CN109720533A - 用于fpso的空气置换装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于FPSO的空气置换装置及其使用方法，空气置换装置包括用于设置在FPSO舱体内并以扩散段朝向舱体底部的文丘里式风筒、与舱体上开孔对应设置的防回风挡板；所述防回风挡板套设在所述文丘里式风筒的缩径段外周并用于固定在舱体开孔上；所述文丘里式风筒的入口段侧面设有空气进口，以虹吸方式驱使空气从所述文丘里式风筒的入口段开口进入，通过所述文丘里式风筒的缩径段和扩散段进入舱体内。本发明的空气置换装置，适用在FPSO维修作业中替代惰性发生器的空气模式，彻底改变了洗舱置换通风的流程，较于传统的惰气发生器空气模式的操作，将多舱隔离直接变化为作业舱的单舱隔离，节省大量作业时间。

Description

用于FPSO的空气置换装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及FPSO维修作业中的气体置换技术领域，尤其涉及一种用于FPSO的空气置换装置及其使用方法。

背景技术

海上FPSO(浮式储卸油装置)广泛应用在海洋石油开采处理作业现场，一般设置有若干货油舱，用于海上作业处理原油的临时储存。以一具体FPSO为例，该FPSO舱容量17万方，是单甲板、双底、双舷侧的双壳船体结构。主船体包括艏部(包括内转塔)、货舱区(包括工艺舱和污油舱)、机舱和尾部。货油舱区由10个货油舱，2个污油水舱，2个生产水舱，1个原油沉降舱，6对专用边压载水舱组成。

由于涉及到定期的5年循环检验以及不定期的舱内设备维修作业，FPSO面临大量的进舱作业，在FPSO货油舱等富含可燃气毒性气体的密闭空间中，人员进入油舱作业前，一般需要对油舱进行彻底的清洗，完全的隔离，通风，确保人员进入前的安全洗舱、惰化驱气(使用惰性气体驱除舱内的可燃气)、惰气发生器空气模式空气置换(使用惰气发生器的通风模式用新鲜空气置换舱内的惰性气体)、鼓风机空气通风等步骤，彻底安全地置换舱内的内有毒害气体，以到人员进入时气体安全要求，具体作业步骤如下描述：

第一步、洗舱作业。首先要将该舱室的剩余原油转驳至其他舱室，然后根据现场油舱实际情况，选择原油洗舱或者海水洗舱两种备选方式，一般作业时间在6-8小时左右；

第二步、惰化驱气作业。鉴于可燃气爆炸范围一般为5％至15％之间，在空气置换货油舱前，一般是需要使用惰性气体将货油舱的可燃气驱除至浓度在2％以下。FPSO设置有专门的惰气发生器以及惰气注入管线至每个货油舱，并且设有专用的透气管线用于货油舱的透气出气，驱气作业一般作业时间在24-48小时之间；

第三步、惰气发生器空气模式置换作业。第二步结束后，货油舱内基本充满了惰性气体，为避免惰性气体泄漏至舱外甲板，一般采用惰气发生器的空气模式，向货油舱注入新鲜空气，舱内的惰性气体通过透气管线以及透气桅排入大气。首先，在进行空气置换前，由于所有的油舱共用惰气注入管线，为避免空气进入其他货油舱，必需将其他货油舱进行隔离，洗一个舱就需要隔离其他9隔舱的惰气注入管线，每个舱至少需要5个隔离点和倒盲板作业，洗一个舱最少需进行45个隔离点的作业，大量的隔离点导致隔离作业时间需要6-8小时左右；其次，由于惰气注入管线的注入口及透气出口点分别在每个货油舱的顶部，对流效果差，导致置换的气体很难将底部的惰性气体充分置换，从而需要延长时间来充分置换，直到检测货油舱内的氧气含量大于18％，可燃气含量小于10％LEL，才可以进行下一步的开舱盖接入鼓风机进行通风作业，惰气发生器空气模式置换作业时间一般在48小时以上；

