FPSO船舶的空调通风设计研究

冯耀东 刘庆祝

摘 要：FPSO全称为浮式生产储油卸油装置，有着“海上石油工厂”之称，海上原油开采出来后，在FPSO进行初步加工和储存，初步分离水和原油，再将分离水通过钻井平台打入海底油田，循环利用，再次使用于石油开采。本文首先介绍FPSO船舶空调系统设计和通风系统设计的特点，接着介绍空调通风系统的噪音控制。对于想了解或从事FPSO船舶空调通风设计的人员有一定参考价值及借鉴意义。

关键词：FPSO；空调通风；设计

中图分类号： E952 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）15-172-2

0 引言

FPSO船舶作为一种原油加工平台，有着非常多的工作人员，所以空调系统和通风系统的安全稳定工作就显得十分重要了；进而为了满足FPSO船舶高效使用，合理的空调通风设计无疑是重要保障。

1 FPSO船舶空调系统设计

对于无线电室设计。FPSO船舶为了通讯需要，通常把无线电室设计建在船舶上层建筑的最顶层，当进入FPSO船舶无线电室的时候，首先要启动船舶上的无线电系统和供电系统，船舶上的大型中央空调接着启动，开始工作，但是当FPSO处在一些气候温度较高的海域时，无线电室的温度高于平时的工作温度，这样的温度下，无线电系统的各种设备无法正常启动使用，所以，对于这种工作状况，在无线电室内还需要另外配套风冷式空调系统。使用寿命高，可靠性好的空调装置。FPSO船舶是一种长期在一些比较固定的海域使用的特殊船舶，其使用年限一般时10-20年，在使用期间FPSO是不进行大程度的修理的，而且，此种船舶的空调通风设备也是不能在海上进行整体更换，由此可以说空调通风设备的使用年限也就是FPSO船舶的使用年限[1]。空调通风设备的使用寿命成为FPSO船舶建设工作的重中之重，要保证空调通风设备的使用长久性要从空调设备的材料使用方面进行把关，特别是对于在海上无法进行修检的更换设备，其选用的材料必须满足使用要求。FPSO船舶上空调设备的使用要求高，容量也大，从设备使用安全稳定性方面考虑，空调的压缩机应该采用稳定性好的螺杆压缩机，同时配置备用的机组。

可燃气体和有毒害气体的防护。有些FPSO船舶的上层的建筑是设置在艉部的，这种船舶设计，上层建筑的前面是原油初步加工生产区间，后面是向外输油装置。在原油初步以及储存输油的过程中难免会有一些可燃气体泄漏，更有甚者，在发生了重大的安全事故时，会有大量的可燃气体发生泄漏，一些海洋油田会产生比如硫化氢含量（H2S）的有毒有害气体，硫化氢气体是一种具有强烈刺激性气味的气体，而且有毒性，即使这种气体含量很低，对人体也有不小的影响。所以，面对不同程度的原油蒸发的气体泄漏，空调通风系统需要有不同的措施，来应对并消除可燃气体和有害气体对船舶工作人员的正常的生产生活的不利影响。

2 FPSO船舶通风系统设计

根据相关规范标准对于液体货船上的风口开设要求，对于通往员工住所、控制室和设备房所在的空气进口和出口，都不应该面向于货物储存区，这些通风口应该设置在偏离货物储存区的横舱壁区域，或者可以设置在上层建筑以及甲板室外侧而且距离货物储存区5米及以上的区域。上层建筑在船艉的这种FPSO船舶，其上层建筑前面是原油生产储存区域，后面是向外输油装置，这两部分区域是作为货物储存区考虑的，所以上层建筑中的通风开口应设置在上层建筑的两侧，距前、后端壁各5米以上的一个范围内。FPSO船舶需要进行通风的舱室很多，在这样有限的区域内开设很多的通风口是不经济和不可取的，而且在其通风口的进口处是需要配备价格十分昂贵的可燃气体检测探头，预防一些常见事故的发生，这样经济性非常低。所以，分散式通风的方式造价高，一般不会采用，常见的设计中会设置公共进风口和排风口；在进行设计时，需要考虑到，公共进风口和排风口管内流动的风速不能过高，因为风速过高，容易造成某些通风管道单反面的受压过高，进而通风管道变形，影响各管道的通风量。同时，在各通风支管安装通风调节装置，控制各通风支管实际通风量低于设计数值，可以有效减少因单个通风支管通风负荷过大影响其他通风支管通风。另外，根据通风支管所穿舱壁防火等级的不同，还需要考虑安装气动或电动的防火风闸，减少火灾的发生。

