淺談鉆井平臺動力設備冷卻系統的設計與現場安裝

孫艷民(勝利石油工程有限公司海洋鉆井公司，山東 東營 257000)

1 柴油機組海水冷卻系統原理

海水冷卻系統包括海水泵、熱交換器、海水冷卻管路內循環和外循環系統。圖1為機艙冷卻系統布置圖，主要由中冷器散熱器、缸套水散熱器及連接管路組成。通過進、回水兩根主管路分支到各個散熱器，達到冷卻的目的。圖2為泵艙冷卻系統布置圖，主要由海水冷卻泵及連接管路組成，并提供冷卻水。一種方式是通過海水泵將一個沉淀水艙中的海水直接泵送到主機散熱器后，通過散熱器吸收熱量后返回另一個沉淀艙里，且這兩個艙能夠互相連通實現循環。該方式叫內循環工作；通過閥門或管路變換連接實現海水泵從外界吸冷卻水，經過散熱器后直接排海的方式叫外循環工作模式。

圖1 機艙管路布置圖

圖2 泵艙管路布置圖

2 冷卻系統設計的難點

2.1 散熱器的選型和后期維護。

2.2 離心泵的選型與安裝。

2.3 系統管路的選擇和安裝規范:包括管路材質、壁厚、通徑的合理選型;管路布置、焊接和穿艙等工藝要求。

3 冷卻系統設計的一般步驟。

3.1 以下為管殼式冷卻器的選型與設計:

(1)熱流體的入口溫度T1、出口溫度T2根據Q=qm1Cp1(T1-T2)求出換熱量Q

(2)冷流體的入口溫度t1、出口溫度t2

(3)根據傳熱系數估算傳熱面積A

Q=K估A估φΔtm，K估，φ都是跟冷卻器型式有關的系數

(4)選定換熱器型號

(5)冷卻器安裝原則:管徑一定的情況下，流量q和壓力p與管道長度和彎頭數量成反比，因此在空間允許的條件下，盡量縮短與主機的安裝距離，并減少彎頭數量安裝，確保主機冷卻液有足夠的水功率。

3.2 冷卻管道的安裝注意事項

(1)根據管道介質為海水，應充分考慮到防腐，表面采用熱鍍鋅處理，且壁厚設計應充分考慮到腐蝕余量。

(2)管道的布置:

穿艙應符合開孔工藝，盡量避開結構處，對穿過結構處的管系應采用加強，對重要結構處穿孔應避開焊縫50mm以上。

在穿過水密艙室應采用管子穿艙件，在開孔處加裝護管，并進行雙面焊接。

管道應盡量避開貫穿燃油艙、熱源、遠離敷設電纜至少100mm

管道低位應安裝排泄口，用于防凍；吸口處應安裝濾器并定期清洗，防止海生物堵塞。

3.3 離心泵的選型應滿足流量與揚程的需要，并能根據需要隨時調整流量以滿足不同工況下動力機組的冷卻效果，需要安裝一套減壓裝置，串接在管路出口便于調節。

3.4 對所有管道進行清洗吹通并試壓。

3.5 現場進行冷卻系統試驗，試驗前，對各個管路進口加裝濾網保護，待系統運轉穩定后拆卸并清洗濾網。

3.6 完成竣工驗收，保存好施工圖紙及各附件規格型號資料。

[1]《海上移動平臺入級規范2012》.

[2]《中華人民共和國國家標準管殼式散熱器》.