第四步、开舱盖连接文丘里式气动风机通风。第三步结束后，作业人员会先将作业舱进行单独的彻底的盲板隔离，隔离作业时间需要2小时左右，然后打开舱盖连接气动风机，在气动风机的尾端接入与货油舱同高的风筒，确保新鲜空气由货油舱底部进入，置换的气体通过透气管线进入到透气桅，直到货油舱内氧含量达到20.9％，其他有害气体测量值均为0，此段作业时间大概在6-12小时左右，此后在连续通风条件下，货油舱方可具备进舱前的基本条件。

针对上述通用的进舱作业前的几个作业步骤，主要存在以下几点缺陷：

第三步使用惰气发生器的空气模式置换货油舱内的惰性气体，由于所有的货油舱共用惰气注入管线，为避免空气进入其他货油舱，在置换作业前，需要将其他的货油舱进行倒8字盲板以及加插板进行相对安全的隔离，由于管线粗，一般尺寸在14-30寸之间，并且作业点比较多达近50个左右，工作量很大，现场作业存在一定的风险，且要准备足够的备用垫片。

在使用惰气发生器进行空气置换作业时间超过48小时，作业时间较长，由于货油舱在空气置换作业期间，会有大量的惰性气体和可燃气体排出，为了保障人员安全和现场作业安全，需要禁止现场的热工作业和限制其他的现场作业，生活楼的通风系统也要投入内循环，空气置换作业将严重影响正常的作业秩序和安全。

在鼓风机通风阶段，目前使用的风筒直径(缩径处约200mm)远小于大舱开孔直径(约500mm)，因此大舱开孔和风筒之间存在较大的空隙，这样就存在以下缺点：

1、鼓入的空气直接从间隙中返出，不能充分利用，降低风筒置换效率。以某设施大舱气体置换为例，大舱有两个直径500mm的开孔，作为鼓风机的进风口，而安装在开孔的风筒部分直径为200mm，那么空隙面积占整个开孔面积的84％，空气从间隙中返流的面积占到整个出气孔面积的42％，从而导致至少进风口至少42％的空气直接返流，没有参与到大舱气体置换；

2、舱内的原先存在的有毒有害气体会从间隙中溢出，使周围工作人员有吸入有毒害气体的危险，同时由于存在较大间隙，可能导致人员从间隙中坠落；

3、风筒固定不方便，可能导致风筒坠入大舱的风险；

4、风筒在使用过程中由于风速很快，易产生静电，而大舱开孔无专用防静电连接杆连接点，容易导致防静电连接杆脱落，产生安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种在FPSO维修作业中替代惰性发生器的空气模式的空气置换装置及该空气置换装置的使用方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种空气置换装置，包括用于设置在FPSO的舱体内并以扩散段朝向舱体底部的文丘里式风筒、与舱体上开孔对应设置的防回风挡板；所述防回风挡板套设在所述文丘里式风筒的缩径段外周并用于固定在舱体开孔上；

