專利名稱：海水和消防用水的聯(lián)合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可選擇地為海上和陸上的工廠、設(shè)施和船只提供 海水和消防用水的安全可靠系統(tǒng)。尤其是除了在海上和陸上的煉油廠 以外，本發(fā)明涉及一種石油和/或天然氣開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的工廠和設(shè)施的消防 用水和海水聯(lián)合系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于石油和/天然氣開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的海上設(shè)施來(lái)說(shuō)，需要海水用于不同
的目的，例如各種制冷，制備淡水，動(dòng)力消耗以及HVAC，其中制冷 可以是來(lái)冷卻發(fā)電機(jī)，冷卻推進(jìn)器，進(jìn)行鉆井冷卻和生活用制冷等， 動(dòng)力消耗例如是沖洗和攪拌泥漿(mud mixing)。此外為了保證安全， 還需要消防用水(firewater)系統(tǒng)。
通常，海水系統(tǒng)和消防用水系統(tǒng)是分離的系統(tǒng)，在船上設(shè)施上具 有分離的泵和輸送管路。傳統(tǒng)的海水系統(tǒng)具有多余的泵送能力，泵站 包括可通過(guò)共用結(jié)構(gòu)操作的兩個(gè)或多個(gè)泵。這些泵通常位于一個(gè)泵站 內(nèi)并具有一個(gè)連接到頂部甲板、共用主管路和分配系統(tǒng)的共用上升管。
傳統(tǒng)的消防用水系統(tǒng)具有兩個(gè)泵站，每一泵站均具有通過(guò)共用結(jié) 構(gòu)操作的兩個(gè)或多個(gè)泵。在消防用水系統(tǒng)中，設(shè)有用于每個(gè)泵站的分 離上升管。這兩個(gè)泵站將水輸送到環(huán)形主管路中，從而將水輸送到不 同的消防用水設(shè)備上，例如軟管絞盤，消防栓，灑水系統(tǒng)等。
陸上的煉油設(shè)施和天然氣冶煉設(shè)施或多或少地和海上基礎(chǔ)系統(tǒng)一 樣對(duì)海水和消防用水也具有相同的需要，通常都設(shè)有如上所述的分離 的海水系統(tǒng)和消防用水系統(tǒng)。
但是，上迷傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較笨重而且占用空間比較大。此外，海 水系統(tǒng)通常是以連續(xù)的模式運(yùn)行，而消防用水系統(tǒng)則根據(jù)需求啟動(dòng)， 或用于測(cè)試。因此，消防用水泵根據(jù)需求而啟動(dòng)，但會(huì)導(dǎo)致所熟知的
泵啟動(dòng)問(wèn)題，例如產(chǎn)生啟動(dòng)故障。此外，如果在泵啟動(dòng)之前，和消耗 設(shè)施相連的閥門打開(kāi)，將上述系統(tǒng)排水，則水擊效應(yīng)也是一個(gè)眾所周 知的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種新型的系統(tǒng)，更易于操作，比現(xiàn) 有技術(shù)中的系統(tǒng)更加低廉，同時(shí)至少和現(xiàn)有的系統(tǒng)一樣安全或更加安 全。此外，還有一個(gè)目的就是提供一種可以比現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)具有 更高實(shí)用性的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種海水和消防用水的聯(lián)合系統(tǒng)，其特征在 于，上述系統(tǒng)包括兩個(gè)或多個(gè)泵站，每一個(gè)上述泵站均包括兩個(gè)或多 個(gè)泵，每一泵站均和分離的分配頭相連，用于海水和消防用水分配， 其中發(fā)電機(jī)制冷、推進(jìn)器冷卻和消防用水監(jiān)視器等必要耗水應(yīng)用均和 兩個(gè)或多個(gè)分離的分配頭相連，而非必要耗水應(yīng)用均和分配頭之一相 連。