海洋平台主机房通风方案分析

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技术交流
石油和化工设备2021年第24卷
海洋平台主机房通风方案分析
郭勇，牛卫民，张棣，王长亮，王美波
（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）
[摘 要] 发电主机作为海上平台的“心脏”，为所有设备的运转提供动力，在运转过程中燃烧所消耗的空气量以及自身散热所需的空气量非常大。

为保证主机运转及散热顺畅，合理进行通风散热布置及设备选型，能最大限度地保证设备的寿命及节能降耗。

本文通过原油主机通风计算，结合运转工况分析，合理进行设备的选型设计和安装，达到设备良好运转和节能降耗的目的。

[关键词] 海洋平台；原油主机；通风
作者简介：郭勇（1982—），男，河北秦皇岛人，学士学位，
工程师。

在海洋石油工程股份有限公司从事海洋石油平台机械设计工作。

为了保证海上平台发电主机的正常运转，需要专门设置主机房间，房间应布置在平台上层，配备送风机和排风机，保证燃烧及通风散热顺畅。

本文以南海某平台原油主机方案为例进行分析。

主机在运转过程中，所需的通风散热主要为三部分：主机燃烧空气消耗量、主机散热所需空气量以及发电机散热空气量。

另外，主机启动时需要空压机辅助工作，主机完成启动后就停止运转，因此其所需空气量在最大工况下不考虑。

1 主机运转情况
本文参考的平台配置MAN 品牌2台5500kW 原油发电机组，一用一备。

根据项目评估的主机逐年运行负荷率，最高负荷为85%左右。

两台主机需要定期运行切换，以便进行维修保养，切换工况下，最大负荷为每台负荷50%，但切换时间较短。

2 主机房通风计算2.1 空气消耗量及散热量
根据厂家设备手册提供的数据，单台主机100%工况下燃烧所需空气量为38340m 3/h ，主机散热空气耗量56830m 3/h ；单台主机50%工况下燃烧所需空气量为24510m 3/h ，主机散热空气耗量44806m 3/h ，发电机散热量为7kW 。

2.2 发电机散热所需空气量
计算公式如下：
V 1=3600Q/(Ca ρa ∆t)=2490m 3/h 式中：
V 1 —发电机散热所需空气量，单位m 3/h ；Q —发电机散热量，取7kW ；
C a —空气质量热容，单位J/kg•K ，取1005J/kg•K ；
ρa —空气密度，单位kg/m 3，取1.15kg/m 3；Δt —房间温升，10~13.5℃，切换为临时工况，时间短，温度按13℃考虑。

2.3 100%工况下房间总风量
计算公式如下：
V 100%=V 1+V 2+V 3=97660m 3/h 式中：
V 100% —100%工况下房间总风量，单位m 3/h ；V 2 —100%工况下单台主机燃烧所需空气量，单位m 3/h ；
V 3 —100%工况下单台主机散热空气耗量，单位m 3
/h 。

2.4 50%切换工况下房间总风量
计算公式如下：
V 50%=（V 1+V 4+V 5）×2=143612m 3/h 式中：
V 50% —50%工况下房间总风量，单位m 3/h ；V 4 —50%工况下单台主机燃烧所需空气量，单位m 3/h ；
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第1期 表2
郭勇等 海洋平台主机房通风方案分析
表1 主机房风机参数
V 5 —50%工况下单台主机散热空气耗量，单位m 3/h 。

3 主机运行工况核实3.1 计算送风量
将两个计算结果对比，两台主机切换时所需的送风量最大，因此按送风量选143612m 3/h 。

3.2 计算回风量
去掉主机燃烧所需空气量后，两台主机切换时的排风量为89612m 3/h 。

3.3 风机选型
经过分析后，选择单台风量为49000m 3/h 的送风机三台，两用一备，功率15kW ，两台风机同时
运转时的风量为98000m 3/h ，大于单台主机负荷为100%时所需风量97660m 3/h ，满足正常最大工况需求；因两台主机切换工况时间较短，将三台风机同时运转，风量为147000m 3/h ，大于两台主机切换时50%负荷下所需的送风量143612m 3/h ，满足临时工况需求。

