入和排出过程在同一泵缸内，并由吸入阀和排出阀配合完成。工作元件作回转运动的称回转泵，主要通过齿轮、螺杆、滑片等工作元件的旋转运动迫使液体从吸入侧转移到排出侧。15泵与泵装置n 泵的特性包括特性曲线形状、性能稳定性、自吸能力、起动与调节、介质粘度适用范围等。用户对泵最基本的要求是一定的流量和必须到达的扬程（对于容积式泵是必须到达的压力）。此外还有其它使用要求，如泵的气蚀余量、抽送介质性质、工作温度、工作压力、安装条件等。n 泵的主要特征参数包括流量、进出口压力、扬程、转速、功率、效率、气蚀余量等。16压缩机n 压缩
13、机就是利用原动机的机械能将气体压力提高的机械。n 压缩机按照结构上来讲分为透平式压缩机（离心式压缩机和轴流式压缩机）、容积式压缩机（往复式和回转式（螺杆式、滑片式、罗茨式）。n 透平式压缩机主要由定子和转子两局部组成。机械能就是通过转子的叶轮传递给气体的。n 容积式压缩机是利用机械能使气体容积缩小而提高气体压力。n 离心式压缩机为透平式压缩机中的一种。在压缩机内旋转叶片把气体加速后，根据伯努里定理把动能转化为压能。用于压缩天然气的离心压缩机一般为多级离心式压缩机。这些压缩机由电机或透平机驱动。17压缩机图例18储存装置n 储存装置根据其所储存的介质是否带压分为常压容器和压力容器，具体内容请参考
14、李君华所作的橇块基础讲座。19机械设备主要类别（按系统）n 海上油气集输系统机械设备（工艺处理设备）n 海上油气田生产辅助系统机械设备（公用设备）20海上油气集输系统机械设备（工艺处理设备）n 原油处理系统机械设备 n 天然气处理系统机械设备n 水处理设备 n 闭排系统设备n 开排系统21海上油气田生产辅助系统机械设备（公用设备）n 动力电站设备n 仪表气和公用气设备n 柴油系统设备n 海水提升和供给设备n 淡水系统设备n 供热设备n 起重设备n 生活污水处理设备n 平安设备22原油处理系统机械设备n 原油处理的主要流程就是将开采出的原油在海上采油平台或生产油轮进行油、气、水的别离、净化、计量
15、和外输；伴生气经除液后利用或送到火炬系统烧掉；污水进污水处理系统处理符合排放标准后排放入海；原油进一步处理后得到合格的商品油存储或外输。n 1）原油聚集n 2）原油处理n 3）原油外输 23原油聚集n 从地下油藏中采出的井液经采油树输送到管汇中，管汇分为生产管汇和测试管汇。n 测试管汇分别将每口井的产出井液输送到计量别离器中进行别离并计量。n 一般情况下，在计量别离器中进行气液两相别离，分出的天然气和液体分别进行计量。液相采用油水分析仪测量含水率，从而测算出单井油气水产量。n 生产管汇是将每口油井的液体聚集起来，并输送到油气别离系统中去。24原油处理n 原油处理主要设施有别离器、加热器、测试设
16、备、泵类设备、仪电设备、检测和平安保护设备等。n 1）油、气、水别离n 2）脱水脱盐n 3）伴生气处理25油气水别离n 油井产出液中含有原油、凝析油、天然气（包括自由气、溶解气、凝析蒸气）、水、杂质和外来物质。从生产管会聚集的井液输送至三相别离器中，三相别离器将油、气、水进行初步别离。n 油气水地面处理设备主要是别离器。别离器按形状分一般有三种，即立式、卧式及球形。根据各形状别离器在别离效率、别离后流体的稳定性、变化条件的适应性、操作的灵活性、处理能力、处理起泡原油和安装所需空间等方面的优缺点比较，作为海上处理设备的别离器，首选的是卧式三相别离器，其次是立式两相，球形基本上不采用。n 别离设备
