FPSO船舶的空調通風設計研究

馮耀東 劉慶祝

摘 要：FPSO全稱為浮式生產儲油卸油裝置，有著“海上石油工廠”之稱，海上原油開采出來后，在FPSO進行初步加工和儲存，初步分離水和原油，再將分離水通過鉆井平臺打入海底油田，循環利用，再次使用于石油開采。本文首先介紹FPSO船舶空調系統設計和通風系統設計的特點，接著介紹空調通風系統的噪音控制。對于想了解或從事FPSO船舶空調通風設計的人員有一定參考價值及借鑒意義。

關鍵詞：FPSO；空調通風；設計

中圖分類號： E952 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）15-172-2

0 引言

FPSO船舶作為一種原油加工平臺，有著非常多的工作人員，所以空調系統和通風系統的安全穩定工作就顯得十分重要了；進而為了滿足FPSO船舶高效使用，合理的空調通風設計無疑是重要保障。

1 FPSO船舶空調系統設計

對于無線電室設計。FPSO船舶為了通訊需要，通常把無線電室設計建在船舶上層建筑的最頂層，當進入FPSO船舶無線電室的時候，首先要啟動船舶上的無線電系統和供電系統，船舶上的大型中央空調接著啟動，開始工作，但是當FPSO處在一些氣候溫度較高的海域時，無線電室的溫度高于平時的工作溫度，這樣的溫度下，無線電系統的各種設備無法正常啟動使用，所以，對于這種工作狀況，在無線電室內還需要另外配套風冷式空調系統。使用壽命高，可靠性好的空調裝置。FPSO船舶是一種長期在一些比較固定的海域使用的特殊船舶，其使用年限一般時10-20年，在使用期間FPSO是不進行大程度的修理的，而且，此種船舶的空調通風設備也是不能在海上進行整體更換，由此可以說空調通風設備的使用年限也就是FPSO船舶的使用年限[1]。空調通風設備的使用壽命成為FPSO船舶建設工作的重中之重，要保證空調通風設備的使用長久性要從空調設備的材料使用方面進行把關，特別是對于在海上無法進行修檢的更換設備，其選用的材料必須滿足使用要求。FPSO船舶上空調設備的使用要求高，容量也大，從設備使用安全穩定性方面考慮，空調的壓縮機應該采用穩定性好的螺桿壓縮機，同時配置備用的機組。

可燃氣體和有毒害氣體的防護。有些FPSO船舶的上層的建筑是設置在艉部的，這種船舶設計，上層建筑的前面是原油初步加工生產區間，后面是向外輸油裝置。在原油初步以及儲存輸油的過程中難免會有一些可燃氣體泄漏，更有甚者，在發生了重大的安全事故時，會有大量的可燃氣體發生泄漏，一些海洋油田會產生比如硫化氫含量（H2S）的有毒有害氣體，硫化氫氣體是一種具有強烈刺激性氣味的氣體，而且有毒性，即使這種氣體含量很低，對人體也有不小的影響。所以，面對不同程度的原油蒸發的氣體泄漏，空調通風系統需要有不同的措施，來應對并消除可燃氣體和有害氣體對船舶工作人員的正常的生產生活的不利影響。

2 FPSO船舶通風系統設計

根據相關規范標準對于液體貨船上的風口開設要求，對于通往員工住所、控制室和設備房所在的空氣進口和出口，都不應該面向于貨物儲存區，這些通風口應該設置在偏離貨物儲存區的橫艙壁區域，或者可以設置在上層建筑以及甲板室外側而且距離貨物儲存區5米及以上的區域。上層建筑在船艉的這種FPSO船舶，其上層建筑前面是原油生產儲存區域，后面是向外輸油裝置，這兩部分區域是作為貨物儲存區考慮的，所以上層建筑中的通風開口應設置在上層建筑的兩側，距前、后端壁各5米以上的一個范圍內。FPSO船舶需要進行通風的艙室很多，在這樣有限的區域內開設很多的通風口是不經濟和不可取的，而且在其通風口的進口處是需要配備價格十分昂貴的可燃氣體檢測探頭，預防一些常見事故的發生，這樣經濟性非常低。所以，分散式通風的方式造價高，一般不會采用，常見的設計中會設置公共進風口和排風口；在進行設計時，需要考慮到，公共進風口和排風口管內流動的風速不能過高，因為風速過高，容易造成某些通風管道單反面的受壓過高，進而通風管道變形，影響各管道的通風量。同時，在各通風支管安裝通風調節裝置，控制各通風支管實際通風量低于設計數值，可以有效減少因單個通風支管通風負荷過大影響其他通風支管通風。另外，根據通風支管所穿艙壁防火等級的不同，還需要考慮安裝氣動或電動的防火風閘，減少火災的發生。

