CN101384305B - 海水和消防用水的联合系统 - Google Patents

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Abstract

一种海水和消防用水的联合系统，其特征在于，上述系统包括两个或多个泵站(2)，每一个上述泵站均包括两个或多个泵(3)，每一泵站(2)均和分离的分配头(7)相连，用于海水和消防用水分配，其中发电机制冷、推进器冷却和消防用水监视器等必要消耗装置均和两个或多个分离的分配头(7)相连，而非必要消耗装置均和分配头(7)之一相连。

Description

海水和消防用水的联合系统
技术领域
本发明涉及一种可选择地为海上和陆上的工厂、设施和船只提供海水和消防用水的安全可靠系统。尤其是除了在海上和陆上的炼油厂以外，本发明涉及一种石油和/或天然气开发生产的工厂和设施的消防用水和海水联合系统。
背景技术
对于石油和/天然气开发生产的海上设施来说，需要海水用于不同的目的，例如各种制冷，制备淡水，动力消耗以及HVAC，其中制冷可以是来冷却发电机，冷却推进器，进行钻井冷却和生活用制冷等，动力消耗例如是冲洗和搅拌泥浆(mud mixing)。此外为了保证安全，还需要消防用水(firewater)系统。
通常，海水系统和消防用水系统是分离的系统，在船上设施上具有分离的泵和输送管路。传统的海水系统具有多余的泵送能力，泵站包括可通过共用结构操作的两个或多个泵。这些泵通常位于一个泵站内并具有一个连接到顶部甲板、共用主管路和分配系统的共用上升管。
传统的消防用水系统具有两个泵站，每一泵站均具有通过共用结构操作的两个或多个泵。在消防用水系统中，设有用于每个泵站的分离上升管。这两个泵站将水输送到环形主管路中，从而将水输送到不同的消防用水设备上，例如软管绞盘，消防栓，洒水系统等。
陆上的炼油设施和天然气冶炼设施或多或少地和海上基础系统一样对海水和消防用水也具有相同的需要，通常都设有如上所述的分离的海水系统和消防用水系统。
但是，上述传统的结构比较笨重而且占用空间比较大。此外，海水系统通常是以连续的模式运行，而消防用水系统则根据需求启动，或用于测试。因此，消防用水泵根据需求而启动，但会导致所熟知的泵启动问题，例如产生启动故障。此外，如果在泵启动之前，和消耗设施相连的阀门打开，将上述系统排水，则水击效应也是一个众所周知的难题。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种新型的系统，更易于操作，比现有技术中的系统更加低廉，同时至少和现有的系统一样安全或更加安全。此外，还有一个目的就是提供一种可以比现有技术中的系统具有更高实用性的系统。
根据本发明，提供了一种海水和消防用水的联合系统，其特征在于，上述系统包括两个或多个泵站，每一个上述泵站均包括两个或多个泵，每一泵站均和分离的分配头相连，用于海水和消防用水分配，其中发电机制冷、推进器冷却和消防用水监视器等必要消耗装置均和两个或多个分离的分配头相连，而非必要消耗装置均和分配头之一相连。通过设置两个或多个和分离分配头相连的分离泵站，就为消防用水和海水系统提供了额外的设施。而且，将必要消耗装置连接到两个或多个分配头上，就可以给必要的使用者输送足够的水。
最好是，上述系统包括两个泵站，每个泵站以及与其相连的分配头均具有等于或大于包括消防用水在内的必要消耗装置所需的设计能力。将必要的海水和消防用水消耗装置和两个分离的分配头相连，从而提供足够的供水，即使分配头和/或泵站之一严重损坏之后也能提供供水。每一分离泵站及其相连的分配头均具有等于必要消耗装置总设计能力的设计能力的这种双系统正常情况下足以使故障保险系统满足自身的需要以及满足许可单位和/或船级社的要求。
优选的是，在紧急情况下消防用水和必要的海水消耗装置可以得到优先，并通过分组阀从分配头断开非必要的消耗装置。在紧急情况下，通过断开一些非必要的消耗装置，消防用水系统得以优先，因此能够防止压力降低和保持对必要消耗装置的输送能力。
而且，还优选的是，在分配头之一的压力下降之后，截止阀可以防止海水从必要的海水和消防用水消耗装置中回流。
如果没有设置截止阀，则分配头之一因严重泄漏或泵故障而产生的压降就会导致海水经由必要的消耗装置而泄漏到系统中损坏的部分中。