17、的种类繁多，为了便于归纳和举例进行典型说明，下面就别离设备的工作原理、适用条件和优缺点分成六类进行简述，六类别离设备的比照情况如表所示。26油气水别离设备比照表27油气水别离n 挡板卧式三相别离器，油气水混合物进入别离器后，进口分流器把混合物大致分成气液两相。液相由导管引至油水界面以下进入集液局部，集液局部应有足够的体积使自由水沉降至底部形成水层，其上是原油和含有较小水滴的乳状油层，油和乳状油从挡板上面溢出。油水界面和油面由操作阀操作于恒定的高度。气体水平地通过重力沉降局部，经除雾器后由气出口流出。别离器的压力由设在气管上的阀门操作。28别离器简图29脱水脱盐n 别离出的原油因还含有乳化水，往
18、往需要进入电脱水器进一步破乳、脱水，才能使处理后的原油到达合格的外输要求。n 别离出的原油如果含盐量比较高，会对炼厂加工带来危害，影响原油的售价，因此有些油田还要增加脱盐设备进行脱盐处理。n 电脱水器和电脱盐器都是油气水处理系统中的重要设备，在常规工艺中，它们是两个独立的处理装置，分别完成各自的电脱水和脱盐任务。n 电脱水和脱盐所使用的电场包括交流电场、直流电场和交直流电场。在电场中利用聚结（电泳聚结、偶极聚结和振荡聚结）的方式对油中所含的水、盐和杂质进行脱离。n 电脱盐工艺要增加一套原油与淡水混合设备，该设备的作用是参加淡水去“冲洗”原油，便于淡水汲取原油中的盐。30电脱盐设备简图31伴生气
19、处理n 别离器别离出的天然气进入燃料气系统中，燃料气系统将天然气脱水后分配到各个用户。平台上的用户一般为：燃气透平发电机、热介质加热炉、蒸气炉等。对于某些油田来说，天然气经压缩可供注气或气举使用。低压天然气可以作为密封气使用，也可以用做仪表气。多余的天然气可通过火炬臂上的火炬头烧掉。32原油计量外输n 经处理后的合格原油，将进储油舱储存，或经原油外输泵增压、计量装置计量后通过海底管线外输至储油终端。33天然气处理系统机械设备n 天然气处理中常用的主要设备包括：井口装置、测试别离器、生产别离器、接触塔、低温别离器、热交换器、加热器、压缩机、集输管道、计量装置等n 井口装置、别离器、换热器、加热器
20、等与油田原理相同，在此不予赘述。34酸性气体处理n 天然气中经常含有一定数量的H2S，CO2等酸性组分，其遇水后呈酸性，因此，人们称其为酸性气体。天然气中酸性气体的存在会增加对管道和设备的腐蚀而影响其使用寿命。此外，在天然气低温别离过程中，CO2有可能形成干冰而堵塞管道和设备；含H2S较多的天然气燃烧时会出现异味，燃烧所生成的SO2等化合物会污染环境；在催化加工中，含硫的烃类化合物会使催化剂中毒。因此，酸性气体的脱除是天然气净化的主要任务之一。n 天然气脱除酸性气体的工艺方法可分为：化学汲取法和物理汲取法。n 对于海上天然气生产平台，由于空间的限制，宜采用占地少，便于操作的整装型脱硫装置。如采
21、用分子筛，碳酸脂半透膜，氧化铁法等方法进行酸性气体的脱除。n 氧化铁法是将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，发生化学反响，从而将H2S从天然气中脱除。当氧化铁被转化接近完成时，向反响塔中吹入空气，在氧的氧化作用下，反响物被氧化又转变成氧化铁，并释放出硫，从而到达氧化铁的再生和循环使用。35天然气脱水及水露点操作n 天然气脱水，就是脱除天然气中的水分，降低水露点的工艺。将天然气脱水至所要求露点以下的的温度，就可以防止水化物的形成及冷凝水的酸腐蚀。n 脱除天然气水分的方法有：液体（甘醇）汲取法；固体吸附法（枯燥法）；降温冷凝法。n 用溶剂来汲取天然气中水分的方
22、法是建立于不同气体在液体中溶解度不同的基础上，在天然气脱水工艺中，最常用的液体汲取剂是三甘醇。n 甘醇脱水过程就是汲取过程。这个过程在接触（汲取）塔内进行。气流从塔底进入，而贫三甘醇溶液从塔顶流入，以逆流方式流动，通过各级塔盘气体与三甘醇的充分接触，气流里的水蒸气被汲取到贫三甘醇溶液中。最后，富三甘醇从塔底流回再生（浓缩）系统。三甘醇再生系统主要以加热的方法把水从三甘醇中脱出，还可以借助汽提（解吸）气或溶剂提高三甘醇的纯度。再生的三甘醇就可以重新用来脱水。36三甘醇脱水系统简图37天然气脱烃及烃露点操作n 脱除天然气中液烃成分（NGL）以气体方式存在于气流中，有4个原因要脱除它：n 液态的碳氢
