海洋平台设计原理_第三章_海洋平台总体设计

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第三章 海洋平台总体设计
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3.5 总布置设计
以钻井平台为例，介绍这类平台总布置设计的共性 特点：
钻井设备及其布置； 危险区划分； 舱室及梯道的布置。
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3.5 总布置设计
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钻井设备
井架； 提升设备； 转动设备； 泥浆循环系统：
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3.5 总布置设计
平台的组成
平台结构组成
说明
船体结构 上部平台结构 支撑结构
为平台在转移或作业时提供浮力，以满足平台在漂浮、半 潜等状态时的浮性和稳性要求。半潜式平台的下浮体，坐 底式和沉垫自升式的沉垫，单柱式平台的单柱，都可视为 船体结构。
在选择结构类型后，再从平台结构型式，应能最大限度地 满足功能要求，并且建造、使用和维修方便。
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第三章 海洋平台总体设计
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3.5 总布置设计
平 台 结 构 型 式 选 择
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3.5 总布置设计
采用沉垫或插桩；
泥浆泵与附件； 泥浆供应系统； 泥浆回收装置； 泥浆储存与混合装置； 动力系统。
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3.5 总布置设计
钻井设备的布置原则
按照钻井工艺流程的要求，便于操作与管理；
半潜式钻井平台的井架、钻台与月池最好布置在甲板的中央，使运动
对钻井作业的影响最小；
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3.5 总布置设计
“胜利2号”坐底式平台
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3.5 总布置设计
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3.5 总布置设计
自升式作业平台
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建立在结构力学、弹性理论、水动力等基础理论和现 代计算技术的分析方法上，结合平台结构具体情况， 根据给定的环境条件和设计工况进行强度计算。
海洋开发带来新的需求，根据预定的功能需求，可复 合多种类型的平台或船舶来进行复合创新设计。
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3.5 总布置设计
舾装 设计
总体 设计
轮机 设计
电气 设计
专业分工与联系
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3.1 平台设计概述
继承和创新
设计方法与思想
已存在很多案例，可供参考； 技术进步，材料、机电设备、 信息技术等； 新增功能要求，条件变化将 会有新的需求； “规范”发生变化，这是社 会进步的必然产物； “兼蓄并融”和“集思广 益” 。
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3.3 平台设计阶段的划分
平台设计是一个逐步深入和完善的过程，一般分为如下四个阶段：
初步设计阶段； 技术设计阶段； 生产设计阶段； 完工文件。
新概念平台往往还有一个概 念验证的过程。
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3.4 总体设计内容
总体设计的主要内容包括：
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3.1 平台设计概述
设计内容：
总体； 性能； 结构； 舾装； 轮机； 电气； 钻井工艺； 作业工艺； 等等。
设计哲学：
平台系统全局与局部； 技术先进性和可靠性； 功能适用性和经济性； 继承性与创新性； 实践经验和基本原理； 单一和复合的思想； 专业化和市场细分； 螺旋上升和渐进。
3.5 总布置设计
总布置设计的步骤
第一步
在调查研究和分析母型资料的基础上，根据新设计平台的使用特点和技术任务书的要 求，先拟定一种能反映总布置大体轮廓和布局的草图。划出各种不同用途的舱室，初 步确定作业设备及其他设备的布置，并根据核算结果对布置作适当的调整。 第二步
经过上述草图设计和性能核算，解决了总体布局后，参照有关规范和标准进行船用设 备和舾装的选型，具体地布置各类作业设备装置和各类舱室，绘出正式的总布置图。
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3.5 总布置设计
开口与通风
除由于操作上的原因外，不应再下列部位设出入口或者 其他开口：
安全区和危险区之间；
2类危险区处所和1类危险区处所之间。
危险区域的围蔽处所应予足够通风，危险区域的围蔽处 所应保持低于危险较小的处所（或区域）的气压，非危险区 域的围蔽处所应保持高于相应危险区域部位的气压。
平台型式的选择； 功能规划； 总布置设计； 主要要素； 重量重心； 舱容、可变载荷； 总体性能； 动力配置； 协调其它专业，等等。
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3.5 总布置设计
“渤海5号”自升式平台
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法退场；
坐底式钻井平台的井架的设置原则基本上与沉垫自升式平台相同。
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3.5 总布置设计
危险区分类
危险区是指平台在作业中使用机械或电气设备时，对可 能存在于周围的易燃气体未加适当防范而可能引起火灾或爆 炸的区域。危险区分类如下：
0类危险区：易爆天然气、空气的混合物持续存在或长期
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3.1 平台设计概述
系统全局和局部
设计分专业、分系统，甚至分部门 和多单位合作； 总体设计需熟悉整个作业功能与流 程，熟悉规范与规则，且需考虑各 专业的需要； 总体会限制局部功能，局部的设计 可能会影响全局； “妥协”或者“综合”。
结构 设计
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3.5 总布置设计
“ 勘 探 号 ” 半 潜 平 台
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3.5 总布置设计
“ 勘 探 号 ” 半 潜 平 台
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3.5 总布置设计
“胜利1号”坐底式平台
