马德强，张勇青，吴斌斌，李雪松，李晓光

(海洋石油工程股份有限公司,天津 300451)

单点系泊系统(Single Point Mooring System,SPM)被用于海洋石油的开发，是一个多领域高技术集成的装置。其中的内转塔式SPM具有适用水深范围广，技术成熟可靠，抗风浪能力强，维护保养简便等优点，是近年来新建FPSO和改造FPSO的首选方案。同时SPM作为深水FPSO的核心组成部分，它的优劣直接关系到整个FPSO系统的可靠程度。

流花16-2/20-2项目油田开发方案中深水FPSO配置船体集成(SIT)型内转塔式单点系泊系统，是中海油首个该类型的SPM，同时也是目前世界上技术较复杂、集成难度较高的一种内转塔式SPM。

为避免主甲板雨水及船体底部海水进入月池环空区域，影响主轴承的正常使用以及日常作业维护，月池环空区域要求为干式操作环境。本项目船体主甲板与单点管汇平台应急关闭阀甲板下方风雨围堰之间采用软密封，避免雨水进入月池区域；船体月池壁下端与单点轴承结构支撑(BSS)之间采用焊接密封，避免海水进入月池区域。

但由此将导致SPM与船体月池之间的环空区域出现封闭空间。根据API RP 505-2018《1类、0区、1区和2区石油设施电气设备位置分类的推荐实施规程》(以下简称《规程》)等国际标准，SPM设计方将该区域危险等级确定为1类危险区。虽然该空间内出现有毒有害气体的可能性很小，但为了保证日常作业人员的安全，为作业人员提供足够的新鲜空气，该区域仍然需要配置通风系统。月池环空区域(1类危险区)位置示意图见图1。

图1 月池环空区域(1类危险区)位置示意图

1 月池环空区域通风设计关键要点

1.1 月池环空区域通风系统配置原则

首先根据项目环境条件、《规程》、ISO7547-2005《船舶与海洋技术、住舱的空调和通风设计条件和计算依据》、国际海上人命公约(SOLAS)、厂家手册等资料确定了月池环空区域通风系统计算所需基础数据，如表1所示。

表1 月池环空区域通风系统计算所需基础数据表

为了获得更好的通风效果，月池环空区域进风和排风均采用强制通风方案。同时根据上述基础数据完成核算后，本项目中月池环空区域通风系统具体配置如表2所示。

表2 月池环空区域通风系统具体配置表

1.2 月池环空区域通风系统控制要点

1.2.1 总体控制要求

按照BV规范以及DNVGL-OS-D201《Elec-trical Installations》等标准，本项目在3台风机(2台送风机和1台排风机)附近分别设置了相对应的现场按钮盒，现场按钮盒可独立控制每台风机的启停以及状态显示。

为了作业人员的集中控制，同时还设置了风机集中控制盘，该控制盘具有以下功能：①供风机(SPM-BL-5703)手动启停开关；②供风机(SPM-BL-5704)手动启停开关；③供排风机(SPM-BL-5705)手动启停开关；④应急切断按钮；⑤延迟、保护、公共报警等功能。

1.2.2 探头布置要求

按照BV规范，月池环空区域送、排风口附近的风管上各布置2个管道式感烟探头和2个管道式可燃气体探头。一旦月池环空区域内部出现可燃气体浓度过高的情况(2只可燃气体探头探测到浓度达到爆炸浓度下限的50%)或火灾时，风机和风闸自动关闭。

1.2.3 压力控制要求

月池环空封闭区域虽然为1类危险区，但由于该空间内没有泄漏源，故月池环空区域压力相对大气压为正压，预设压力为+150 Pa，其压力控制由排风风管上的气动平衡风闸完成；同时在月池壁安装压差变送器测量月池环空与大气之间压差，测量值通过硬线送至中控系统。当压差变送器探测到过高压差时，中控系统显示报警信号，并自动切断供风机和排风机。

为了避免电机出现故障而影响送风，本项目在送风机和排风机本体上均安装了压差开关，压差开关信号传送至风机集中控制盘上。当某一风机的进、出口压差低而报警时(预设压力200 Pa)，集中控制盘自动关闭相应的风机(延时1 min)。

为了保证工作人员作业时的安全，船体主甲板通向月池环空区域的入口梯道处设有1个应急切断按钮，当该按钮启动时，可同时关闭月池环空区域的全部送、排风机和配套风闸。

1.3 月池环空区域通风管道布置安装要点

1.3.1 风管内风速及材质壁厚要求

根据ISO 15138-2018《石油和天然气工业、海上生产装置、加热、通风和空气调节》(以下简称“ISO 15138-2018《标准》”)中第 5.3.2.3.5章节，无居住人员的危险区和非危险区风管内风速为10～15 m/s。月池环空区域为无人区域，按照标准要求执行。

根据SMACNA《Sheet Metal Air Conditioning Contractors National Association》以及ISO 15138-2018《标准》，月池环空区域的风管材质及壁厚要求如表3所示。

表3 月池环空区域风管材质及壁厚

1.3.2 风管系统整体气密要求

为了保证月池环空区域内末端风量满足设计要求，同时避免空气泄漏导致的交叉污染，本项目要求月池环空区域的送风管道和排风管道完成安装后，执行系统整体气密测试。月池环空区域系统气密试验原理示意图如图2所示。

图2 月池环空区域系统气密试验原理示意图

风管系统整体气密试验是通过漏风测试仪将空气持续不断地引入测试空间进行加压，并用微压计测量静压，过程中调节设备内的调速器，保持整个通风系统压力不变。漏风测试仪引入的空气流量等于管道系统的泄漏流量，因此得到泄漏流量数值。

方形风管泄漏量应按照EN 1507-2006《建筑物通风-矩形截面薄板金属空气管道-强度和泄漏要求》的B级气密要求执行；圆形风管应按照EN 12237-2003《建筑物通风管道作业、圆形薄金属板管道的强度和泄漏》的B级气密要求执行。

1.3.3 风管系统布置安装要求

按照SOLAS规范，月池环空区域送风机布置在船体主甲板上，并从安全区引入新风(与危险区之间距离至少3 m)，新风通过送风管道穿过船体主甲板和船体空舱后进入月池环空区域。排风机同样布置在船体主甲板上，月池环空区域排风穿过月池壁和船体空舱、船体主甲板后排放至大气(进风口与排风口之间距离至少5 m)。

为月池环空区域内的主轴承等设备的正常使用，月池环空区域的通风系统设计需要满足水密要求。为此，本项目除了将进风口设置为鹅型进风口和在排风口设置菌形通风帽外，还在送/排风管道穿越月池壁的附近均设置由液压控制的水密防火风闸，该阀门状态在风机现场控制盘和中控系统屏幕上均可显示；同时当任一水密防火风闸关闭时，单点送、排风机均自动停止运行，保证月池环空区域为“干式环境”。

2 结束语

SIT型内转塔式SPM已成为深水海洋油气田开发的关键设备，但SIT型内转塔式SPM涉及的通风系统设计与常规海洋平台暖通设计存在一定的差别。本文将流花16-2/20-2项目SIT型内转塔式SPM月池环空区域的通风设计作为典型案例，详细分析了该类型SPM的月池环空区域的通风系统配置、选型设计和控制设计关键要点。通过该系统的首次成功设计和应用，不仅填补了SIT型内转塔式SPM月池环空区域的设计空白，更为今后深水FPSO的SIT型内转塔式SPM月池环空区域的通风设计提供了参考和指导，具有极大的推广效益。