所述文丘里式风筒的入口段侧面设有空气进口，以虹吸方式驱使空气从所述文丘里式风筒的入口段开口进入，通过所述文丘里式风筒的缩径段和扩散段进入舱体内。

优选地，所述空气置换装置还包括用于连接该空气置换装置和舱体的防静电连接杆；

所述防静电连接杆设置在所述防回风挡板上。

优选地，所述防回风挡板上设有与所述开孔外周的法兰上螺栓孔对应的连接孔。

优选地，所述连接孔设有多个，沿所述防回风挡板的周向均匀间隔分布。

优选地，所述防回风挡板上设有至少一个定位柱；所述定位柱相对所述防回风挡板的表面垂直并平行所述文丘里式风筒的轴向，向所述文丘里式风筒的入口段方向延伸；

所述文丘里式风筒的入口段外周设有与所述定位柱配合的定位孔。

优选地，所述文丘里式风筒的入口段上设有径向向外凸出的环形定位部，所述定位部位于所述入口段的开口处外周；所述定位孔设置在所述定位部上。

优选地，所述防回风挡板可活动套设在所述文丘里式风筒的缩径段外周。

优选地，所述防回风挡板和所述文丘里式风筒的缩径段之间设有密封垫圈。

优选地，所述空气置换装置还包括至少一个把手；

所述把手设置在所述防回风挡板朝向所述文丘里式风筒的入口段的表面上并位于所述入口段的外围。

本发明还提供一种空气置换装置的使用方法，替换惰气发生器的空气模式，所述空气置换装置的使用方法包括如下步骤：

S1、将空气置换装置安装在FPSO的舱体的开孔处；所述空气置换装置的文丘里式风筒的扩散段朝向所述舱体的底部，所述空气置换装置的防回风挡板将文丘里式风筒和开孔之间的间隙封堵；

S2、通过所述文丘里式风筒的入口段侧面的空气进口向所述文丘里式风筒输入空气，以虹吸方式驱使空气从所述文丘里式风筒的入口段开口进入，通过所述文丘里式风筒的缩径段和扩散段进入所述舱体内；

S3、进入所述舱体内的空气驱使所述舱体内原有的惰气通过舱体顶部的出口输送至透气桅。

本发明的空气置换装置，适用在FPSO维修作业中替代惰性发生器的空气模式，彻底改变了洗舱置换通风的流程，较于传统的惰气发生器空气模式的操作，将多舱隔离直接变化为作业舱的单舱隔离，节省大量作业时间。

空气置换装置安装在舱体的开孔上，通过防回风挡板封堵了文丘里式风筒和开孔之间的间隙，防止鼓入舱体的空气从间隙中返流，让所有鼓入的空气对舱内的原有气体进行置换，让鼓入的空气100％参与气体置换，提高效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的空气置换装置的结构示意图；

图2是图1中防回风挡板的结构示意图；

图3是本发明一实施例的空气置换装置在舱体上的使用状态示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、2所示，本发明一实施例的空气置换装置，包括文丘里式风筒10以及防回风挡板20。

文丘里式风筒10用于设置在FPSO的舱体(如货油舱等)内。文丘里式风筒10包括依次相接的入口段11、缩径段12以及扩散段13。在舱体中，文丘里式风筒10以扩散段13朝向舱体的底部，从而可将外部的空气输送至舱体的底部，驱使舱体内原有的气体往上排出。

文丘里式风筒10的入口段11侧面设有空气进口14，空气进口14与文丘里式风筒10中轴向延伸的通道相连通，当少量的空气从空气进口14进入时，可产生虹吸效应，以虹吸方式驱使大量空气从文丘里式风筒10的入口段11开口进入，通过文丘里式风筒10的缩径段12和扩散段13进入舱体内。

防回风挡板20套设在文丘里式风筒10的缩径段12外周，用于固定在舱体开孔上，从而将整个空气置换装置安装在舱体内。防回风挡板20与舱体上开孔对应设置，从而可将文丘里式风筒10和开孔之间的间隙封堵，避免进入舱体内的空气返流。此外，将间隙封堵也防止作业人员从间隙中跌落。

防回风挡板20具有一定的厚度(如5mm厚)，以保证一定的强度，可以承载文丘里式风筒10的重量以及作用人员误踩踏重量。防回风挡板20采用金属材料制成，可以在使用过程中作为静电传导的导体。

具体地，防回风挡板20的外径可稍大于舱体开孔的内径，以便使用螺栓等紧固件将防回风挡板20锁紧在开孔处。舱体开孔外周设有法兰，在不需空气置换时，法兰用于与盲板连接将开孔封闭。对应法兰上的螺栓孔，防回风挡板20上设有与螺栓孔对应的连接孔21，通过螺栓等紧固件穿设在相连通的螺栓孔和连接孔21中，将防回风挡板20锁紧在开孔处，从而也将文丘里式风筒10固定在开孔内并悬空在舱体内上方。

