自升式海洋平台海淡水系统设计【开题报告】

开题报告

船舶与海洋工程

自升式海洋平台海淡水系统设计

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义

中国已是世界造船大国,海洋工程方兴未艾。2006年5月31日,国内首座122m(400ft)水深平台“海洋石油941”(JU-2000E设计型号)在大连船舶重工集团有限公司建成,交付中海油服使用。2007年9月3日,中国首座自行设计建造的齿轮齿条升降的自升式钻井平台“中油海5号”,在青岛北海船舶重工有限公司竣工并交付使用。如今中国已拥有一套完整的与船舶海洋工程配套的教育、科研、生产与工业体系。随着中国经济发展对能源需求的提高及科技的不断进步,可以相信在不远的将来,中国必将在自升式平台的设计、建造与市场占有率上居重要地位。

船舶柴油机动力装置运转时，有许多机械、设备会散发出大量的热量，为了保证部件正常工作，必须及时将这些多余的热量散发出去。因此，冷却水系统的功用，就是对需要及时散热的机械和设备提供足够的冷却水进行冷却，以保证其在一定合适的温度范围内安全、可靠地工作。目前，船舶柴油机冷却水温度的自动控制系统大多采用的是电子式控制方式，使用的是模拟式调节仪表，主要以电子器件的逻辑运算输出控制信号，来驱动继电器对电动机进行转向控制，从而达到对温度的控制。从整体上看主要存在以下两个明显的缺点：采用的元器件比较落后，导致电路较为复杂，使用的逻辑元器件也较多，增加了备件管理和维护工作的难度；由于系统整体比较复杂，及模拟仪表的实现功能的限制，这些温度控制器都采用了最简单的控制规律，不能提供很好的控制性能。鉴于此，提出了基于单片机控制的船舶柴油机冷却水温度控制方法。

单片机控制船舶柴油机冷却水温度是一种新型的水温控制方法。单片微处理器具有高精确度、高灵敏度、高响应速度，以及耗能少、自动控制、安全可靠等优点，同时，其逻辑控制运算是由软件来进行的，容易实现各种控制规则，甚至是比较复杂的控制算法的实现，而且不受外界工作环境的影响，因此，基于单片机的温度控制器可以安全可靠地运行，智能控制冷却水的温度稳定在某一给定值，或者给定值附近，使得船舶柴油机冷却水温度测控满足现代远洋船舶的要求。

ENGARD控制系统是当前中央冷却水温度的一种新型控制系统。与传统船舶中央冷却

水控制不同，它实现了通过PI调节低温淡水旁通来控制淡水温度、根据热负荷的变化对海水泵进行流量模式转换、按照运行时间优化选择海水泵工作、定时对海水系统清洗等多项功能。ENGARD控制系统围绕船舶中央冷却水系统的控制和检测特别设计，用于对海水系统、低温淡水系统进行控制。低温淡水系统的温度主要通过调节阀改变流经中央冷却器的旁通量来实现，调节阀的动作由控制系统检测海水、淡水温度变化进行比例积分调节。海水系统流量由系统控制在四种海水流量之间转换，目的在于控制泵人系统的海水不会过剩，保证中央冷却器的换热效率，实现最大程度的节能及海水流量的优化控制。

近年来，海洋运输业得到了长足的发展，同时海洋运输也给海洋环境带来了很大的污染和破坏。保护海洋环境，阻止海洋污染越来越受到一些国际组织和沿海国家政府的重视，保护海洋环境已经成为全球的共识。船舶对海洋的污染包括油类物质、生活污水、固态废弃物以及有毒废弃物等多种形式的污染，其中以油类污染最为严重。2009年9月9日，温家宝总理签署国务院令，公布《防治船舶污染海洋环境管理条例》该条例于2010年3月1日起施行。近年来，随着我国船舶数量和吨位大大增加，船舶营运中产生的船舶垃圾、生活污水、含油污水等船舶污染物越来越多，船舶在进行污染危害性货物装卸、过驳等作业时，对海洋环境也存在较大污染风险。因此条例加强了船舶产生的污染物排放、接收的监管和船舶给海洋环境造成污染的监管。

因此，出于环境保护和可持续发展的角度考虑，如何合理地设计和布置海淡水系统以及海淡水污油水的处理是一个我认为很有必要且有意义的课题，这也是我选择这个课题的原因之一。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

此次我的选题是自升式海洋平台海淡水系统的设计，也就是柴油发电机组内循环淡水的冷却用海水和淡水，淡水和海水冷却互为备用，即冷却淡水通过淡水舱循环，进行淡水加热。海淡水系统是冷却水系统的一种型式，因此在设计时大都参考2005海上移动平台入级与建造规范中冷却水的相关规定。船舶柴油机动力装置工作时,有许多机械、设备要散发出大量的热量。为了保证受热部件的温度不致于过高而影响正常工作，或不致于因热负荷过大而损坏，必须及时而有效地散发这些多余的热量。冷却水系统的功用，就是对需要散热的机械、设备供以足够的冷却水进行冷却，以保证其在一定合适的温度范围内可靠地工作。在进行冷却水系统方案设计时，要对各种不同方案，计算冷却水的

需要量，对泵进行选型计算，对各种冷却器进行热力计算。从而从可靠性、可操可维性，经济性，规范性等方面进行比较，选出最佳方案。在设计过程中，如何合理地选择冷却水系统的温度参数是关系到上述“四性”的关键问题。传统的做法是按照主机对各种工质的参数要求，凭借经验或有关方面提供的类似参数确定水流量，经各冷却器的温升进行计算，所以选择的参数并不是“最佳”，从整个系统来讲，也不是最经济的。利用优化技术、选择合适的温度参数，采取以初投资及运行电能耗费最少为目标对冷却水进行优化设计，能达到较好的效果。

三、研究步骤、方法及措施：

1、认真阅读有关规定、了解海上移动平台入级与建造规范；

2、认真研究已给的有关资料如海洋平台结构图和布置图、总尺寸等；

3、进行冷却水泵的设计与计算；

4、进行中间水柜的设计与计算；

5、冷却水管系与各附件的布置；

6、毕业论文整理；

7、毕业答辩。

四、参考文献

[1] 顾敏童，船舶设计原理(第二版)[M] ，上海交通大学出版社，2001（6）.

[2] 汪张棠、赵建亭，我国自升式钻井平台的发展与前景[J],中国海洋平台，2008（4）.

[3] 陈宏，自升式钻井平台的最新进展[J],中国海洋平台，2008（10）.

[4] Choo Y S，Recent development and innovation in tubular structures [J]，Advances in Structural Engineering, 2005(3).

[5] SNAME，Guidelines for Site Specific Assessment of Mobile Jack-up Units[S]， Technical & Research Bulletin 5-5A,Revision 2, January 2002.

[6] 李德堂，船舶动力装置原理[M]，第97页.

[7] 顾宣炎，船舶冷却水系统的优化设计与分析[J],武汉理工大学学报，2002（4）.

[8] 张学礼，船舶动力装置优化设计讲义[M],上海交通大学出版社，1989.

[9] 中国船级社，海上移动平台入级与建造规范（2005）[M] ，人民交通出版社，