23、化合物要比气态的更有价值；n 在输入管线的气的规格对干气中的NGL含量有要求。如用于透平机发电等，烃露点过高会影响透平机的寿命；n 随温度的变化，重质的NGL会在输送管道中形成；n NGL可以重新注入油藏来提高采收率。n 脱除NGL有多种方法，常见的有贫油汲取和低温别离。n 低温别离是目前工业上使用的最常用的方法。在低温别离的流程中，天然气流被冷却到极低的n 温度,乙烷和乙烷以上的成分冷凝成液体然后脱除。低温别离通常分三步：脱水、制冷和分馏。在一些深冷工艺中由于低温别离流程的温度很低，气流中的水分必须几乎全部脱除。在这种流程中的脱水通常使用分子筛。中冷的低温别离工艺一般用三甘醇脱水即可到达要求
24、。制冷一般有三种方法：即制冷剂制冷、JT阀降压制冷和膨胀机降压制冷。38天然气压缩及外输n 天然气压缩机在油气田中主要用于三个目的：低压气的回收和天然气的中间过程的加压和外输气的输送。用于低压气回收的压缩机往往是低压缩量、高压缩比的单级或多级活塞式压缩机，压缩比从5到20不等；而用于中间过程加压和外输的压缩机则往往是高压缩量、低压缩比的单级或多级离心式压缩机。39水处理设备n 别离器别离出的含油污水进入含油污水处理系统中进行处理。n 水处理系统包括含油污水处理系统和注水系统。常规的含油污水处理流程为：从别离器别离出来的含油污水首先进入斜板隔油器中进行油水别离，然后进入气浮选器进行别离，如果二级
25、处理后仍达不到规定的含油指标时，可增设砂滤器进行三级处理，处理合格后的污水排海。n 近年来开展了水力旋流器处理含油污水。水力旋流器处理量大，占地面积小而得到广泛使用，但对于高密度稠油油田的含油污水处理效果不好。n 注水系统从注水的来源不同而分为三类：注海水、注地层水和污水回注。注水系统就是将不同水源处理合格后经增压泵，注水泵注入到地层中去。n 含油污水处理方法有物理方法和化学方法，但在生产实践过程中两种方法往往结合应用。归纳目前海上主要应用的含油污水处理方法如表所示。40目前海上油田含油污水处理的处理方法41水处理设备n 由于海上油气田的处理量大小不同，原油及伴生水性质不同，处理后的污水要求标
26、准不同，还有海域、经济效益等等因素不同，所选择的处理设施不可能相同。举例说明如下：n 埕北油田污水流程所设置的污水处理装置，包括聚结器、浮选器、砂滤器和缓冲罐。来自原油处理系统的含油污水，首先经聚结器，在聚结器入口前参加絮凝剂，在聚结器中，通过絮凝和重力别离。较大颗粒原油及悬浮固体上浮并被撇入导油槽。n 处理后的污水靠位差进入浮选器，设计为加气浮选，由底部参加少量天然气，作为附着小油滴载体与油珠一起上浮到顶部，上部撇油装置将油撇出。处理后的污水由下部出口流出。n 来自浮选器的污水由泵加压输送到过滤器，由上至下通过过滤层，处理后污水进入缓冲罐。此时的污水应是处理后的合格水，可用做注入水或动力液，
27、剩余局部排海。42水处理设备系统简图43注水设备系统简图n 污水处理流程来水首先进入净化水缓冲罐，缓冲罐上部有天然气注入口，设计注入天然气，这是为了防止氧气进入；顶部设有呼吸阀；增压泵将污水提取供给注水、动力液用水系统及排海，来自注水的污水经注水泵增压通过注水管汇分至各注水井。与之配套的净化水罐液位操作仪表及泵的压力操作系统不再详细表达。44闭排系统设备n 闭式排放系统是平台油气生产系统的一个辅助系统，其作用如下：n 1）接收生产管线、容器等设备在异常状态下平安卸压排出的原油或混合物；n 2）接收油气生产设备停运后在压力下排放油气混合物；n 3）将接收的混合液进行气液别离，气送至火炬烧掉，油回
