自升式海洋平台机舱通风系统设计【毕业论文】

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本科毕业论文（20届）自升式海洋平台机舱通风系统设计专业：船舶与海洋工程1本科毕业论文目录1 本科毕业论文目录目录摘要11.绪论11.1海洋钻井平台概述11.2国内外海洋平台发展及现状11.3本次设计平台的介绍21.3.1平台型式及任务21.3.2平台的用途及适用范围21.3.3平台的设计环境条件及设计标准（50年一遇）31.3.4机舱布置31.4机舱通风系统设计的必要性31.5通风系统分类41.6机舱通风方式61.7本次设计的主要内容62.机舱通风系统设计组成72.1机舱通风系统设计步骤72.2机舱通风装置的组成72.2.1菌形通风筒72.2.2通风管路通舱管件172.2.3风雨密关闭装置192.2.4防火风闸193.机舱通风量的计算及风量分配193.1机舱通风量计算方法193.1.1按换气次数计算193.1.2按设备散热量计算203.1.3按燃烧所需的空气量计算203.1.4按主机功率估算213.1.5按柴油机机舱规范计算213.2机舱通风量计算283.3机舱通风量的分配284.机舱通风布置304.1发电机舱通风布置305.风管的布置和风机选型315.1风管的布置原则315.2风道材料325.3风管尺寸的确定和风管阻力的计算325.4风道送风口和排风口形式345.5风机选型355.6电动机的选择要点376.发电机舱通风装置371 本科毕业论文目录7.通风系统噪声控制387.1通风系统噪声源387.2风管噪声校核38设计总结1致谢词1[参考文献]1附译文11 本科毕业论文摘要自升式海洋平台机舱通风系统设计摘要由于能源的紧缺，人们开始将目光投向了广袤的海洋，而海上进行油气开采作业必须要建立相应的平台，自升式海洋钻井平台是由一个上层平台和数个能够升降的桩腿所组成的海上平台。我国拥有广阔的海域，其中渤海、南海等海域更是拥有大量的油气，对自升式海洋平台的研究有利于完善现有的技术水平，而对于机舱的通风系统的优化设计也是不可或缺的一个重要部分。机舱部分是海洋钻井平台动力设备及辅助机械运作和轮机人员进行工作的场所。通风系统设计是海洋钻井平台设计的重要组成。机舱通风是为了给机械设备和舱室内的人员一个良好的工作环境，在机舱内建立并维持适宜的环境条件(温度、湿度、空气流速、清洁度和空气成份等)，其直接关系着海洋钻井平台能否正常工作。该设计首先是通过大量的计算公式完成机舱通风量的计算和机舱通风量的分配，本过程是通风系统设计的重要环节，直接影响到通风效果的好坏。接着是通风系统布置图的绘制。然后，确定风管的尺寸和风管阻力的计算。最后，完成风机选型并做风管风速和阻力以及噪声的校核。[关键词]机舱通风；自升式海洋平台；通风量；风管；噪声Designoftheengineroom’sVentilation1 本科毕业论文摘要SystemForthejack-UpmarinePlatform[Abstract]Becauseoftheenergyshortage,peoplegettofocustheirattentiononthevastocean.Buttheworkofoffshoreoilandgasproductionneedthecorrespondingplatform,andthejack-upmarineplatformismadeupofanupperplatformandseveralspudlegs.Ourcountryhasbroadseaareas,andtherehaveabundantnaturalresourceslikeoilandgas,suchastheBohaiSea,theSouthChinaSeaandsoon.Thereserchofthejack-upmarineplatformisinfavourofperfectingtheexistingtechnologylevel.Andtheengineroom'sventilationsystemoptimaldesignisanimportantpartofit.Theventilatorofengineroomprovideagoodworkingenvironmentforboththemechanicalequipmentandtheworker.Tomaintainaproperenvironmentalconditionsintheengineroom(temperature,humidity,airflowrate,Cleanlinessfactor,componentsofairandsoon)isdirectlyrelatedtothenormaloperationofthejack-upmarineplatform.firstly,Thispaperfirstlyfinishedthecalculationandallocationofengineroom’sventilationwithalargenumberofformulas.Itisanimportantpartofventilationsystem’sdesignwhichcaninfluencetheventilationeffectdirectly.Afterthat,itisthelayoutdrawingofventilationsystem.Thenistodeterminethesizeandtocalculatetheresistanceoftheairconduit’s.Finally,finishtheselectionofthefansandchecktheairconduit’swindspeed,resistanceandnoisepollution.[KeyWords]engineroom’sventilation；jack-upmarineplatform；ventilationrate；airconduit;noise1本科毕业论文正文1 本科毕业论文正文1.绪论1.1海洋钻井平台概述在工业占国家经济主导地位的今天，石油、天然气是世界各国极其重要的能源和战略物资。其在工农业生产、国防建设以及人们的日常生活中扮演着至关重要的角色。现今，世界各国主要通过海洋钻井平台在海上寻找石油、天燃气。因此，海洋钻井平台的设计与世界各国的石油，天燃气产业密切相关。关系到各国工业经济的提升。海洋钻井平台是集油田勘探、油气处理、发电、供热、原油产品储存和外输、人员居住于一体的综合性海洋工程装备，是实施海底油气勘探和开采的工作基地。海洋钻井平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，其所处的海洋环境又十分复杂和恶劣，台风、海浪、海流、海冰、和潮汐还有海底地震这些都对平台的安全构成了严重的威胁。同时，由于海洋环境腐蚀、海生物附着、地基土冲刷和基础动力软化、缺陷损伤扩大以及疲劳损伤累积等因素都将能导致平台结构构件和整体抗力的逐渐衰减，影响平台结构的服役安全性和耐久性。所以，海洋平台的设计与制造只有在一个国家的综合工业水平整体提高与进步的基础上才能完成。海洋平台的分类：（1）按运动方式可分为固定式与移动式两大类海洋平台（2）按使用功能的不同可分为钻井平台、生产平台、生活平台、储油平台、近海平台等。1.2国内外海洋平台发展及现状中国的海洋工业开始于60年代末期，最早的海洋石油开发起步于渤海湾地区，该地区典型水深约为200 本科毕业论文正文m。到了80年代末期，在南中国海的联合勘探和生产开始在100m左右水深的范围内进行，直到现在，我国的油气勘探和开发工作还没能突破400m水深。近年来，石油、石油化工装备工业以我国石油和石油化工工业为依托，取得了长足的发展。尤其是近年来世界各国对石油能源开发的重视和原油价格的飚升，更是极大拉动了国内海上平台设备制造业的需求和发展。我国目前已具有设计和建造浅海固定式采油平台的能力，中国海洋石油总公司已设计建造水深5m以内的固定式采油平台40多座，中国石油天然气总公司建成5m以内的固定式采油平台10余座。在塘沽、深圳、胜利、湛江等地有4个固定平台建造基地。目前国内与国外相比主要差距在于：一是国内只能设计建造浅水水域的平台，而国外海洋平台工作水深已达300～3000m；二是建造筒型基础采油平台的技术还没有过关；三是还不能设计、建造多功能、结构简便的轻型采油平台。国际上海上钻井平台的第一个建造高峰期出现在上世纪70年代中期，第二个高峰期出现在上世纪80年代初，目前正在进入新一轮高峰期。主要表现在以下三个方面：（1）在建钻井平台数量大、增长快。新建钻井平台数量增加的主要原因：一是现有的钻井平台大部分已服役了20～30年，需要更新换代；二是各石油公司对未来海上钻井市场前景看好，纷纷投资建造新钻井平台。（2）新建钻井平台交货期延长。考虑到自升式钻井平台的建造周期一般为2年左右，而半潜式钻井平台的建造周期一般为3年。由于钻井平台制造商的订单增多，导致新订单的交货期更长。（3）新建钻井平台造价上涨。海上油气勘探开发具有高技术、高投入和高风险的特点，随着钻井平台的不断现代化，其造价总体呈增长趋势。1.3本次设计平台的介绍1.3.1平台型式及任务该平台是一艘三桩腿自升式工程支持辅助平台，钢质非自航，由平台主体、桩腿、升降系统三部分组成。平台主体为箱形结构，平面形状接近三角形，带有滑移梁系统。