通過(guò)設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)和分離分配頭相連的分離泵站，就為消防用 水和海水系統(tǒng)提供了額外的設(shè)施。而且，將必要耗水應(yīng)用連接到兩個(gè) 或多個(gè)分配頭上，就可以給必要的使用者輸送足夠的水。
最好是，上述系統(tǒng)包括兩個(gè)泵站，每個(gè)泵站以及與其相連的分配 頭均具有等于或大于包括消防用水在內(nèi)的必要耗水應(yīng)用所需的設(shè)計(jì)能 力，將必要的海水和消防用水耗水應(yīng)用和兩個(gè)分離的分配頭相連，從 而提供足夠的供水，即使分配頭和/或泵站之一嚴(yán)重?fù)p壞之后也能提供 供水。每一分離泵站及其相連的分配頭均具有等于必要耗水應(yīng)用總設(shè) 計(jì)能力的設(shè)計(jì)能力的這種雙系統(tǒng)正常情況下足以使故障保險(xiǎn)系統(tǒng)滿足 自身的需要以及滿足許可單位和/或船級(jí)社的要求。
優(yōu)選的是，在緊急情況下消防用水和必要的海水耗水應(yīng)用可以得 到優(yōu)先，并通過(guò)分組閥從分配頭斷開(kāi)非必要的耗水應(yīng)用。在緊急情況 下，通過(guò)斷開(kāi)一些非必要的耗水應(yīng)用，消防用水系統(tǒng)得以優(yōu)先，因此 能夠防止壓力降低和保持對(duì)必要耗水應(yīng)用的輸送能力。
而且，還優(yōu)選的是，在分配頭之一的壓力下降之后，截止閥可以 防止海水從必要的海水和消防用水應(yīng)用中回流。
如果沒(méi)有設(shè)置截止閥，則分配頭之一因嚴(yán)重泄漏或泵故障而產(chǎn)生 的壓降就會(huì)導(dǎo)致海水經(jīng)由必要的耗水應(yīng)用而泄漏到系統(tǒng)中損壞的部分 中。
優(yōu)選是，上述分組閥為高可靠性閥門。在上述斷開(kāi)或分組操作時(shí) 需要高可靠性閥門或可選擇兩個(gè)或多個(gè)串聯(lián)連接的閥門來(lái)保證所需的 可靠性。
本發(fā)明的海水和消防用水系統(tǒng)包括很少的零件并相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù) 中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。這就減小了所需的占地空間和系統(tǒng)的重量。此 外，本發(fā)明的系統(tǒng)可以將潛在的泄漏點(diǎn)數(shù)量降為最少，例如浮動(dòng)結(jié)構(gòu) 的殼體穿透情況。
當(dāng)從海水模式轉(zhuǎn)換為消防用水模式時(shí)，由于消防用水的工作泵優(yōu) 先地連續(xù)運(yùn)行，所以在緊急情況下仍可以立即獲得所需的消防用水量 和壓力。
附圖筒述
圖l是說(shuō)明本發(fā)明中海水和消防用水系統(tǒng)的原理圖。 優(yōu)選實(shí)施例詳述


圖1示出了本發(fā)明中海上或船上設(shè)施的海水和消防用水的聯(lián)合系 統(tǒng)1的原理。在陸上設(shè)施中，對(duì)本發(fā)明不是很重要的次要改變也是必 要的和/或所需的。
上述系統(tǒng)包括兩個(gè)泵站2，在傳統(tǒng)的消防用水系統(tǒng)中彼此相分離。 最好是，泵站中的一個(gè)位于船只或設(shè)備的右舷側(cè)，另一個(gè)位于左舷 (port)側(cè)。兩個(gè)泵站均包括兩個(gè)或多個(gè)泵3。通常如圖1所示，兩 個(gè)泵站均包括兩個(gè)相同的泵3。而且，在維修過(guò)程中或者在待機(jī)備用 模式中，每一泵站還可以具有一個(gè)或多個(gè)額外的泵。