公共进风口和排风口需要安装气体检测仪和风口开关控制装置，当检测到风管中可燃气体浓度超过10%的时候，设备自动进行报警，通过工作人员遥控控制开关。另外，对风口位置的高度也有一定的要求。公共风口应设计在油气产生很少的那一个方向，避免油气进入生活区。

3 空调通风系统噪音控制

空气在高速流动时便会产生噪音，噪音问题一直都是空调系统需要解决的技术难点之一。在海洋工程中，这些问题的解决显得更为重要。根据噪音标准规范NORSOK-S002[2]，按照平常的方式，降低噪音的方法需要配备足量的设备和风管，这就要求需要较大的空间，但是，FPSO船舶上空间非常有限，这就给空调通风系统噪音控制带来了困难。

空调室允许的噪音数值最高，因为噪音对空调本身没有过大的影响，只是要求低于70dB（A）即可，对医务室的噪声值要求最低，因为医务室经常有伤员在这里治疗，生活区内船员主要生活区房间空调噪音数值要求低于40dB（A）。从这些数据可以看出，各个排风机不适合配置在舱室房间内，因为，空调机房的允许噪音值最高，空调设备都需要安装在空调机房内。

3.1 空调机室的噪音控制

降低结构噪音的传播。物体结构内部传播振动能量时将会相处结构噪音。FPSO船舶上的噪音源来自于船体结构上各种稳固部件和非稳固部件的相互机械作用，产生了振动，以结构噪音方式在船体结构中进行传播，同时，噪音也在空气中传播。然而，结构噪音在船体钢材结构中传播的能量损耗不同于在空气噪音的传播，结构噪音传播能量损失小。其实，结构噪音的传播是通过结构系统的连续小结构的共振和配合来完成的。所以，结构噪音的降低主要是通过传播结构不连续的方式阻止声音能量传播来达到目的。所以，空调机房的设备的降噪，主要是通过给设备安装减振装置，在设备和风管之间安装软连接使噪音传播结构不连续。

采用吸声法降低噪音。噪音传播介质之一是空气，但是，在传播的过程中，噪音能量会渐渐损失，当遇到“传播阻碍”时，能量损失便会加剧，除此之外，封闭空间里的噪音，如果受到空间四周吸音材料的吸收，噪音会很大程度上降低，吸音材料的系数越大，噪音消除效果越明显。根据这些降噪理论，将噪音大的风机安装在一个箱体内，箱体四壁安装吸音材料及吸音孔板，将很大程度的降低风机噪声，达到降噪的要求。

3.2 其他舱室的噪声控制

FPSO船舶上工作人员生活区域的噪音要求都比较高，其中噪音要求最高的是医务室。各个舱室内空调系统除了中央空调的风管供风之外还有风机的盘管，然而风机盘管的噪声数值通常超过了医务室的噪音要求，所以，在进行风机盘管选型时，需要严格限制设备的噪音，选用产生噪音低的设备。风机盘管应特殊定制，对厂家提出噪音控制要求，提供已经试验合格的低噪音风机盘管，除此之外，对于医务室这种噪音要求非常高的舱室，在风机盘管选用时需要降档考虑，风机盘管的风量和冷量都有几个选择档位，在选择单个房间风机盘管时按照风机盘管的中间档位选取，这样能有效降低噪音，最后，在设计要求允许的情况下，空调主供风管的风速应该适当控制，不应超过10m/s，布风器的出口风速最好不超过2m/s。这样多种降噪方法结合一起，达到降低噪音的目的。

4 结语

FPSO船舶在海洋石油生产中起着十分重要的作用，为了保证海洋石油生产生活的正常进行，做好FPSO船舶的空调通风设计，成为FPSO船舶设计建造工作的重心。FPSO船舶的空调通风设计需要不断实践和改进，以保证整个系统安全稳定运行，使FPSO船舶的使用寿命更长。

参 考 文 献

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

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