平台设三根圆柱形桩腿（带桩靴），艉二艏一，采用电动齿轮齿条升降系统。平台的主要任务是在水深40m（含天文潮和风暴潮）范围内的渤海湾海域进行工程辅助支持作业。1.3.2平台的用途及适用范围1、本平台适用于5000m（φ114mm钻杆）深度内的石油钻探作业，具备钻井、固井和辅助试油等能力，但本次建造，钻机暂时不考虑安装。2、作业范围：渤海湾地区水深3.5(海图水深)～40m（含天文潮和风暴潮）内泥砂质或淤泥质海域。0 本科毕业论文正文3、平台为无冰区作业。1.3.3平台的设计环境条件及设计标准（50年一遇）1、作业水深：≤40米（含天文潮和风暴潮）2、设计温度：大气设计温度-10℃～40℃最低海水设计温度-2℃最大相对湿度95％（+20℃时）3、正常作业：设计风速36m/s；设计波高7.5m，周期9.6s4、风暴自存：设计风速51.5m/s设计波高9.3m，周期9.6s5、迁航：航区：近海航区设计风速36m/s（完整稳性，近程拖航）设计风速51.5m/s（完整稳性，远程拖航）设计风速25.8m/s（破舱稳性）6、海流：2.5节7、升降、预压状态：设计风速13m/s，波高1米1.3.4机舱布置机舱布置有四台主发电机组，其中三台为常用，另一台为备用，在工程支持状态下启用4台,容量约为1200kw，1500rpm,3ΦAC600V50Hz。1.4机舱通风系统设计的必要性机舱部分是海洋钻井平台动力设备及辅助机械运作和轮机人员进行工作的场所，机舱通风状况的好坏直接关系到了机械设备的正常运作和轮机人员的工作。平台机舱内柴油机的环境状况是指柴油机运行现场的大气压、环境温度、相对湿度和中冷器冷却介质进口温度。ISO3046/1—0 本科毕业论文正文1986规定无限航区的船舶柴油机的标准环境状况是大气压力100kPa，环境温度318K，相对湿度60%，中冷器冷却介质的进口温度305K。由于机舱内的环境状况会影响柴油机气缸内的实际空气量，且随着机舱供风的变化，机舱内的气压、温度、湿度都会发生变化，进入气缸内的空气量就会不同，从而使柴油机的工况受到影响。机舱内高温会使空气密度减小，对转速产生很大影响。机舱内低温会使空气的密度增大，最高燃烧压力升高，有的机型为了减少环境温度对进气量的影响，根据环境温度反向控制扫气温度，使进入气缸的空气量保持相对稳定的值。所以，海洋钻井平台的主机对环境温度都有一定的要求，如:SULZERRIA—T柴油机规定的增压器前的空气进口温度范围是45～50℃，中冷器的冷却水进口温度不低于25℃。在海洋钻井平台机舱中，自动化设备要求的环境温度是:机舱及主控制站0～+55℃，安装在有发热部件的柜(箱、台)内的电子设备，在工作过程中应能承受最高+70℃的温度而不失效。自动化设备对湿度的要求是:温度达到400℃时，相对湿度为95～100%，温度高于40℃时，相对湿度为70%。仪表的精度和灵敏度也会随着温度的变化而不同。当环境温度超过仪表的有效温度范围时，有的仪表就可能不能正常工作。平台机舱中的环境条件是由温度、湿度以及油气等有害气体的含量构成的，空气中的粉尘、有害气体以及高温高湿等都会对机舱工作人员的身体构成危害。由于海洋钻井平台机舱内的相对湿度一般不高，这里仅分析一下直接受机舱内余热影响的机舱环境条件以及周围设备的表面温度对人体生理的影响。正常人的体温一般在36.5～37℃，如果气温的变化超过人体体温调节的极限，人体将产生一系列的生理变化，如由过热引起的大量出汗，水盐代谢失调，体温调节失调，最后导致高温中暑，一般气温控制在15～20℃之间最适宜人体的工作。1.5通风系统分类1.通风系统分类（1）按用途分：①居住、生活舱室通风：包括居住舱室、餐厅、会议室、厨房及浴室、厕所等处所。②机、炉舱等工作舱室通风：包括主机舱、辅机舱、锅炉舱与净油机间等处所。③货物舱通风等。（2）按通风形式分：①自然通风：利用空气热压原理，自然地形成空气流动，加上自然风压促使空气流动的通风方式。②压力通风：利用动力驱动通风机，造成空气的交换与循环的通风方式。③封闭式空气净化通风：主要用于潜艇等特殊舰船中，装置构造复杂，造价很高，民船上不采用。（3）按风管内风速或风压分：①通风管主管风速：在10m/s以下为低速通风；在10m/s～20m/s为中速通风；在20m/s以上为高速通风。0 本科毕业论文正文②通风主管风压：在392Pa以下为低压通风；在392Pa～980Pa为中压通风；在980Pa以上为高压通风。2.通风系统设计步骤（1）根据各舱室的要求或换气次数计算出各舱室、各处所需要的通风量。（2）确定通风机及其他设备位置。布置各处的送风或吸风口，并组成一个或几个送风或排风系统。（3）根据上述两点，绘制系统管路线图或透视图，并在图上标注出各管段内的已知风量、管段长度、管段编号。