每一泵3均和進(jìn)水管路4相連，從海里引入海水。每一進(jìn)水管路 4均受進(jìn)水閥5控制。在一個(gè)泵站中泵的輸出被收集到一個(gè)上升管6 內(nèi)，并從該泵站輸送到船只或設(shè)備的頂側(cè)。每一上升管6均和分離的 專用分配頭(distribution header) 7相連。陸上i殳施可以不需要該上 升管6。因此，該上升管對(duì)本發(fā)明并不是必要的。此外，還可以根據(jù)
需要或其他原因?yàn)槊總€(gè)泵提供一個(gè)上升管。
多個(gè)分配管路15， 16， 17， 18， 19， 20和上述分配頭7相連，以 從每一分配頭7將海水分配到如上所述的預(yù)期應(yīng)用中。
在管路18中， 一些非必要的應(yīng)用，例如制備淡水，沖洗和泥漿攪 拌等可以分別被分組閥9所關(guān)閉，而根據(jù)需要將海水導(dǎo)引到必要的應(yīng) 用中。此外，測(cè)試管路17自身具有閥門10，設(shè)置在兩個(gè)分配頭上， 以用于實(shí)時(shí)測(cè)試水流以及分配頭和泵站之一的性能。
在兩個(gè)分配頭7上設(shè)置著壓力開(kāi)關(guān)8。如果一個(gè)分配頭上的壓力 因故障或海水消耗量過(guò)大而下降，這些泵就會(huì)被調(diào)節(jié)和/或備用泵啟 動(dòng)。
諸如發(fā)電機(jī)冷卻，推進(jìn)器制冷以及消防用水監(jiān)視器等必要應(yīng)用均 和兩個(gè)分配頭相連，以保證從任一個(gè)分配頭的供給。除了管路16用于 監(jiān)視器/消防雨淋以外，分配頭供水的必要應(yīng)用實(shí)例發(fā)電機(jī)11和推進(jìn) 器12。上述必要應(yīng)用設(shè)有未示出的截止閥，以防在分配頭之一的壓力 下降時(shí)海水通過(guò)例如發(fā)電機(jī)這些必要應(yīng)用產(chǎn)生損耗。
上述消防用水系統(tǒng)在管路16上提供有來(lái)自兩個(gè)分配頭7的消防用 水，因此即使分配頭7之一，上升管6之一或者泵站2之一發(fā)生損壞， 也能提供一個(gè)額外的系統(tǒng)來(lái)輸送消防用水。
在緊急情況下，上述消防用水系統(tǒng)將被啟動(dòng)，分組閥9控制著分 配管路，將上述應(yīng)用切斷，而上述泵具有優(yōu)先權(quán)，繼續(xù)它們的操作， 用于消防用水系統(tǒng)和上述必要應(yīng)用。可以通過(guò)未示出的具有通孔的旁 路從分配頭處供給緊急鉆井用海水。
這種額外的設(shè)計(jì)原則可以保證即使在泵、泵站或者分配頭中的任 一個(gè)受損以后仍有足夠的消防用水和海水的能力。在正常的操作過(guò)程 中，泵站中的兩個(gè)泵均可以在降低容量(reduced capacity )情況下運(yùn) 行。或者，兩個(gè)泵可以以100。/。的容積運(yùn)行，而另外兩個(gè)則處于待機(jī) 備用模式。備用的消防用水泵可以根據(jù)需要啟動(dòng)，例如在分配頭的壓 力降低時(shí)。因此在正常運(yùn)行中，多數(shù)泵故障將會(huì)被發(fā)現(xiàn)。此外，避免 了在緊急情況下啟動(dòng)泵，而此時(shí)泵有可能因故障不能啟動(dòng)。而且在正
常運(yùn)行過(guò)程中和/或在特定測(cè)試程序中，泵還可以在泵之間交替變化的 高負(fù)載或滿負(fù)載條件下進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于單獨(dú)的故障(左弦側(cè)或者右弦 側(cè)的分配管路破裂)，也可以從另一側(cè)的另一分配系統(tǒng)中向所有的必 要應(yīng)用供給海水。因此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)為海水和消防用水提供了一種 聯(lián)合的額外系統(tǒng)，避免了對(duì)分離的額外消防用水系統(tǒng)的需求，降低了 成本、設(shè)備的重量和對(duì)船只或平臺(tái)的復(fù)雜性要求。