对应法兰上的螺栓孔，连接孔21设有多个，沿防回风挡板20的周向均匀间隔分布。

防回风挡板20可以直接焊接固定在文丘里式风筒10的缩径段12外周，也可以可活动套设在文丘里式风筒10的缩径段12外周。对于可活动套设方式，防回风挡板20上穿入缩径段12的通孔直径会稍大于缩径段12的外径，因此为了使两者密封相接，防回风挡板20和文丘里式风筒10的缩径段12之间设有密封垫圈30。

另外，对于防回风挡板20在文丘里式风筒10上的可活动套设方式，方便防回风挡板20的拆装，也方便防回风挡板20的更换，从而空气置换装置可根据需要置换空气的舱体开孔的尺寸选择对应尺寸的防回风挡板20。

文丘里式风筒10上，入口段11可拆卸。安装防回风挡板20时，先将入口段11从缩径段12上拆卸，将防回风挡板20套到缩径段12上后再将入口段11装上。

为将防回风挡板20进行定位，防回风挡板20可上设有至少一个定位柱22。定位柱22相对防回风挡板20的表面垂直并平行文丘里式风筒10的轴向，向文丘里式风筒10的入口段11方向延伸。

文丘里式风筒10的入口段11外周设有与定位柱22配合的定位孔(未图示)。防回风挡板20套设到文丘里式风筒10后，入口段11通过其上的定位孔与定位柱22相配合，对防回风挡板20进行定位，可限制防回风挡板20的周向转动。

文丘里式风筒10的入口段11上设有径向向外(远离文丘里式风筒10中轴线方向)凸出的环形定位部15，定位部15位于入口段11的开口处外周。定位孔设置在定位部15上。定位孔可以是贯通设置在定位部15上的通孔，也可以是设置在定位部15周缘处的定位槽。

进一步地，本发明的空气置换装置还包括用于连接该空气置换装置和舱体的防静电连接杆40，作为防静电跨接线连接点，通过连接线连接在该防静电连接杆40和舱体的金属位置上，释放文丘里式风筒10高风速产生的静电。防静电连接杆40可通过焊接等方式设置在防回风挡板20上。

本发明的空气置换装置还包括至少一个把手50。把手50设置在防回风挡板20朝向文丘里式风筒10的入口段11的表面上并位于入口段11的外围，方便工作人员拆装空气置换装置。

把手50设置形式不限，如可以是图1所示的拱桥状，也可以是垂直在防回风挡板20上的柱状或板状结构等等。

本发明的空气置换装置适用在FPSO维修作业的洗舱置换通风中，替代惰性发生器的空气模式，取消惰气发生器的运行，减少了因惰气发生器运行的能源消耗。参考图1、3，本发明的空气置换装置的使用方法可包括如下步骤：

S1、将空气置换装置安装在FPSO的舱体2(如货油舱)的开孔3处。

开孔位于舱体2的顶部。安装时，将空气置换装置的防回风挡板20配合在开孔3的法兰上，并用螺栓将两者锁固在一起。空气置换装置的文丘里式风筒10的扩散段11朝向舱体2的底部，入口段11可位于开孔3可用于接入空气。防回风挡板20将文丘里式风筒10和开孔3之间的间隙封堵，确保流入的空气100％进入舱体2底部。

与此同时，FPSO上其他无关的舱体不需隔离，减少很多的隔离和倒盲板作业，降低了劳动强度，同时减少了很多隔离作业时间和安全风险。

S2、通过文丘里式风筒10的入口段11侧面的空气进口14向文丘里式风筒10输入(或鼓入)空气，空气从空气进口14进入产生虹吸效应，以虹吸方式驱使空气从文丘里式风筒10的入口段11开口进入，通过文丘里式风筒10的缩径段12和扩散段13进入舱体2内。