优选是，上述分组阀为高可靠性阀门。在上述断开或分组操作时需要高可靠性阀门或可选择两个或多个串联连接的阀门来保证所需的可靠性。
本发明的海水和消防用水系统包括很少的零件并相对于现有技术中的系统结构更简单。这就减小了所需的占地空间和系统的重量。此外，本发明的系统可以将潜在的泄漏点数量降为最少，例如浮动结构的壳体穿透情况。
当从海水模式转换为消防用水模式时，由于消防用水的工作泵优先地连续运行，所以在紧急情况下仍可以立即获得所需的消防用水量和压力。
附图简述
图1是说明本发明中海水和消防用水系统的原理图。
优选实施例详述
图1示出了本发明中海上或船上设施的海水和消防用水的联合系统1的原理。在陆上设施中，对本发明不是很重要的次要改变也是必要的和/或所需的。
上述系统包括两个泵站2，在传统的消防用水系统中彼此相分离。最好是，泵站中的一个位于船只或设备的右舷侧，另一个位于左舷(port)侧。两个泵站均包括两个或多个泵3。通常如图1所示，两个泵站均包括两个相同的泵3。而且，在维修过程中或者在待机备用模式中，每一泵站还可以具有一个或多个额外的泵。
每一泵3均和进水管路4相连，从海里引入海水。每一进水管路4均受进水阀5控制。在一个泵站中泵的输出被收集到一个上升管6内，并从该泵站输送到船只或设备的顶侧。每一上升管6均和分离的专用分配头(distribution header)7相连。陆上设施可以不需要该上升管6。因此，该上升管对本发明并不是必要的。此外，还可以根据需要或其他原因为每个泵提供一个上升管。
多个分配管路15，16，17，18，19，20和上述分配头7相连，以从每一分配头7将海水分配到如上所述的预期应用中。
在管路18中，一些非必要的消耗装置，例如制备淡水，冲洗和泥浆搅拌等可以分别被分组阀9所关闭，而根据需要将海水导引到必要的消耗装置中。此外，测试管路17自身具有阀门10，设置在两个分配头上，以用于实时测试水流以及分配头和泵站之一的性能。
在两个分配头7上设置着压力开关8。如果一个分配头上的压力因故障或海水消耗量过大而下降，这些泵就会被调节和/或备用泵启动。
诸如发电机冷却，推进器制冷以及消防用水监视器等必要消耗装置均和两个分配头相连，以保证从任一个分配头的供给。除了管路16用于监视器/消防雨淋以外，由两个分配头供水的必要消耗装置实例为发电机11和推进器12。上述必要消耗装置设有未示出的截止阀，以防在分配头之一的压力下降时海水通过例如发电机这些必要消耗装置产生损耗。
上述消防用水系统在管路16上提供有来自两个分配头7的消防用水，因此即使分配头7之一，上升管6之一或者泵站2之一发生损坏，也能提供一个额外的系统来输送消防用水。
在紧急情况下，上述消防用水系统将被启动，控制着通向应用消耗装置的管路的分组阀9被关闭，而上述泵继续它们的操作，优先用于消防用水系统和上述必要消耗装置。可以通过未示出的具有通孔的旁路从分配头处供给紧急钻井用海水。
这种额外的设计原则可以保证即使在泵、泵站或者分配头中的任一个受损以后仍有足够的消防用水和海水的能力。在正常的操作过程中，泵站中的两个泵均可以在降低容量(reduced capacity)情况下运行。或者，两个泵可以以100％的容积运行，而另外两个则处于待机备用模式。备用的消防用水泵可以根据需要启动，例如在分配头的压力降低时。因此在正常运行中，多数泵故障将会被发现。此外，避免了在紧急情况下启动泵，而此时泵有可能因故障不能启动。而且在正常运行过程中和/或在特定测试程序中，泵还可以在泵之间交替变化的高负载或满负载条件下进行测试。对于单独的故障(左弦侧或者右弦侧的分配管路破裂)，也可以从另一侧的另一分配系统中向所有的必要用户供给海水。因此，本发明的设计为海水和消防用水提供了一种联合的额外系统，避免了对分离的额外消防用水系统的需求，降低了成本、设备的重量和对船只或平台的复杂性要求。
但是，对分配头很重要的是日常维护和/或保养，以避免因通常偶然因素：典型的火灾、爆炸或机械冲击等对两个分配头的损伤。
还很有利的是上述泵均可以连续运行，因而就可以避免传统的消防用水泵在紧急情况下启动的问题。而且，由于消防用水系统时刻处于加压状态并等待需求，所以能够避免系统排水和水击效应的问题。由于供给分配头共用于海水系统和消防用水系统，所以在分配头内的连续水流有利于提高霜冻防护。
