海上石油平台空调设备特点的探讨

【摘要】二、海上石油平台空调概述 海上石油平台的空调与陆地上的空调有什么不同？首先，所处的环境不同，海上石油平台处于海洋环境的油气田当中，需要考虑防腐、防爆等问题。其次，海上石...

摘要:随着陆地石油的日益枯竭，人类越来越多的将目光投向海洋，在海上开采石油。海上石油平台主要用于海上钻探和开采石油的海上结构物，平台上的设备与陆地油气田的设备相同，但也有不同之处。在平台建造过程中，采办设备的时候，发现有些供货厂家，没有充分认识海上平台设备与陆地油气田设备的不同，导致设备在海上很快出现故障。为了更好的了解海上石油平台设备的特点，本文就从最常见的空调设备与大家一起来探讨研究。

关键词:海上石油平台；空调设备特点

中图分类号：C35文献标识码： A

一、前言

人们对空调都很熟悉，在日常生活中，越来越离不开空调。而海上的空调，对于在平台上面的工作人员来说更加重要，既是人员生活的保障，也是其他设备正常运行的保障。海上平台空调与陆地使用空调有着明显的区别，因此研究海上石油平台空调设备的特点，对海上石油平台空调，乃至其他海上石油平台设备的设计制造，有着重要的意义。

二、海上石油平台空调概述

海上石油平台的空调与陆地上的空调有什么不同？首先，所处的环境不同，海上石油平台处于海洋环境的油气田当中，需要考虑防腐、防爆等问题。其次，海上石油平台远离陆基，并且往深海发展的趋势，交通不便，因此要考虑空调的结构和可靠性。最后，海上有丰富的海水资源可利用，如何利用，又如何克服海水腐蚀性，是需要克服的难题。以上几个因素，在空调系统设计、制作、安装过程经常考虑的问题。下面围绕以上几个因素展开探讨。

三、平台空调使用环境特点分析

1、海洋腐蚀环境

海上石油平台处于海洋腐蚀环境，存在各种腐蚀。空调的压缩冷凝机组(ACCU)都安装于各层平台房间外面，直接在海洋大气区，如果采用陆地家庭空调，过不了多久，就会因腐蚀而坏掉。所以海上空调的结构件、壳体材料，风冷冷却器材料均必须考虑耐腐蚀性能，一般结构件、壳体材料、风冷的冷凝风机采用316L，风冷冷却器采用铜管铜翅片。同时室外压缩冷凝机组(ACCU)的电气元器件的防护等级一般都需要IP56。

2、油气田危险区域

油气田在生产作业过程中，不可避免的会产生爆炸气体和可燃液体蒸汽等，存在爆炸和火灾的危险。海上油气田一旦发生危险，逃生和外部救援都相当困难，因此，在海上平台的设计和建造过程中，对设备的安全性能要求非常高。根据相关标准，油气田划分危险区域和非危险区域。安装在危险区域的空调，如实验室等，就必须遵循我国防爆国家标准GB3836.1―2000(对应国际标准IEC600790-：1998)对防爆产品的防爆特性和防爆等级的规定，使用防爆空调。防爆空调可以根据所处危险区域等级，选择相应防爆等级，海上油气田一般要求要求达到的隔爆等级为ExdlIBT4。防爆空调电气元器件及控制系统必须达到相应的隔爆等级，空调连接电缆要求船用铠装阻燃耐火电缆，而电缆填料函要求防爆，材质为黄铜。

四、海上空调系统型式和特点

海上平台空调系统一般分为两大部分：为生活楼服务的集中空调系统；为生产区相关房间服务的分散式空调系统。用于生活楼的集中空调系统主要两种方式：直接蒸发式和间接冷却式。直接蒸发式空调包括制冷压缩冷凝机组(AC―CU)、空气处理机组(AHU)、终端装置及风道。间接冷却式空调系统一般包括冷水机组、冷媒水循环泵、水管系统、终端装置和空气处理装置。为了简化系统，一般以直接蒸发为主。空气调节机组主要由空气过滤器、蒸发器、热力膨胀阀、加热器、加湿器、挡水器、循环风机等主要部件组成。压缩冷凝机组主要由压缩机、油分离器、风冷冷凝器、储液器、气液分离器、冷却风机及各类制冷阀件和制冷仪表组成。空气调节机组与压缩冷凝机组之间由输送液态和气态氟里昂的氟利昂管连接。

压缩冷凝机组和空气处理装置可以单独布置，也可整体布置，可以安装在底层空调机房，也可以安装在屋顶。如果空调容量大，造成运输和安装不便，就应考虑把压缩冷凝机组和空气处理装置单独布置。