参考以往实践，如“母型船” 设计思想； 可以有多艘“母型船”，即 “复合”的概念； 吸收新的科技进步和成果； “基本原理”，即“基础理 论”是创新的基石； “专业化”是精细设计的必 然趋势。
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3.1 平台设计概述
螺旋上升和渐进
海洋平台是一个复杂的 系统； 平台设计的多专业性； 设计工作分阶段完成； 各设计阶段的渐进性； 计算分析的复杂性。
为平台提供足够的工作场所和生活设施，由上层平台及上 层建筑两部分组成。插桩自升式平台的船体结构，在作业 时升到海面以上，即成为上部平台，半潜式平台和坐底式 平台上部结构可为单层甲板结构或箱形结构。
用来支撑平台，使平台为一个整体，以满足平台整体性能 和整体强度的要求。半潜式和坐底式平台的立柱和撑杆、 自升式平台的桩腿为支撑结构
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3.2 平台设计任务书
平台设计任务书是平台设计的依据，内容包括：
海洋平台的型式； 船级和规范； 平台的功能； 平台的作业能力； 工作的海洋环境； 动力方案和机电设备； 定位方式； 可变载荷； 生活设备，等等。
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3.5 总布置设计
“ 南 海 号 ” 自 升 式 平 台
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3.5 总布置设计
“勘探3号”半潜平台
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3.5 总布置设计
“ 勘 探 号 ” 半 潜 平 台
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第三章 海洋平台总体设计
1. 区划作业区域、动力区域及生活区域，包括水密舱壁和甲板的设
置、居住和工作舱室的划分；
2. 浮态调整，妥善考虑平台的各部分重量的分布，保证平台有适宜
的浮态；
3. 舱室与设备的布置。舱室布置包括居住、生活、工作等舱室的内
部布置。设备布置系指钻井设备、生产设备以及锚、绞车、起重 机、救生艇、应急发电机及消防设备的布置；
存在的区域。
1类危险区：在正常作业中可能产生易燃天然气、空气的
混合物的区域。
2类危险区：不大可能产生易爆天然气、空气的混合物的
区域，并且即使产生，其存在时间亦极短。
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3.5 总布置设计
危险区的划分
钻井平台危险区； 储油平台危险区； 采油平台危险区。
4. 规划通道和梯口。包括整个平台上下左右的通道、梯子（内部与
露天甲板）、逃生口等等。
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3.5 总布置设计
总布置设计基本原则
1. 满足作业要求，这是考虑问题的基本出发点，因此总布置设计必
须与作业工艺设计配合。
2. 保证技术性能。应采取适当的措施保证平台有适宜的浮态、稳性
海洋平台设计原理
主讲人：何炎平 倪崇本
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 二〇一六年·十一月
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第三章 海洋平台总体设计
1. 平台设计概述； 2. 设计任务书； 3. 设计阶段的划分； 4. 总体设计内容； 5. 总布置； 6. 主尺度； 7. 重量重心与可变载荷； 8. 重量与浮力的平衡； 9. 学习与工作思路。
锚索系统
用来保证平台的海上定位、就位及安全停泊而设置。
上部模块 2016/11
单柱式平台的上部模块类似于固定式平台的上部模块。
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3.5 总布置设计
平台结构型式选择
结构型式 结构类型选择 结构形式选择
说明
指的是平台类型选择，各种平台适应的水深、工作情况等 不同。 根据工作海域水深、海洋环境条件、海底地质状况，结合 任务书要求的功能综合选择。
（完整稳性、破损稳性、坐底稳性）、中心控制室的视野等。
3. 注意平台结构的合理性与施工工艺。设计时应力求减小总纵弯矩
与剪力。避免主要结构的不连续性和构件截面的突变。舱壁、支 柱的设置应考虑它们对结构强度和施工的影响。
4. 满足各种规范和规则的要求。
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设计要求 安全性
适用性 先进性 经济性
工艺性
平台的设计要求
说明
海上生产，安全第一。海上发生事故，后果特别严重。 因此，在设计中要确保平台结构安全可靠，保证生产 和人员的安全。 在设计中要考虑海上作业的特点和需要，以便利生产， 方便生活。
要采用先进技术，使技术性能指标达到先进水平。
要特别考虑经济效益，使投资省，收效大，建成的平 台具有良好的经济性能指标。 设计中应根据海上施工特点考虑平台的建造、维修、 安装和拆解方案，力求降低劳动强度，提高劳动生产 效率。
自
上部平台的形状；
升
式
桩腿的数量；
平 台
是否设桩靴；
结 构
桩腿型式；
型
升降方式；
式
选
等等。
择
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3.5 总布置设计
平 台 结 构 型 式 选 择
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3.5 总布置设计
总布置设计内容
自升式平台进行钻井作业时，井架不会受波浪影响而产生运动，因而
可以将防喷器设置在水面以上（水上完井）。为了使平台完井后能够
撤离现场，自升式的井架和钻台就不能像半潜式平台那样设置在平台
的中央，而只能设置在平台的一端，并在平台主体上（对于沉垫自升
式，同时在沉垫上）留有井口槽（悬臂梁式以外），否则，平台就无
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3.5 总布置设计
平台的设计方法
设计方法
说明
母型设计 规范设计 强度理论设计 多母型复合
亦称仿型设计，即仿照母型平台设计，它是选择一个 或两、三个已建成并使用成功的平台作为母型进行设 计。设计的平台应与母型平台的使用技术条件和海洋 环境条件等相近。
按照海事局和船级社的规范与规则要求进行设计，但 规范与规则亦有不完善的地方。对于新型平台，需采 用新的技术和理论进行设计。
第三章 海洋平台总体设计
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3.5 总布置设计
自升式风电安装船
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3.5 总布置设计
半潜式起重船
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第三章 海洋平台总体设计
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3.5 总布置设计
绞吸挖泥船
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第三章 海洋平台总体设计