但是，對(duì)分配頭很重要的是日常維護(hù)和/或保養(yǎng)，以避免因通常偶
然因素典型的火災(zāi)、爆炸或機(jī)械沖擊等對(duì)兩個(gè)分配頭的損傷。
還很有利的是上迷泵均可以連續(xù)運(yùn)行，因而就可以避免傳統(tǒng)的消 防用水泵在緊急情況下啟動(dòng)的問(wèn)題。而且，由于消防用水系統(tǒng)時(shí)刻處 于加壓狀態(tài)并等待需求，所以能夠避免系統(tǒng)排水和水擊效應(yīng)的問(wèn)題。 由于供給分配頭共用于海水系統(tǒng)和消防用水系統(tǒng)，所以在分配頭內(nèi)的 連續(xù)水流有利于提高霜凍防護(hù)。
作為 一種防污措施，可以在海水和消防用水系統(tǒng)中加入次氯酸鹽。 由于將次氯酸鹽注射到上述工作的泵中，所以本發(fā)明所述的聯(lián)合系統(tǒng) 可以減少注射點(diǎn)的數(shù)量，同時(shí)又可以改善注射的控制。處于待機(jī)備用 模式的泵可以利用次氯酸鹽溶液來(lái)沖洗。 實(shí)例
本發(fā)明設(shè)計(jì)了 一種示意性的用于海上平臺(tái)的海水和消防用水的聯(lián) 合系統(tǒng)，這種海水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力為2800m3/h，以用于發(fā)電機(jī)/推進(jìn)器 制冷，生活用制冷，鉆井冷卻，制備淡水以及HVAC等各種用途。消 防用水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力為2370m"h，其中1200m3/h用于覆蓋鉆臺(tái)的8 個(gè)監(jiān)視器，余下的在緊急關(guān)閉情況下用于發(fā)電機(jī)、推進(jìn)器制冷和鉆井 冷卻。
上述兩個(gè)泵站中一個(gè)位于左弦側(cè)，另一個(gè)位于右弦側(cè)，這兩個(gè)都 具有兩個(gè)相同的泵，每一在12bar的壓差下又具有1400m3/h的體積流 量，在主甲板處具有9bar的壓力。
在正常運(yùn)行過(guò)程中，例如將海水提供給各種應(yīng)用，每一泵站均具 有輸送整個(gè)耗水量的能力。因此，這些泵以50%的性能操作就能從每
一泵站提供50%的供水消耗。在其中一個(gè)泵站產(chǎn)生故障時(shí)，可以將另 一個(gè)泵站的負(fù)載增大到100%，從而提供正常運(yùn)行所需的用水。
在正常運(yùn)行過(guò)程中，海水系統(tǒng)是相同的消防用水備用系統(tǒng)。該消 防用水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力為2370m3/h，在正常操作中消防用水系統(tǒng)的每 一泵站中的泵均以設(shè)計(jì)能力的60%運(yùn)行。
系統(tǒng)可靠性
對(duì)這些系統(tǒng)所做的可利用性評(píng)估測(cè)試表明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的系 統(tǒng)，這種解決方案為消防用水系統(tǒng)提供了等效的、甚至是更好的應(yīng)用。