而分散式空调系统与集中空调系统相比，区别在于能量小、功能简化、AHU直接置于空调舱室。

五、平台空调的可靠性设计措施

海上石油平台一般远离陆地，维修极其不便，空调设备可靠性至关重要。目前，海上石油平台空调的可靠性设计通常采用冗余设计以及单台设备运行的可靠性。

1、冗余设计。在海上石油平台总体设计的时候，为了提高空调的可靠性，通常采用备用的形式，即冗余设计。备用的方式主要有一用一备、两用一备和多种备用方式。其中多种备用形式，如乐东平台，它有两个空调区域，采用了两个AHU（空气处理装置），每个AHU针对一个空调区域，而每个AHU中有三组氟利昂蒸发器，相互独立；另采用了三个ACCU（空冷压缩冷凝装置），每个ACCU可以与两个蒸发器匹配，分别是两个AHU中的各一个。即在空调全负荷时制冷系统为两用一备，空调部分负荷时为一用两备，同时在部分负荷时只开一台ACCU，降低了运行功耗。

很多平台采用的时两用一备的原则，不仅压缩冷凝机组的压缩机和制冷系统部件都是三套，空气调节机组的风机也常常采用两用一备的设计。

2、单台设备运行设备可靠性，就是控制好质量。海洋平台的设备采办，首先要求厂家有海上供货的良好业绩。其次，对于重要设备，要求由第三方机构进行检验。最后，根据海上使用经验提出具体要求。例如，空调外壳采用不锈钢316L材质，并要求一定厚度、增加空调铜管的厚度、防护等级达到IP56、空调压缩机及电气元器件的品牌要求等等。

从上所述可以看出，目前在海上石油平台空调的可靠性设计中，主要考虑冗余设计。而在有备用的情况下，提高单台设备运行可靠性，从降低维护成本，减轻平台人员负担的角度，显得更加重要。

六、海上石油平台海水冷却空调应用

由于石油平台就在海上，很多设备都采用海水冷却方式，例如发电机、空气压缩机、以及空调等。利用海水冷却，优点是海水资源丰富，冷却效果好，缺点是海水腐蚀性强，会生长海水生物。平台空调利用海水冷却冷凝器，目前国内外常用的海水冷凝器主要为卧式壳管式。由于海水的腐蚀性，冷凝器材料通常是HAl77-2铝黄铜、BFe10-1-1 （Cu90-Ni10）、BFe30-1-1（Cu70-Ni30）铜镍合金和Ti钛合金管。根据相关资料和使用经验，在铜合金中，使用BFe30-1-1（Cu70-Ni30）铜镍合金，防海水腐蚀效果比较好。番禺平台的海水冷却空调选用的就是这种铜合金。由于钛合金价格比较贵，很少用在空调上面。

在设计多台海水冷却空调的海水管网时，要控制每台空调海水的流量，避免出现一台的空调的流量太大，其他空调因为流量小而无法使用的情况。

另外，在使用海水冷却空调，包括其他海水冷却设备，要注意过滤海水中的杂质和海水生物。虽然平台的海水泵提升海水时，就有防海水生物装置，以及过滤器，但是实际上，过滤器之后的海水管线还会生长出海水生物。因此，在空调或其他重要设备的海水入口，应考虑再增加过滤器。

七、海上石油平台空调设备改进方向

我国的海上石油平台空调设备随着我国海洋石油开采事业的发展也得到了很大的提升,但仍然有不少需要改进的地方。石油平台空调系统运行时,室内送风口和回风口都会产生较大的噪声,降噪是空调设备改进的一个努力方向。噪声产生的途径很多,治理噪声必须针对影响最大的几个噪声源,了解其频率特性,结合现场使用条件,选择合适的消声手段进行综合治理。常用的空调降噪措施通过以下几种方式实现:合理选择消声器,使用适当的吸声材料,减少送冷风路径,科学设计消声器的长度,通过合理的方式处理背景噪声等等。在海洋、江河环境里,进人空调机鲜风口的空气湿度很大。在空调蒸发器作用下来,空气中的水蒸气会发生液化现象,变成冷凝水排到机组的外边。这就造成空调风机总是工作在非常潮湿的环境中,难免会有一部分水汽侵人到空调系统的机组内部。所以,海上石油平台空调系统的防潮也应得到足够的重视。平台技术人员已经提出了不少解决方案,例如将给空调机外面加防潮罩,给送风通道加上空气过滤器等。笔者认为,空调系统的防潮也是石油平台空调需要改进的一个方向。

八、结束语

综上所述，就海上石油平台空调设备特点的探讨这方面而言，认识海洋设备和陆地设备的区别，开发和制造更加适合海洋石油的设备，对海洋石油的开采，保障国家能源安全方面有重要的意义。

参考文献

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