浅谈钻井平台动力设备冷却系统的设计与现场安装

1 柴油机组海水冷却系统原理

海水冷却系统包括海水泵、热交换器、海水冷却管路内循环和外循环系统。图1为机舱冷却系统布置图, 主要由中冷器散热器、缸套水散热器及连接管路组成。通过进、回水两根主管路分支到各个散热器, 达到冷却的目的。图2为泵舱冷却系统布置图, 主要由海水冷却泵及连接管路组成, 并提供冷却水。一种方式是通过海水泵将一个沉淀水舱中的海水直接泵送到主机散热器后, 通过散热器吸收热量后返回另一个沉淀舱里, 且这两个舱能够互相连通实现循环。该方式叫内循环工作;通过阀门或管路变换连接实现海水泵从外界吸冷却水, 经过散热器后直接排海的方式叫外循环工作模式。

2 冷却系统设计的难点

2.1 散热器的选型和后期维护。

2.2 离心泵的选型与安装。

2.3 系统管路的选择和安装规范:包括管路材质、壁厚、通径的合理选型;管路布置、焊接和穿舱等工艺要求。

3 冷却系统设计的一般步骤。

3.1 以下为管壳式冷却器的选型与设计:

(1) 热流体的入口温度T1、出口温度T2根据Q=qm1Cp1 (T1-T2) 求出换热量Q

(2) 冷流体的入口温度t1、出口温度t2

(3) 根据传热系数估算传热面积A

Q=K估A估φΔtm, K估, φ都是跟冷却器型式有关的系数

(4) 选定换热器型号

(5) 冷却器安装原则:管径一定的情况下, 流量q和压力p与管道长度和弯头数量成反比, 因此在空间允许的条件下, 尽量缩短与主机的安装距离, 并减少弯头数量安装, 确保主机冷却液有足够的水功率。

3.2 冷却管道的安装注意事项

(1) 根据管道介质为海水, 应充分考虑到防腐, 表面采用热镀锌处理, 且壁厚设计应充分考虑到腐蚀余量。

(2) 管道的布置:

穿舱应符合开孔工艺, 尽量避开结构处, 对穿过结构处的管系应采用加强, 对重要结构处穿孔应避开焊缝50mm以上。

在穿过水密舱室应采用管子穿舱件, 在开孔处加装护管, 并进行双面焊接。

管道应尽量避开贯穿燃油舱、热源、远离敷设电缆至少100mm

管道低位应安装排泄口, 用于防冻;吸口处应安装滤器并定期清洗, 防止海生物堵塞。

3.3离心泵的选型应满足流量与扬程的需要, 并能根据需要随时调整流量以满足不同工况下动力机组的冷却效果, 需要安装一套减压装置, 串接在管路出口便于调节。

3.4对所有管道进行清洗吹通并试压。

3.5现场进行冷却系统试验, 试验前, 对各个管路进口加装滤网保护, 待系统运转稳定后拆卸并清洗滤网。

3.6完成竣工验收, 保存好施工图纸及各附件规格型号资料。

摘要：动力设备作为海上钻井平台的心脏, 是平台的核心关键设备, 其性能的好坏直接影响钻井施工能否顺利持续运行。而动力机组的冷却效果直接决定动力设备能否良好运行。本文介绍了柴油发电机组的海水冷却系统的设计与安装要求等注意事项, 在实际应用中收到了良好的效果。

关键词：钻井平台,柴油发电机组,冷却系统,管壳式热交换器,内/外循环,管路设计与安装

参考文献

[1] 《海上移动平台入级规范2012》.

[2] 《中华人民共和国国家标准管壳式散热器》.