有一些關(guān)鍵的方面對(duì)上述聯(lián)合系統(tǒng)是必須要考慮的。用于切斷生 活耗水的海水供應(yīng)上述分組閥9是很重要的。海水用于沖洗/泥漿攪拌 /制備淡水，并經(jīng)由具有驅(qū)動(dòng)截止(actuated block)閥的分離分配頭供 給，而且還有可供選擇的旁路用于在緊急情況下供給鉆井應(yīng)用。為了 減小產(chǎn)生故障的可能性，使其降為最低，這些閥門應(yīng)該帶有來(lái)自 F&G/ESD模式的高可靠性信號(hào)和來(lái)自于CAP/其他系統(tǒng)的額外冗余 "固定線路"，還應(yīng)設(shè)有一些螺線管，其中每一個(gè)都應(yīng)為高可靠性形式， 或者還可以選擇兩個(gè)或多個(gè)閥串聯(lián)連接，從而提高切斷管路的可靠性。 隨后，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)可以彌補(bǔ)分組閥帶來(lái)的不可利用性(由于 泵已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以不需要啟動(dòng)泵/電源)。關(guān)于分組閥需求(沒(méi)有閥/ 螺線管/邏輯線路)的詳細(xì)內(nèi)容在這里沒(méi)有敘述，是因?yàn)閷?duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō) 并不重要。
對(duì)于分組閥的選擇，本領(lǐng)域技術(shù)人員相信采用高可靠性類型的閥 門不僅非?？煽?，而且還可以快速地以低"水擊，，效應(yīng)進(jìn)行切斷操作。
權(quán)利要求
1、一種海水和消防用水的聯(lián)合系統(tǒng)，其特征在于，上述系統(tǒng)包括兩個(gè)或多個(gè)泵站(2)，每一個(gè)上述泵站均包括兩個(gè)或多個(gè)泵(3)，每一泵站(2)均和分離的分配頭(7)相連，用于海水和消防用水分配，其中如發(fā)電機(jī)冷卻、推進(jìn)器冷卻和消防用水監(jiān)視器等必要耗水應(yīng)用和兩個(gè)或多個(gè)分離的分配頭(7)相連，而非必要耗水應(yīng)用和分配頭(7)之一相連。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述系統(tǒng)包括兩個(gè)泵 站(2)，每個(gè)泵站(2)以及與其相連的分配頭的容量等于或大于包 括消防用水在內(nèi)的必要耗水應(yīng)用的設(shè)計(jì)負(fù)載。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，在緊急情況下可 以通過(guò)分組閥(9)從分配頭斷開(kāi)非必要的耗水應(yīng)用，使消防用水和必 要的海水耗水應(yīng)用可以得到優(yōu)先。
4、 如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，在分配頭之 一的壓力下降之后，截止閥可以防止水從必要的海水和消防用水應(yīng)用 中回流。
5、 如權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其特征在于，上述分組閥(9) 為高可靠性閥門。
6、 如權(quán)利要求1-5中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 每一個(gè)泵站(2)的每個(gè)泵(3)均和共用提升管(riser) (6)相連， 該提升管通向?qū)?yīng)的分配頭(7)。
全文摘要
一種海水和消防用水的聯(lián)合系統(tǒng)，其特征在于，上述系統(tǒng)包括兩個(gè)或多個(gè)泵站(2)，每一個(gè)上述泵站均包括兩個(gè)或多個(gè)泵(3)，每一泵站(2)均和分離的分配頭(7)相連，用于海水和消防用水分配，其中發(fā)電機(jī)制冷、推進(jìn)器冷卻和消防用水監(jiān)視器等必要耗水應(yīng)用均和兩個(gè)或多個(gè)分離的分配頭(7)相連，而非必要耗水應(yīng)用均和分配頭(7)之一相連。
文檔編號(hào)A62C3/10GK101384305SQ200780005653
公開(kāi)日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月15日
發(fā)明者E·德拉格, J·E·阿斯潘維克 申請(qǐng)人:阿克工程及技術(shù)股份公司