28、收至原油处理系统重新处理。n 闭式排放系统主要由闭式排放罐和闭式排放泵组成，罐内液位的上下操作泵的停启，因此，闭式排放泵为间歇运行。45闭排系统设备n 图为涠11-4油田上的闭式排放系统流程图，其它各海上油田的闭式排放系统与此类似。n 闭式排放罐为一卧式两相别离器，外部主要有：液位计、压力表、液位开关、排污口、放空口、冲砂口；内部主要有：油液进口分流器、油液出口防涡板、气体出口捕雾器、冲砂器、排污砂槽、热介质盘管等。n 闭式排放系统是间歇操作的系统，各处排放的混合液经管会聚集，然后从罐顶的入口进入罐体，顶部有一气体的排放口，油气别离出来的气体从罐顶气管排出到火炬系统，别离出来的混合液从罐底部的
29、出口由回收泵打回处理流程。正常运行时，当液位升到设定的高液位值时，泵自动开启，将罐内混合液泵出，当液位降到设定的低液位值时，自动停泵。罐内正常的操作温度为50，用热介质加热盘管加热维持正常的操作温度。当罐内温度低于50 时，热介质加热管温度操作阀自动翻开，热介质的热量传给罐内混合液，给罐内混合液加热，罐内混合液温度逐渐升高。当罐内温度高于50 时，热介质加热管温度操作阀自动关闭，即温度过高，操作热介质流量减小，反之则加大热介质流量，从而自动操作罐内温度，将罐内的温度操作在设定的范围内。46闭排系统设备简图47开排系统设备n 开式排放系统主要是收集平台各处敞开于大气的水、污水和污油，并进行处理。
30、有的平台的开式排放系统又可以分为非含油污水排放系统和含油污水排放系统。非含油污水排放系统由于收集和排放的是不含油和对海洋不会造成污染的水，因此该系统不采用任何处理设备，只是用管子将各排放口连接，最后聚集到一根总管直接排入大海。含油污水排放系统的作用是将生产、公用系统中的含油污水进行收集和处理，到达排放标准后排入海中。该系统主要设备有开式排放罐、污水泵等。48海上油气田生产辅助系统机械设备（公用设备）n 海上油气田生产辅助设施有别于陆上油田，考虑到海上设施远离陆地，海上运输的困难，需要设置相应生产辅助系统。公用系统是平台生产和生活的保障系统，该系统所提供的设施为平台维持正常的生产活动和人员生存所
31、必须，并且为平台其它设备所共用，所以称其为公用系统。n 公用系统一般可以概括为以下几个主要局部：发电和配电；仪表气和公用气；柴油、海水、淡水；供热；空调和通风系统；起重设备；生活污水及垃圾处理；平安设备。49动力电站设备n 海上生活设施的电气系统不同于陆上油田所采用的电网供电方式，海上油田一般采用平台自发电集中供电的形式。n 电力系统是海洋石油平台的心脏，它发出的电能供全船用电设备使用，是平台平安和正常生产的前提和基础。n 一般情况下，海上采油平台都配备有主电源和应急电源，以满足不同用电设备对电源在供电时间上的不同要求。主电源在正常生产时为平台所有用电设备提供电能，而应急电源只是在平台黑启动时
32、为主发电机组的附机提供电源和应急状态下为一些平安设备提供电源，因此主电站的发电机组一般选用功率较大的燃气轮机发电机组或往复式发电机组，而应急电源一般都选用启动迅速的柴油发电机组。50动力电站设备（主电站设备）n 主发电机组是用来保证所有生产生活设施的用电负荷需求，发电机组的台数和容量应能保证其中最大容量的一台发电机损坏或停止工作时，仍能保证对生产作业和生活用的电气设备供电。根据发电机组的驱动机的类型，主发电机组又可分为往复式发电机组和燃气透平发电机组，这两种类型的发电机组因为其工作原理的不同，需要根据不同的油气田特性进行选择。n 1）燃气轮机发电机组n 燃气轮机发电机组具有体积小、重量轻、启动