作为一种防污措施，可以在海水和消防用水系统中加入次氯酸盐。由于将次氯酸盐注射到上述工作的泵中，所以本发明所述的联合系统可以减少注射点的数量，同时又可以改善注射的控制。处于待机备用模式的泵可以利用次氯酸盐溶液来冲洗。
实例
本发明设计了一种示意性的用于海上平台的海水和消防用水的联合系统。这种海水系统的设计能力为2800m3/h，以用于发电机/推进器制冷，生活用制冷，钻井冷却，制备淡水以及HVAC等各种用途。消防用水系统的设计能力为2370m3/h，其中1200m3/h用于覆盖钻台的8个监视器，余下的在紧急关闭情况下用于发电机、推进器制冷和钻井冷却。
上述两个泵站中一个位于左弦侧，另一个位于右弦侧，这两个都具有两个相同的泵，每一在12bar的压差下又具有1400m3/h的体积流量，在主甲板处具有9bar的压力。
在正常运行过程中，例如将海水提供给各种消耗装置，每一泵站均具有输送整个耗水量的能力。因此，这些泵以50％的性能操作就能从每一泵站提供50％的供水消耗。在其中一个泵站产生故障时，可以将另一个泵站的负载增大到100％，从而提供正常运行所需的用水。
在正常运行过程中，海水系统是相同的消防用水备用系统。该消防用水系统的设计能力为2370m3/h，在正常操作中消防用水系统的每一泵站中的泵均以设计能力的60％运行。
系统可靠性
对这些系统所做的可利用性评估测试表明相对于现有技术中的系统，这种解决方案为消防用水系统提供了等效的、甚至是更好的有效性。
有一些关键的方面对上述联合系统是必须要考虑的。用于切断生活耗水的海水供应上述分组阀9是很重要的。海水用于冲洗/泥浆搅拌/制备淡水，并经由具有驱动截止(actuated block)阀的分离分配头供给，而且还有可供选择的旁路用于在紧急情况下供给钻井应用。为了减小产生故障的可能性，使其降为最低，这些阀门应该带有来自F&G/ESD模式的高可靠性信号和来自于CAP/其他系统的额外冗余“固定线路”，还应设有一些螺线管，其中每一个都应为高可靠性形式，或者还可以选择两个或多个阀串联连接，从而提高切断管路的可靠性。随后，系统连续运行的优点可以弥补分组阀带来的不可利用性(由于泵已经运转，所以不需要启动泵/电源)。关于分组阀需求(没有阀/螺线管/逻辑线路)的详细内容在这里没有叙述，是因为对本发明来说并不重要。
对于分组阀的选择，本领域技术人员相信采用高可靠性类型的阀门不仅非常可靠，而且还可以快速地以低“水击”效应进行切断操作。

Claims (7)

1.一种海水和消防用水的联合系统，其特征在于，所述系统包括两个或多个泵站(2)，每一个所述泵站均包括两个或多个泵(3)，每一泵站(2)均和分离的分配头(7)相连，用于海水和消防用水的分配，其中必要消耗装置和两个或多个分离的分配头(7)相连，而非必要消耗装置和分配头(7)之一相连。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括两个泵站(2)，每个泵站(2)以及与其相连的分配头的容量等于或大于包括消防用水在内的必要消耗装置的设计负载。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在紧急情况下能通过分组阀(9)从分配头断开非必要消耗装置，使消防用水和必要的海水消耗装置得到优先。
4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在分配头之一的压力下降之后，截止阀可以防止水从必要的海水和消防用水消耗装置中回流。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述分组阀(9)为高可靠性阀门。
6.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，每一个泵站(2)的每个泵(3)均和共用提升管(6)相连，该提升管通向对应的分配头(7)。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述必要消耗装置为发电机冷却、推进器冷却和消防用水监视器。
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