唐 亮,孫 冰
(中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司 天津300452)
部分海上項目在化驗室設(shè)計建造時,由于各種原因造成了海上的化驗室在投入使用時出現(xiàn)多種問題,如安全性上不能夠滿足海上化驗分析人員的正常工作,原因是化驗室不是一個密閉并保持正壓通風(fēng)的狀態(tài),如果關(guān)上門又無法長時間進(jìn)行化驗分析,處在Topside上二類危險區(qū)的化驗室在這種狀態(tài)下,是非常危險的。如何保證化驗室內(nèi)部設(shè)備的安全性,提高化驗室內(nèi)的化驗分析操作的安全性,以及徹底改變化驗室的整體現(xiàn)狀是需要關(guān)注的重點。目前面臨 2個選擇,一是重新設(shè)計建造一個新的高標(biāo)準(zhǔn)的化驗室,二是在現(xiàn)有的化驗室的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。對比2個方案認(rèn)為:在現(xiàn)有的化驗室基礎(chǔ)上進(jìn)行改造不能徹底解決重大安全隱患,施工安全管控難度大,施工工期比較長,對油氣生產(chǎn)作業(yè)有很大的影響,經(jīng)濟(jì)性也比較差;反觀重新設(shè)計建造高標(biāo)準(zhǔn)的化驗室,安全管理難度不大,對海上油氣生產(chǎn)作業(yè)影響較小,施工工期最短,經(jīng)濟(jì)性較好。所以,重新設(shè)計建造一個符合國際規(guī)范的海上化驗室是最佳選擇。
建議的新化驗室尺寸為:5m(長)×4m×3.3m,將整個化驗室用螺栓固定安裝在 FPSO(海上浮式生產(chǎn)儲油船)的工藝甲板上。設(shè)計時首先要考慮以下技術(shù)問題:化驗室設(shè)計標(biāo)準(zhǔn);化驗室外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計;化驗室安全控制設(shè)計;化驗室建造;化驗室陸地調(diào)試;化驗室吊裝;化驗室海上調(diào)試。
化驗室的設(shè)計、設(shè)備安裝將遵循國際標(biāo)準(zhǔn),國家和當(dāng)?shù)氐姆?,以及最新的法?guī),如下:
固定海上平臺安全規(guī)則(2000);
American Petroleum Institute(API);
API RP 2A-WSD,Recommended Practice for Planning,Deigning and Constructing Fixed Offshore Platforms—Working Stress Design;
American Institute of Steel Construction(AISC):Manual of Steel Construction;
Design Criteria for Laboratory Furniture and Fume Hood;
Laboratory Ventilation and Fume Hood Design(Considerations for Academia)(2002)。
根據(jù)有經(jīng)驗的化驗分析專家提供的化驗室內(nèi)部設(shè)備布置數(shù)量,以及推薦的化驗室外部尺寸[2],外部形狀為矩形比較合理,化驗室整體布局需優(yōu)化內(nèi)部設(shè)備和家具的布置,特別是優(yōu)化內(nèi)部人員活動空間,同時考慮安全防火的要求。結(jié)合其他油田上的經(jīng)驗[3],所有家具采用不銹鋼材料。具體布置和設(shè)備清單見圖 1。
圖1 實驗室布置和設(shè)備清單Fig.1 Furniture and equipment layout of laboratory
新化驗室的安全控制目的是保證化驗分析人員能夠在二類危險區(qū)內(nèi)的化驗室內(nèi)安全操作設(shè)備和進(jìn)行化驗分析,為滿足上述操作條件需求,下列控制項目必須達(dá)到。
為實現(xiàn)微正壓控制首先要分析出影響化驗室內(nèi)壓力的因素,主要有化驗室門的開啟,通風(fēng)櫥的使用,風(fēng)機(jī)的供風(fēng)和重力風(fēng)閘。
化驗室門的解決方案是加雙門,始終保持有1個門處于關(guān)閉狀態(tài)。
通風(fēng)櫥的解決方案是動態(tài)檢測通風(fēng)櫥和化驗室內(nèi)的壓差 PDT;動態(tài)檢測化驗室內(nèi)部和外部的壓差PDT,始終保持化驗室內(nèi)部微正壓狀態(tài),通風(fēng)櫥采辦國內(nèi)知名品牌,技術(shù)要求產(chǎn)品水平達(dá)到Design Criteria for Laboratory Furniture and Fume Hood,保證通風(fēng)櫥的質(zhì)量。
采用 2臺風(fēng)機(jī)供風(fēng)方式,并用變頻器和 DPT控制供風(fēng)量的動態(tài)實時控制,同時出風(fēng)口選擇在2個門之間、通風(fēng)櫥旁邊,從而保持化驗室內(nèi)的壓力穩(wěn)定。