33、快、便于集中操作和运转平稳等特点，加上燃料、空间、重量等方面的因素，大局部平台采用了燃气轮机发电机组成为主电源。n 2）往复式发电机组n 往复式发电机组因为其燃料适应性广，效率高，价格等方面的因素在油田中应用十分广泛。51动力电站设备（应急电站设备）n 为确保生产和生活的平安，平台上设有独立的应急电源。应急发电机设置的作用是，为平台黑启动、台风或应急状态下为一些重要设备提供必须的电源，当主发电机出现故障或发生应急关断时，满足消防、应急照明等设备的需求。应急发电机应在主电源失效的情况下，确保4秒之内自动启动和供电，供电时间为18小时以上。因此要求应急机组能够快速启动并自动为一些重要设备供电，大多
34、数情况下选用柴油机组。52仪表气和公用气系统设备n 本系统是采油平台的一个重要辅助系统，系统将空气压缩、过滤、枯燥后，为设备提供仪表用气和公用系统用气。n 系统有空气压缩机组、后冷却器、过滤别离器、压缩空气储罐、前过滤器、枯燥器、后过滤器、仪表风储罐及配气管网组成。53空气压缩机组n 空气压缩机组是平台上的重要设备之一，是保障油田生产的关键因素。在空气压缩机组的设计和选型上，应着重考虑其工作的可靠性和维修保养方便。n 固定式采油平台一般采用的空气压缩机组是一种电动机驱动、单级螺杆压缩机，它同附属设备管线、导线连接在一起，安装在底座上组成一个动力、操作为一体的完整空气压缩机组。主要有空气进口滤器
35、、压缩机和电动机组件、带冷却器的压力冷却系统、别离系统、载荷操作系统、相关仪表和平安保护装置组成。n 在螺杆压缩机里面，通过两根带螺旋槽的转子（阴转子和阳转子）啮合压缩空气，两根转子的轴线相互平行，安装在高强度铸铁的气缸里。气缸的两个端面对角位置上开有进排气孔口。阴转子的齿槽与阳转子啮合，又被阳转子带动。转子的排气侧一端装有滚子推力轴承，以防止转子轴向后移动。压缩机的工作过程分为三个阶段：吸气阶段、压缩阶段和排气阶段。54压缩空气系统及设备简图55柴油系统设备n 柴油系统是为平台提供动力燃料，主要功能是储藏柴油并输送给平台用户使用。主要用户有以柴油作燃料的发电机组、热锅炉、柴油动力吊机、应急柴
36、油发电机、修井机、柴油消防泵、化学药剂系统。柴油定期由供给船从陆地送到平台，通过供油软管输入到系统内的柴油储罐，再由柴油输送泵送到各个用户。柴油系统一般由柴油储罐（平台桩腿、浮式平台柴油舱）、柴油发电机日用罐、应急发电机日用罐、柴油输送泵、过滤器及加油软管组成。56柴油系统设备简图57海水提升和供给设备n 海水提升与供给系统为平台上的注水系统、淡水系统（淡水制造装置）、生产系统、生活楼、水冷式空调和海水分配站提供水源。本系统一般由海水提升泵、海水粗过滤器和次氯酸钠发生装置（或电解铜离子处理装置）组成。n 海水提升泵可选用多级离心泵或潜水泵，其作用是从海里提升海水供给各用户使用，也可兼作消防泵用
37、。海水提升泵的排量、扬程和电机功率由平台的设计用水量决定。潜水泵具有占用空间小，没噪音的优点，在设计上可优先考虑。n 粗过滤器的作用是对海水中的杂质进行过滤，核心元件是固定于两块管板之间的0根管状过滤元件。管板与容器壁之间是密封的。海水从过滤器入口进入底部的空腔，然后进入过滤元件内部，经楔形窄槽过滤流向外部空间。被去除的固体悬浮颗粒堆积在窄槽处。过滤后的海水从上下管板之空腔的出口排出。n 海水处理装置的主要作用是产生具有一定浓度的次氯酸钠溶液或铜离子，用于扼杀海水中的微生物，防止海洋生物在海水管系中生长。目前海上平台应用较多的是次氯酸钠发生装置和电解铜离子装置。58海水提升和供给设备简图59淡