公共進風口和排風口需要安裝氣體檢測儀和風口開關控制裝置，當檢測到風管中可燃氣體濃度超過10%的時候，設備自動進行報警，通過工作人員遙控控制開關。另外，對風口位置的高度也有一定的要求。公共風口應設計在油氣產生很少的那一個方向，避免油氣進入生活區。

3 空調通風系統噪音控制

空氣在高速流動時便會產生噪音，噪音問題一直都是空調系統需要解決的技術難點之一。在海洋工程中，這些問題的解決顯得更為重要。根據噪音標準規范NORSOK-S002[2]，按照平常的方式，降低噪音的方法需要配備足量的設備和風管，這就要求需要較大的空間，但是，FPSO船舶上空間非常有限，這就給空調通風系統噪音控制帶來了困難。

空調室允許的噪音數值最高，因為噪音對空調本身沒有過大的影響，只是要求低于70dB（A）即可，對醫務室的噪聲值要求最低，因為醫務室經常有傷員在這里治療，生活區內船員主要生活區房間空調噪音數值要求低于40dB（A）。從這些數據可以看出，各個排風機不適合配置在艙室房間內，因為，空調機房的允許噪音值最高，空調設備都需要安裝在空調機房內。

3.1 空調機室的噪音控制

降低結構噪音的傳播。物體結構內部傳播振動能量時將會相處結構噪音。FPSO船舶上的噪音源來自于船體結構上各種穩固部件和非穩固部件的相互機械作用，產生了振動，以結構噪音方式在船體結構中進行傳播，同時，噪音也在空氣中傳播。然而，結構噪音在船體鋼材結構中傳播的能量損耗不同于在空氣噪音的傳播，結構噪音傳播能量損失小。其實，結構噪音的傳播是通過結構系統的連續小結構的共振和配合來完成的。所以，結構噪音的降低主要是通過傳播結構不連續的方式阻止聲音能量傳播來達到目的。所以，空調機房的設備的降噪，主要是通過給設備安裝減振裝置，在設備和風管之間安裝軟連接使噪音傳播結構不連續。

采用吸聲法降低噪音。噪音傳播介質之一是空氣，但是，在傳播的過程中，噪音能量會漸漸損失，當遇到“傳播阻礙”時，能量損失便會加劇，除此之外，封閉空間里的噪音，如果受到空間四周吸音材料的吸收，噪音會很大程度上降低，吸音材料的系數越大，噪音消除效果越明顯。根據這些降噪理論，將噪音大的風機安裝在一個箱體內，箱體四壁安裝吸音材料及吸音孔板，將很大程度的降低風機噪聲，達到降噪的要求。

3.2 其他艙室的噪聲控制

FPSO船舶上工作人員生活區域的噪音要求都比較高，其中噪音要求最高的是醫務室。各個艙室內空調系統除了中央空調的風管供風之外還有風機的盤管，然而風機盤管的噪聲數值通常超過了醫務室的噪音要求，所以，在進行風機盤管選型時，需要嚴格限制設備的噪音，選用產生噪音低的設備。風機盤管應特殊定制，對廠家提出噪音控制要求，提供已經試驗合格的低噪音風機盤管，除此之外，對于醫務室這種噪音要求非常高的艙室，在風機盤管選用時需要降檔考慮，風機盤管的風量和冷量都有幾個選擇檔位，在選擇單個房間風機盤管時按照風機盤管的中間檔位選取，這樣能有效降低噪音，最后，在設計要求允許的情況下，空調主供風管的風速應該適當控制，不應超過10m/s，布風器的出口風速最好不超過2m/s。這樣多種降噪方法結合一起，達到降低噪音的目的。

4 結語

FPSO船舶在海洋石油生產中起著十分重要的作用，為了保證海洋石油生產生活的正常進行，做好FPSO船舶的空調通風設計，成為FPSO船舶設計建造工作的重心。FPSO船舶的空調通風設計需要不斷實踐和改進，以保證整個系統安全穩定運行，使FPSO船舶的使用壽命更長。

參 考 文 獻

[1] American Society of Heating， Refrigeration and Air Conditioning Engineers[S].2007.

[2] NORSOK Standard-S002 Working Environment[S]. 2014.