重力風(fēng)閘和差壓變送器一起監(jiān)測化驗室內(nèi)的壓力,并保持在50Pa。
1.3.2 安全檢測
有了完善的安全檢測設(shè)備并保持其正常工作狀態(tài),才可以保證化驗室內(nèi)工作環(huán)境的安全,為此設(shè)計了風(fēng)機(jī)總?cè)肟诩涌扇細(xì)怏w探頭,內(nèi)部設(shè)計熱探頭和煙探頭。
1.3.3 安全控制
在緊急情況(如火災(zāi))下,關(guān)斷信號將通過 R/O控制柜關(guān)斷化驗室內(nèi)的設(shè)備和動力電源,關(guān)閉防火風(fēng)閘,同時聲光報警提示化驗室內(nèi)的工作人員。另外在化驗室內(nèi)配備應(yīng)急電話、聲力電話,在化驗室外配備洗眼站等。
1.3.4 HVAC核算
化驗室設(shè)計尺寸:5m×4m×3m。
微正壓:50Pa。
化驗室空間:50m3。
通風(fēng)櫥排風(fēng)量 Q1:800m3/h。
氣鎖 Q2:100m3/h。
總通風(fēng)量 Q=Q1+Q2:900m3/h。
設(shè)計取值 QF:1.2Q=1080m3/h,取 1100m3/h。
風(fēng)道中的壓力損失:100Pa。
微正壓:50Pa。
總壓力需要:150Pa。
最終選擇:1.5倍總壓力,即225Pa,取250Pa。
新化驗室在陸地建造過程中,提前確定化驗室的調(diào)試深度,明確調(diào)試的重要性,盡量減少海上調(diào)試項目以降低風(fēng)險。成立專門的調(diào)試小組,小組成員主要由承包商組成,涉及機(jī)電儀、HVAC、安全、質(zhì)檢和設(shè)計人員,另外第三方人員和業(yè)主見證化驗室調(diào)試全部過程。
化驗室調(diào)試工作將按照調(diào)試大綱的具體要求,一步一步地進(jìn)行。陸地調(diào)試的系統(tǒng)項目主要有照明系統(tǒng)、電纜、儀表系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)。照明系統(tǒng)主要調(diào)試外觀檢查、回路檢查、測量絕緣電阻、運行試驗;電纜主要調(diào)試外觀檢查、回路檢查、測量絕緣電阻;儀表系統(tǒng)主要調(diào)試外觀檢查、回路檢查、測量絕緣電阻、實效功能試驗;通風(fēng)系統(tǒng)主要調(diào)試內(nèi)容為外觀檢查,通風(fēng)櫥、供風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)實效運轉(zhuǎn)和風(fēng)閘功能試驗;空調(diào)系統(tǒng)主要調(diào)試外觀,測量絕緣電阻,實效運轉(zhuǎn)。
吊裝設(shè)計:綜合化驗室的設(shè)計和結(jié)構(gòu)分析應(yīng)該考慮其吊裝和操作環(huán)境。撬裝結(jié)構(gòu)用 SACS5.1 計算機(jī)結(jié)構(gòu)分析軟件模擬吊裝情況和操作環(huán)境,每一部分結(jié)構(gòu)的撓度和軸向負(fù)荷按照API RP 2A-WSD/AISC 進(jìn)行校驗。
吊裝標(biāo)準(zhǔn):因為吊裝分析的原因,化驗室重量組成主要有,結(jié)構(gòu)重量、舾裝重量、內(nèi)部設(shè)備重量、HVAC(空調(diào)和風(fēng)管)重量、電器和儀表重量。由于右舷吊機(jī)的起吊半徑和起吊負(fù)荷能力的限制,重量控制在9.3t之內(nèi)。
化驗室海上調(diào)試重點是和 R/I Cabinet通信,以及與 CCR的通信,實效功能試驗,安全控制功能的進(jìn)一步驗證。
調(diào)試內(nèi)容有:淡水系統(tǒng)接入后的壓力試驗和供水;閉式排放系統(tǒng)接入后的實效試驗;儀表氣系統(tǒng)接入后的實效試驗;通風(fēng)系統(tǒng)控制功能進(jìn)一步檢驗;空調(diào)系統(tǒng)功能進(jìn)一步檢驗;加熱器實效運轉(zhuǎn)試驗。
基于國際標(biāo)準(zhǔn)的化驗室的設(shè)計建造,極大地提升了化驗員在化驗室內(nèi)的安全狀況,可以有效保證化驗分析人員能夠在二類危險區(qū)內(nèi)的化驗室內(nèi)安全操作設(shè)備和進(jìn)行化驗分析。通過雙門設(shè)計、化驗室內(nèi)外部壓差實時檢測控制設(shè)計、通風(fēng)櫥內(nèi)外部壓差實時檢測控制設(shè)計、雙變頻風(fēng)機(jī)設(shè)計和雙進(jìn)風(fēng)口控制相結(jié)合,始終保持化驗室內(nèi)部穩(wěn)定的微正壓狀態(tài)。
標(biāo)準(zhǔn)海上化驗室可以在今后的工程設(shè)計和建造過程中予以推廣應(yīng)用,它有以下優(yōu)勢:符合國際先進(jìn)的規(guī)范要求,實現(xiàn)真正意義上的微正壓變頻控制;在保持微正壓的情況下,既保持溫度穩(wěn)定,也能保持室內(nèi)空氣質(zhì)量;實現(xiàn)遠(yuǎn)距離安全控制;就地安全保護(hù);高防火等級;布局合理,功能實用;邏輯控制更加合理?!?/p>