38、水系统设备n 为保证工作人员和设备的淡水使用，固定或浮式采油平台都要设置淡水系统。淡水系统除为平台工作人员提供生活用水外，还为平台消防系统、化学注入系统、热介质系统、空调系统、实验室、工作间、修井机及平台上的各处设备冲洗处提供淡水。淡水来源除运输船定期从陆上送来外，还可使用平台上的淡水制造装置来制造。供给平台的饮用淡水必须是干净、符合卫生要求。n 系统一般由淡水储存罐、饮用水罐、淡水泵、淡水压力罐、热水加热罐、热水循环泵和淡水制造装置组成。n 由供给船运送来的淡水，通过供水软管与安装在平台底层左右两弦的淡水管接头相连接，用供给船上的水泵将淡水供给给淡水储存罐或饮用水罐。淡水泵从淡水储存罐抽吸淡
39、水到淡水压力罐，再经过淡水分配系统将公用淡水送到各用户。饮用水罐的淡水只供厨房生活饮用水。n 淡水制造装置往往采用整机撬块安装，常用的制淡装置有加热蒸发压缩#冷却式、完全逆渗透式造淡水装置、低热真空蒸发和冷却式淡水制造装置，可按实际情况选择使用。需考虑的主要规格参数有功率、造淡量、海水进口流量和海水出口流量等。60淡水系统设备简图61供热系统设备n 供热就是通过一个热介质系统向平台提供必要的热能，以满足生产和生活的需要。有几种方案可供选择，一是电加热，二是水蒸气锅炉加热，三是热介质炉加热。n 电加热一般都用于电器设备的空间加热器和一些管线的伴热等，很少以电加热作为平台的公用热源。而传统的水蒸气
40、锅炉因受各方面的条件限制，已很难适应海上平台的需要。热介质锅炉供热系统具备操作方便、平安可靠、无腐蚀性、维护量少、经济性好等优势成为石油化工行业的首选供热系统。n 根据燃料的不同，可以将热介质炉分为燃气炉、燃油炉、燃油燃气两用炉和废热回收炉。燃气炉的燃料为天然气，燃油炉的燃料为柴油，两用炉有两套燃料系统，即可烧柴油，又可以烧天然气。废热回收炉主要是利用燃气轮机的高温尾气来加热热介质，即热.电联供。海上采油气平台多用双燃料炉和废热回收炉。62供热系统设备n 废热回收炉就是利用燃气轮机排出的高温烟气对热介质进行加热的一套系统，炉子本身结构简单，主要由换热盘管和一些附属管线组成。以下图是平台废热回收
41、工艺流程的一个具体例子：燃气轮机排出的高温烟气通过烟气分流阀进入热介质炉，在炉内加热热介质，被冷却后的烟气被排入大气，通过分流阀分流出的多余烟气，经旁路烟道排入大气。系统内的热介质经循环泵加压后进入热介质炉加热，加热后的热介质被送到系统中的各个用户，供各用户使用。通过用户后的热介质返回循环泵加压，然后再次加热循环。热介质的主回路通过膨胀管线和膨胀罐相连，以汲取系统内热介质由于温度变化而产生的膨胀量和负荷变化时系统内产生的压力波动。膨胀罐内加有一定压力的氮气，一方面维持系统内的静压，另一方面作为密封气，隔离高温热介质和空气接触，防止热介质氧化。另外系统还设有一补充罐和补充泵以补充系统内热介质的消
42、耗及更换系统内的热介质。n 双燃料炉加热系统就是以热介质为载体的双燃料锅炉供热系统，除供热锅炉本体同废热回收锅炉在结构上存在较大的不同以外，其工艺流程基本上相同。它也由热介质锅炉、循环泵、膨胀罐、补充罐和补充泵组成。因为双燃料锅炉需要一个直接燃烧的热源，因此其结构比较复杂，它主要由燃料系统、空气系统、点火系统、排烟系统、热介质循环和补给系统组成，燃料系统又分为气体燃料系统和液体燃料系统。63供热系统设备简图64起重设备（类别）n 在众多的起重设备中，适合于海上平台（包括钻井和采油平台）作业的起重设备分类如下：n 轻小型起重设备n 千斤顶n 手拉葫芦n 电动葫芦n 桥式类型起重设备梁式起重机n
43、臂架式起重设备固定旋转起重机n 由于平台自身的特点，决定了平台上使用最多的是固定旋转式起重机（即吊机），它是平台主要设备之一，主要是用来搬运器材或人员上船或离船。本节重点介绍固定旋转式吊机。65轻小型起重设备n 千斤顶是一种用人力操纵手柄操作刚性承重件顶举重物的起重工具，它的起重量大，最大可达750吨，但起升高度小，主要特点是结构紧凑、携带方便、操作简单、维修容易，可以单独也可组合使用，因而在维修和安装设备过程中广泛应用。n 手拉葫芦是环链为曳引件和承重件的一种起重工具。一般起升高度约为#$左右，可装在承重架上起吊重物。多用于维修工作中。66固定旋转式起重机械（基座吊机）n 作为平台（采油和钻