选择单台风量为30000m 3/h 的排风机三台，两用一备，两台风机同时运转时的风量为60000m 3/h ，大于单台主机负荷为100%时所需风量58820m 3/h ，满足正常最大工况需求；两台主机切换工况时，三台排风机同时运转时的风量为90000m 3/h ，大于两台主机切换时所需风量89612m 3/h ，满足临时工况需求。

风机主要参数如表1所示。

序号功能数量/备用风机参数
应用处所
备注类型设计风量m 3/h
静压Pa(G)电压相序频率功率(kW)外径
1送风3/1轴流风机4900039038035015原油发电机房Φ11002
排风
3/1
轴流风机
30000
390
380
3
50
7.5
原油发电机房
Φ900
4 风机布置方案及选型分析4.1 风机布置方案
根据常规风机布置位置，有房间侧面和房顶两种方案，对两种暖通方案进行对比，见表2。

描述房顶安装房间侧面安装送风机安装形式垂直安装水平安装排风机安装形式垂直安装水平安装送风机防水型式风机上方设置遮雨棚
90°弯头排风机防水型式菌型风帽
90°弯头
防水效果效果好，能有效防止雨水进入
效果不好，雨水容易被吸入房间内
风机操维方式风机布置在房顶，人员直接操维，操作空间较大且
方便
风机下方布置甲板及走廊，用于人员操作维修设
备，操作空间小不方便
附属设施及重量送风机设置上方设置遮雨棚，重约5000kg；排风机
设置菌型风帽，重约1000kg。

共计6000kg 操作维修甲板及走廊8500kg，风机弯头约500kg，
共计9000kg
通风风道布置风机布置在主机进气口上方，风道较短
需要风道延长至主机进气口，风道较长
施工安装工作量遮雨棚需要单独设计，施工量大；风管数量少，安
装相对简单
风机下面格栅需要单独设计，施工量大；风管数
量多，安装相对复杂
通风散热效果送风口及出风口设置在机组相应位置，效果较好
送风口及出风口设置在机组相应位置，效果较好设备工作情况简单灵活，易于操作根据不同环境温度调节机组运行状况，统一制冷
送风
对其他专业影响需要单独设计遮雨棚
需要单独设计操作维修走廊
对其他设施的影响
占用房顶面积，影响平台吊机的检修空间
不占用房顶面积，对其他设备无影响
经过对比分析，重新规划了平台吊机的检修空间后，选择将风机布置在房顶的方案，并设计
了进风机遮雨棚，见图1。

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图1 遮雨棚外形图
◆参考文献
[1] Q/HS 3008-2002，海上平台暖通空调系统设计方法[S].中国海洋石油总公司企业标准.
[2] 中国船舶工业总公司编. 船舶设计实用手册[M].北京：国防工业出版社，2002.
[3] ISO 8861-1998，造船柴油机船舶机舱通风设计要求和计算基准[S].
收稿日期：2020-07-31；修回日期：
2020-11-19
4.2 厂家推荐风机选型
厂家提供的机舱通风量计算书中，开启空压机的情况下，2台主机满负荷同时运行总通风量为198620m 3/h ；2台主机60%负荷同时运行通风量为177104m 3/h 。

厂家推荐最小通风量为198620m 3/h ，同时建议考虑机舱内的空气吸收所有的辐射散热，通风量为240000~288000m 3/h 。

按照240000m 3/h 设计，需要选用单台风量为120000m 3/h 送风机三台，两用一备，功率30kW ；选择单台风量设计为100000m 3/h 的排风机三台，两用一备，功率22kW 。

4.3 主机及风机调试结果
主机调试时，两台送风机和两台排风机同时运行时单台主机正常运行；三台送风机和三台排风机同时运行时两台主机能够完成切换。

相比厂家推荐的风机类型，正常工况下两台送风机和排风机的功率降低了59kW ，减少了主机的负荷及相应电气盘柜的数量，按照25年的平台寿命计算，全生命周期共节约用电1292.1万kWh 。

5 结语
作为主机运行必不可少的通风设备，在设计方案选择和确定过程中，要充分考虑各方面的因素，在满足主机正常运行的前提下，要充分考虑通风设备的安装维修方便、前期投入成本、施工方案、重量控制以及后期的运行成本等多方面因素。

通过主机房通风量核算，以及通风方案的综合考虑，保证了设备的正常运行和操作维修，减少了前期的建造成本和后期的运行成本，节约了能源和资金。