其中，空气进口14的空气为少量(如20％)，通过虹吸驱使大量(如80％)的空气从入口段11开口进入。

S3、进入舱体2内的空气驱使舱体2内原有的惰气通过舱体2顶部的出口4输送至透气桅。

使用本发明的空气置换装置在对一个17000立方米容积的大舱进行空气置换时，将大舱中氧含量从3％上升到20.9％合格时，由原来惰性发生器的空气模式所需要时间约48h缩短为12h，节省了大量时间，效率大幅度提升。

本发明的空气置换装置不仅适用于货油舱，还可用于其他的大舱、压载舱、锅炉、分离器等场所。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于FPSO的空气置换装置，其特征在于，包括用于设置在FPSO的舱体内并以扩散段（13）朝向舱体底部的文丘里式风筒（10）、与舱体上开孔对应设置的防回风挡板（20）；所述防回风挡板（20）套设在所述文丘里式风筒（10）的缩径段（12）外周并用于固定在舱体开孔上；

所述文丘里式风筒（10）的入口段侧面设有空气进口（14），以虹吸方式驱使空气从所述文丘里式风筒（10）的入口段（11）开口进入，通过所述文丘里式风筒（10）的缩径段（12）和扩散段（13）进入舱体内。

2.根据权利要求1所述的空气置换装置，其特征在于，所述空气置换装置还包括用于连接该空气置换装置和舱体的防静电连接杆（40）；

所述防静电连接杆（40）设置在所述防回风挡板（20）上。

3.根据权利要求1所述的空气置换装置，其特征在于，所述防回风挡板（20）上设有与所述开孔外周的法兰上螺栓孔对应的连接孔（21）。

4.根据权利要求3所述的空气置换装置，其特征在于，所述连接孔（21）设有多个，沿所述防回风挡板（20）的周向均匀间隔分布。

5.根据权利要求1所述的空气置换装置，其特征在于，所述防回风挡板（20）上设有至少一个定位柱（22）；所述定位柱（22）相对所述防回风挡板（20）的表面垂直并平行所述文丘里式风筒（10）的轴向，向所述文丘里式风筒（10）的入口段（11）方向延伸；

所述文丘里式风筒（10）的入口段（11）外周设有与所述定位柱（22）配合的定位孔。

6.根据权利要求5所述的空气置换装置，其特征在于，所述文丘里式风筒（10）的入口段（11）上设有径向向外凸出的环形定位部（15），所述定位部（15）位于所述入口段（11）的开口处外周；所述定位孔设置在所述定位部（15）上。

7.根据权利要求1所述的空气置换装置，其特征在于，所述防回风挡板（20）可活动套设在所述文丘里式风筒（10）的缩径段（12）外周。

8.根据权利要求6所述的空气置换装置，其特征在于，所述防回风挡板（20）和所述文丘里式风筒（10）的缩径段（12）之间设有密封垫圈（30）。

9.根据权利要求1-8任一项所述的空气置换装置，其特征在于，所述空气置换装置还包括至少一个把手（50）；

所述把手（50）设置在所述防回风挡板（20）朝向所述文丘里式风筒（10）的入口段（11）的表面上并位于所述入口段（11）的外围。

10.一种权利要求1-9所述的空气置换装置的使用方法，其特征在于，替换惰气发生器的空气模式，所述空气置换装置的使用方法包括如下步骤：

S1、将空气置换装置安装在FPSO的舱体的开孔处；所述空气置换装置的文丘里式风筒（10）的扩散段（13）朝向所述舱体的底部，所述空气置换装置的防回风挡板（20）将文丘里式风筒（10）和开孔之间的间隙封堵；

S2、通过所述文丘里式风筒（10）的入口段侧面的空气进口向所述文丘里式风筒（10）输入空气，以虹吸方式驱使空气从所述文丘里式风筒（10）的入口段（11）开口进入，通过所述文丘里式风筒（10）的缩径段（12）和扩散段（13）进入所述舱体内；

S3、进入所述舱体内的空气驱使所述舱体内原有的惰气通过舱体顶部的出口输送至透气桅。