再根据已知风量，求出其他管段内的风量和必要的总风量。（4）根据风道的种类（低速、高速）、性质（主风道、支风道、水平风道、垂直风道）以及对噪声要求等条件选定风速。（5）根据风量和设定的风速，计算出风道断面尺寸，计算出的断面尺寸与标准尺寸不相符时，要重新拟定风速，使其符合标准尺寸。矩形风管可由当量直径换算得出，其尺寸应符合船舶标准。（6）计算风道阻力（沿程阻力和局部阻力），并使各并联管路之间的阻力差值不超过允许值（一般为10%）。当差值超过允许值时，要重新调整风道的断面尺寸，或调整弯头的曲率半径来平衡，也可加调风门进行调节。（7）计算出最不利一段的风道阻力，加之设备阻力，并考虑风量与阻力的安全系数，进而确定风机型号和电动机的功率。再根据产品样本定出通风机的型号、规格等。3.船舶通风系统设计要求（1）设计条件：外界空气温度+35℃。（2）遵守有关规范：①应满足各船级社船舶入级与建造规范中有关对通风系统的要求。②海洋客轮应符合《国际海上人命安全公约》有关防火的规定。（3）系统设计注意事项：①系统尽量分得多一些，每个系统的风量少一些，这样风管就可以小些，便于安装，风压也不需很大。居住舱室通风系统（包括空调）的风量一般不要超过9000m3/h。②有空气污染的舱室，如病室、化学试验室等，抽风量应大于进风量。在空调系统中，这些舱室不得回风。③0 本科毕业论文正文甲板上风帽的位置应与甲板布置相互协调，舱室内风管和出风口的布置应与舱室布置相互协调。④通风机的位置应便于检修并不易传播噪声。⑤新鲜空气进风口应尽量远离高温或污浊空气的排出口。1.6机舱通风方式机舱的通风方式：（1）机械送风和机械抽风；（2）机械送风和自然排风；（3）机械抽风和自然进风；（4）自然进风和自然排风各舱室通风方式的选择须根据具体舱室的通风要求及有关规范、规则、和公约的要求而定。CCS规范和1993年IMOMSC(MaritimeSafetyCouncil)通函601号《机舱防火》推荐分油机设独立封闭舱室，设自闭式钢质门。对该舱室要求独立的送抽风系统，风量可按散热风量计算和换气20次，两者中取大值。机舱通风机供风时，由烟囱风口排出。机舱还需设排风风机，一般是设可逆转风机兼供风及排风用，风机的布置应注意防止海水浸入。当排气不能通过烟囱或排风口排出时，应另设抽风机。抽风系统的设计应维持机舱内稍微有正压，通常不超过50Pa。1.7本次设计的主要内容海洋钻井平台机舱通风的主要作用是使机舱内具有适宜的环境条件(温度、湿度、空气流速、清洁度和空气成份等)以保证柴油机、锅炉燃烧所必须的空气量，同时也是改善工作人员的劳动和卫生条件，使其具有良好的工作环境。机舱通风装置应完成以下功能：(1)为主柴油机、发电柴油机、锅炉提供足够的空气量。(2)冷却主、辅机等设备的散热，控制机舱温度以维持机炉舱内良好的工作环境。(3)将机舱内的油气和可能的有害气体排出。(4)排除机舱内滞留的油气以防爆炸和火灾。通过本次设计使海洋钻井平台机舱部分的机械设备和工作人员能够在适宜的环境中正常的运转和工作。2.机舱通风系统设计组成2.1机舱通风系统设计步骤（1）确定机舱所需的通风量0 本科毕业论文正文机舱总通风量即为机舱最大设计通风量。（2）进行流量分配，绘出系统的布置图机舱通风量的分配要满足机舱的总体换气效果和各处所需要的通风量要求，并要协调好这两方面的关系。(3)风管尺寸的确定和风管阻力的计算风道的总阻力包括沿程摩擦阻力和局部阻力。(4)风机选型当机舱通风采用机械送风时，通常由2～4台等压、等风量的送风机完成。(5)校核风管风速和阻力，选择最经济的风管尺寸，减少系统的阻力(6)校核风管噪声2.2机舱通风装置的组成机舱通风装置由进气与排气通风装置组成。进气通风装置由进气栅(风帽)、防火挡板、轴流风机、风管、送风口和调节风门等组成。排风装置由排风口、排风机、排气栅(风帽)及防火挡板等组成。2.2.1菌形通风筒菌形通风筒简介（1）菌形通风筒（帽）类型分为：带围板的通风筒A，B型和不带围板的通风帽C，D型。（2）A，B，C型的结构型式是具有风雨密盖的活动式通风帽。D型的结构型式是固定式通风帽。（3）通径范围：A型150—350，B型400—900，C型400—900，D型400—1200菌形通风筒型式及主要尺寸图表（1）A型通风筒型式及主要尺寸图表：0 本科毕业论文正文图2-1A型通风筒结构1—风帽；2—密封填料；3—制动螺钉；4—防鼠、防虫网；5—螺杆；6—风筒围板；7—手柄表2-1A型通风筒尺寸mm0 本科毕业论文正文公称通径DD1HH1Ldt重量kg15015025010040250T245-左86410.820020032011050250T245-左86412.325025039012565300T306-左86516.330030047013575300T306-左96519.835035054015090350T366-左96526.7注：1．