44、井平台）上重要的设备之一，它是平台与外界及平台内部货物搬运的主要工具。还担负着在平台应急时人员撤离平台的任务。n 固定旋转式起重机根据传动方式不同可分为机械传动、电力传动和液压传动三类，起重机还可以根据吊臂分为桁架式和箱形臂式。n 目前起重机大局部都采用液压传动，尤其在海上平台基本都采用液压传动的起重机，一般以柴油机为动力或以外接交流电带动交流电动机为动力（主要根据平台情况），带动液压泵，再由液压泵带动液压马达来驱动上升、变幅、旋转机构。n 起重机基本参数，是设计、制造、选型和安装的主要依据，一般参数有：最大起重量、起升高度、幅度、工作速度、工作级别等。n 起重机主要部件包括钢丝绳、卷筒和滑轮
45、、吊钩、起升机构制动器、变幅机构制动器、回转机构制动器、驱动机以及钢架结构等67固定旋转式起重机械（基座吊机）类型68生活污水处理设备n 生活污水按海洋环境法规定不能直接排入大海，因此各平台都设有生活污水处理装置，生活污水在排放前进行净化处理，使处理后的排放水到达无色、无味、无害，满足国际排放标准，防止对沿海水域的污染。n 主要的污水处理方法如下n 1）生化法n 利用污水中好氧细菌消解有机物的原理，进行污水净化，并加氯进行杀菌、消毒。n 生活污水处理装置的主要设备包括机械别离器、搅拌器、凝聚罐、污渣吹出罐、配电盘。n 2）燃烧法n 污渣油由燃烧处理装置处理，燃烧装置的主要设备有：污渣搅拌罐、污
46、渣燃烧泵、燃烧炉和污渣搅拌器。69平安系统设备n 平安设备中与机械专业有关的主要是消防泵以及消防水保压泵等用于平台消防水系统中的设备。消防水泵同其它泵一样，也是用原动机带动泵来实现为消防水系统提供水源的设备 70海洋工程机械专业设计流程简介n 海洋工程工程运行过程中，机械专业作为设计分体之一，应全程参与从ODP（概念设计）、基本设计、详细设计、加工设计、现场建造、设备调试及投产的各个阶段，在各个阶段的具体工作如表中所示。n ODP阶段应协同其它专业完成图纸文件名录以及主要设备的设备规格书以及设备清单（只开列重要设备）等主要设计文件。n 基本设计阶段应协同其它专业完成基本设计图纸文件名录以及所有
47、设备的设备规格书、数据表、计算书、设备布置图以及完整的设备清单等设计文件。n 详细设计阶段应协同其它专业完成详细设计图纸文件名录以及所有设备的设备规格书、数据表、计算书、设备布置图、请购书以及完整的设备清单等设计文件，并配合工程组完成技术标书的组标工作，在投标厂商的投标文件返回后，对投标文件进行评审，完成评标表格。并根据工程组的安排对合格厂商进行技术澄清直至签订技术合同。n 确定设备供货厂商后，应对其所送审图纸进行审查，以确定其是否按照技术合同要求进行产品设计，制造等。同时根据厂商确定后的设计成果完善我方的相应设计文件。71海洋工程机械专业设计流程简介n 由于现在根据公司策略，加工设计已经归入
48、建造公司，应根据公司的详设和加设的工作界面对其设计成果进行审查（如果需要）。n 工程建造阶段应根据现场情况对现场出现的问题予以技术确认，配合加工设计等部门对现场建造进行指导和完善。n 工程调试阶段应配合调试部门完成调试工作，如调试大纲的编制以及对调试过程中所出现的技术问题予以确认。n 投产阶段主要配合相关部门解决投产过程中所出现的技术问题。72海洋工程机械专业设计流程简介73谢谢！74谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH