论文部分内容阅读
摘要：本设计要点，讲述了海洋平台，一旦发生紧急情况，比如：火灾，危险气团侵入的情况下，人员临时避难，逃生的设计要点。
关键词：海洋平台；临时避难处所；TR单元
引言：
临时避难处所，用于海洋作业和生活平台的临时避难和逃生。一旦发生危险情况，比如火灾，危险气团的侵入，人员躲避在临时避难处所，一般设计避难时间为1小时。一旦发出弃船指令，人员快速逃离避难处所，进入救生艇；如果1小时内，处理好危险事故，临时避难处所，起到将船员保护在安全区域的作用。
1临时避难所设计要点
在服役于英国北海的海洋平台，都要求有临时避难处所，临时避难处所设计要点，主要有以下几点：
（1）临时避难处所的位置，和面积的要求。
（2）临时避难处所的防火要求。
（3）临时避难处所内的设施，主要是提供人员呼吸空气，以及照明的要求。
临时避难处所的位置，设计原则是，距救生艇距离最短，方便在发出弃船指令时，用最短的时间，船员登上救生艇。临时避难处所的面积要求，在平台上工作、生活的人员，每人1.5-3平方米。
临时避难处所的维护结构的要求如下：
（1）气密性，气密性要求为，在室内正压为50-75pa时，最大泄漏率为0.25次/小时。
（2）防爆要求，防冲击波的要求。
（3）整体必须是A60的防火级别，包括门、窗的级别。室内的天花板，内装舱壁，最
小的防火等级为B15。（A60的定义为：在60分钟内，不燃材料隔热，其背火一面的平均温度较初始温度升高不超过140℃，且在包括任何接头在内的任何一点的温度较初始温度升高不超过180℃，B15的定义为：不然材料在15分钟内，其背火一面的平均温度较初始温度升高不超过140℃，且在包括任何接头在内的任何一点的温度较初始温度升高不超过225℃。
服务于临时避难处所的风管，穿过临时避难处所舱壁的防火风闸，都必须是A60级别的气密防火风闸（fire and gas damper），穿过临时避难处所，但不服务于临时避难处所的风管，必须做成A60防火等级，或者在穿舱壁处，加A60级别的气密防火风闸（fire and gas damper），电缆，管子穿临时避难处所防火舱壁时，必须也做成A60防火等级。
（4）临时避难处所，整体要达到IP55的防水等级，即：防尘，不能完全防止尘埃进入壳内，但进尘量不足以影响的正常运行。防喷水，承受任何方向的喷水应无有害影响。
（5）与外界能保持联系，主要指对用无线电波，向其他船舶或者岸上，紧急求救。
（6）临时避难处所的人员的呼吸空气解决方案：临时避难处所内人员呼吸空气量，要求为：40L/min，合2.4m3/h。
新鮮空气的量，有两种来源，第一种为：储存在空气瓶内的的压缩空气，第二种为：室外空气经过过滤，提供的清洁的空气。
第一种，储存在压缩空气瓶内的压缩气体，优点是：能持续提供室内干净的空气，造价低。缺点是：空气瓶占用空间比较大，空气瓶内压缩空气的压力很大，一旦发生火灾时，受热容易爆炸。需配备相应的空气压缩机，为空气瓶充气。这种系统适用于面积较大的海上作业平台，生活平台上。
第二种，采用临时避难处所供风单元供风（TR unit），TR unit一般放置在平台的最高点处，当危险发生时，在最高点取干净的空气。优点是：能在发生危险时，从室外取空气，过滤掉空气当中的有害气体，使用面积小，低压系统，设备本身没有任何危险。缺点是：造价高，维护费用高，需要配备电池系统，有害气体过滤系统，一旦室外危险气体浓度超过极限值，系统停止工作，这个临时避难处所无法正常运行。这种系统适用于，对空间要求比较高的海上作业平台，和生活平台，目前已有HVAC厂家取得了船级社的形式认可证书，并有应用的工程应用实例。
（7）临时避难处所内所需的关键系统：
A.保证电力供应的电池系统。
B.与外界联系的无线电系统。
C.应急灯系统。
D.饮用水系统。
E.空调系统，保证人员可以承受的室内温度。
F.呼吸空气系统。
G.灭火系统。
H.必须具备的警报如下：
a.室内压力报警系统。
b.防火风闸的开、关操作以及显示系统。
c.室内H2S浓度监测系统。
d.室内CO2浓度检测系统。
e.火灾检测系统。
2储存压缩空气设计实例
临时避难处所，为3个餐厅，面积分别为：餐厅A：169m2，餐厅B：165m2，餐厅C：169m2。餐厅天花板高度为：2.4m，三个餐厅的体积为：
餐厅A：169X2.4=405.6m3
餐厅B：165X2.4=396 m3
餐厅C：169X2.4=405.6m3
临时避难处所总体积：V1=405.6+396+405.6=1207.2 m3
设计避难人数为400人。
临时避难处所设计躲避时间：1小时。
压缩空气瓶气体压力：Pa=300bar=30000000Pa。
大气压力：Pb=101325pa。
临时避难处所内，与外界的压差△P1= 50Pa。
临时避难处所的泄露率：a=0.25次/h。
压缩空气的预留安全系数：b= 5%。
V2为压缩空气瓶内，压缩空气的体积。
△P2为压缩空气瓶内的气体压力和外界空气的压力差。 常压下，临时避难处所内的空气，折算成压缩空气瓶的气体体积为：
V1*△P1=V2*△P2
V2= V1*△P1/△P2
=V1*△P1/（Pa-Pc）
=1207*（50）/（30000000-101375）
=0.00202m3
临时避难处所内的气体泄漏量，折算成压缩空气瓶的气体体积为：
V3= Vleak*Pc/Pa
=V1*T*a*Pc/Pa
=1207*1*0.25m3*101375Pa/30000000Pa
=1.0197m3
所需要的总的压缩空气瓶内气体的体积为：
Vtotal=1.0197+0.00202=1.02172m3
考虑到预留安全系数，所需要的压缩空气瓶内气体的体积为
Vfinal=Vtotal*（1+5%）=1.02172*1.05=1.072m3=1072L
所以临时避难处所要保证50pa的正压，需要的300bar的压缩空气量为1072L。每个空气瓶为50L，需要22个空气瓶。
临时避难处所內呼吸空气的验算：
1.安全的空气含氧量最低的浓度为18.5%。
2.在紧急情况下，每人最低需要的空气量为40L/min，合2400L/h，21%氧含量的空气进
入人体呼吸，16.5%氧含量的空气由人体呼出。人体消耗了5.5%的氧含量。
3.一个小时内，400人需要的氧气量为：400人x2400L/hx5.5%=52800L/h。
4.常压下1100L，300bar的压缩空气的，常压下的体积为：
1100Lx30000000Pa/101375Pa=325524L
5.临时避难处所以及压缩空气瓶内常压下的总空气含氧量为：
（1207000L（房间容积）+325524L（气瓶容积））x21%=1532524x21%=321830L。
一个小时后，氧气的含量为：
321830（总的氧气量）-52800（人呼吸掉的氧气量）=269030。
理论上氧气的浓度为：
269030/1207000=22.89%。
所以压缩空气瓶内的空气，可以满足人员呼吸的要求。
压缩空气的系统的原理图见附件。
关键词：海洋平台；临时避难处所；TR单元
引言：
临时避难处所，用于海洋作业和生活平台的临时避难和逃生。一旦发生危险情况，比如火灾，危险气团的侵入，人员躲避在临时避难处所，一般设计避难时间为1小时。一旦发出弃船指令，人员快速逃离避难处所，进入救生艇；如果1小时内，处理好危险事故，临时避难处所，起到将船员保护在安全区域的作用。
1临时避难所设计要点
在服役于英国北海的海洋平台，都要求有临时避难处所，临时避难处所设计要点，主要有以下几点：
（1）临时避难处所的位置，和面积的要求。
（2）临时避难处所的防火要求。
（3）临时避难处所内的设施，主要是提供人员呼吸空气，以及照明的要求。
临时避难处所的位置，设计原则是，距救生艇距离最短，方便在发出弃船指令时，用最短的时间，船员登上救生艇。临时避难处所的面积要求，在平台上工作、生活的人员，每人1.5-3平方米。
临时避难处所的维护结构的要求如下：
（1）气密性，气密性要求为，在室内正压为50-75pa时，最大泄漏率为0.25次/小时。
（2）防爆要求，防冲击波的要求。
（3）整体必须是A60的防火级别，包括门、窗的级别。室内的天花板，内装舱壁，最
小的防火等级为B15。（A60的定义为：在60分钟内，不燃材料隔热，其背火一面的平均温度较初始温度升高不超过140℃，且在包括任何接头在内的任何一点的温度较初始温度升高不超过180℃，B15的定义为：不然材料在15分钟内，其背火一面的平均温度较初始温度升高不超过140℃，且在包括任何接头在内的任何一点的温度较初始温度升高不超过225℃。
服务于临时避难处所的风管，穿过临时避难处所舱壁的防火风闸，都必须是A60级别的气密防火风闸（fire and gas damper），穿过临时避难处所，但不服务于临时避难处所的风管，必须做成A60防火等级，或者在穿舱壁处，加A60级别的气密防火风闸（fire and gas damper），电缆，管子穿临时避难处所防火舱壁时，必须也做成A60防火等级。
（4）临时避难处所，整体要达到IP55的防水等级，即：防尘，不能完全防止尘埃进入壳内，但进尘量不足以影响的正常运行。防喷水，承受任何方向的喷水应无有害影响。
（5）与外界能保持联系，主要指对用无线电波，向其他船舶或者岸上，紧急求救。
（6）临时避难处所的人员的呼吸空气解决方案：临时避难处所内人员呼吸空气量，要求为：40L/min，合2.4m3/h。
新鮮空气的量，有两种来源，第一种为：储存在空气瓶内的的压缩空气，第二种为：室外空气经过过滤，提供的清洁的空气。
第一种，储存在压缩空气瓶内的压缩气体，优点是：能持续提供室内干净的空气，造价低。缺点是：空气瓶占用空间比较大，空气瓶内压缩空气的压力很大，一旦发生火灾时，受热容易爆炸。需配备相应的空气压缩机，为空气瓶充气。这种系统适用于面积较大的海上作业平台，生活平台上。
第二种，采用临时避难处所供风单元供风（TR unit），TR unit一般放置在平台的最高点处，当危险发生时，在最高点取干净的空气。优点是：能在发生危险时，从室外取空气，过滤掉空气当中的有害气体，使用面积小，低压系统，设备本身没有任何危险。缺点是：造价高，维护费用高，需要配备电池系统，有害气体过滤系统，一旦室外危险气体浓度超过极限值，系统停止工作，这个临时避难处所无法正常运行。这种系统适用于，对空间要求比较高的海上作业平台，和生活平台，目前已有HVAC厂家取得了船级社的形式认可证书，并有应用的工程应用实例。
（7）临时避难处所内所需的关键系统：
A.保证电力供应的电池系统。
B.与外界联系的无线电系统。
C.应急灯系统。
D.饮用水系统。
E.空调系统，保证人员可以承受的室内温度。
F.呼吸空气系统。
G.灭火系统。
H.必须具备的警报如下：
a.室内压力报警系统。
b.防火风闸的开、关操作以及显示系统。
c.室内H2S浓度监测系统。
d.室内CO2浓度检测系统。
e.火灾检测系统。
2储存压缩空气设计实例
临时避难处所，为3个餐厅，面积分别为：餐厅A：169m2，餐厅B：165m2，餐厅C：169m2。餐厅天花板高度为：2.4m，三个餐厅的体积为：
餐厅A：169X2.4=405.6m3
餐厅B：165X2.4=396 m3
餐厅C：169X2.4=405.6m3
临时避难处所总体积：V1=405.6+396+405.6=1207.2 m3
设计避难人数为400人。
临时避难处所设计躲避时间：1小时。
压缩空气瓶气体压力：Pa=300bar=30000000Pa。
大气压力：Pb=101325pa。
临时避难处所内，与外界的压差△P1= 50Pa。
临时避难处所的泄露率：a=0.25次/h。
压缩空气的预留安全系数：b= 5%。
V2为压缩空气瓶内，压缩空气的体积。
△P2为压缩空气瓶内的气体压力和外界空气的压力差。 常压下，临时避难处所内的空气，折算成压缩空气瓶的气体体积为：
V1*△P1=V2*△P2
V2= V1*△P1/△P2
=V1*△P1/（Pa-Pc）
=1207*（50）/（30000000-101375）
=0.00202m3
临时避难处所内的气体泄漏量，折算成压缩空气瓶的气体体积为：
V3= Vleak*Pc/Pa
=V1*T*a*Pc/Pa
=1207*1*0.25m3*101375Pa/30000000Pa
=1.0197m3
所需要的总的压缩空气瓶内气体的体积为：
Vtotal=1.0197+0.00202=1.02172m3
考虑到预留安全系数，所需要的压缩空气瓶内气体的体积为
Vfinal=Vtotal*（1+5%）=1.02172*1.05=1.072m3=1072L
所以临时避难处所要保证50pa的正压，需要的300bar的压缩空气量为1072L。每个空气瓶为50L，需要22个空气瓶。
临时避难处所內呼吸空气的验算：
1.安全的空气含氧量最低的浓度为18.5%。
2.在紧急情况下，每人最低需要的空气量为40L/min，合2400L/h，21%氧含量的空气进
入人体呼吸，16.5%氧含量的空气由人体呼出。人体消耗了5.5%的氧含量。
3.一个小时内，400人需要的氧气量为：400人x2400L/hx5.5%=52800L/h。
4.常压下1100L，300bar的压缩空气的，常压下的体积为：
1100Lx30000000Pa/101375Pa=325524L
5.临时避难处所以及压缩空气瓶内常压下的总空气含氧量为：
（1207000L（房间容积）+325524L（气瓶容积））x21%=1532524x21%=321830L。
一个小时后，氧气的含量为：
321830（总的氧气量）-52800（人呼吸掉的氧气量）=269030。
理论上氧气的浓度为：
269030/1207000=22.89%。
所以压缩空气瓶内的空气，可以满足人员呼吸的要求。
压缩空气的系统的原理图见附件。