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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。