通风筒重量不包括风筒围板的重量。2．风筒围板高度h距甲板大于900mm时，应加装支撑肘板。3．按有关船规要求，t值由选用者决定。（2）B型通风筒型式及主要尺寸图表：0 本科毕业论文正文图2-2B型通风筒结构1—手轮；2—风帽；3—螺杆；4—密封填料；5—风雨密盖；6—防鼠、放虫网；7—风筒围板；8—指示棒；9—套管；10—压注油杯注：风筒围板高度h距甲板大于900mm时，应加装支撑肘板。表2-2B型通风筒尺寸mm0 本科毕业论文正文公称DD1D2HH1dt重量直径海船江船kg400400710280350105T366-左10598.1450450800280375105T366-左105124.2500500890320405105T406-左106148550550980320435105T406-左106167.66006001060320470120T406-左1061716506501150320500120T406-左1062107007001240320520120T406-左106224.97507501320320540120T406-左1072598008001410320560140T406-左107290.88508501500320580140T406-左1073229009001580360600140T448-左107357.4注：通风筒重量计算不包括风筒围板的重量。（3）C型通风筒型式及主要尺寸图表：0 本科毕业论文正文图2-3C型通风筒结构1—手轮；2—风帽；3—螺杆；4—密封填料；5—风雨密盖；6—防鼠、防虫网；7—风筒；8—指示棒；9—套管；10—压注油杯。注：通风帽法兰按轴流风机法兰尺寸要求制造表2-3C型通风筒尺寸mm0 本科毕业论文正文公称DD1D2HH1H2dt重量直径海船江船海船江船400400710280350105250T366-左65113117.8450450800280375105250T366-左65142.6147.4500500890320405105250T406-左85179169550550980320435105300T406-左86207198.16006001060320470120300T406-左86222.6213.87007001240320520120300T406-左86274263.68008001410320560140350T406-左86359340.59009001580360600140350T406-左86434.3420.7100010001760360640140350T448-左88529.6529.6110011001930360680140350T448-左88601601120012002100360720140350T448-左88689.4689.40 本科毕业论文正文（4）D型通风筒型式及主要尺寸图表：图2-4D型通风筒结构1—风帽；2—防鼠、放虫网；3—风筒注：通风帽法兰按轴流风机法兰尺寸要求制造。0 本科毕业论文正文表2-4D型通风筒尺寸mm公称DD1HH1H2t重量kg通径海船江船海船江船400400710350105210658173.84504508003751052106598.796.850050089040510521085122114.655055098043510525085147140.5600600106047012025086169.4162.3700700124052012025086217.5209800800141056014030086299287.390090015806001403008633432010001000176064014030088401.6401.611001100193068014030088496.4496.4120012002100720140300885925920 本科毕业论文正文菌形通风筒主要材料表2-5菌形通风筒主要材料表序号名称材料牌号标准号1风帽A级GB700-79A32风筒A级GB700-79A33防鼠防虫网1Cr18Ni9TiGB1220-754风雨密盖A级GB700-79A35螺杆H62YB457-716手轮HT15-33GB976-677密封填料橡胶8指示棒A3GB700-79菌形通风筒注意事项：（1）当风雨密盖关闭时，风筒边缘应均匀压入密封填料，连续接触压印宽度B≥1/2tmm。（2）通风帽安装后风帽及风雨密盖应开启，转动灵活，转动部分应涂中性润滑油脂。（3）通风帽及操作手轮及附件，不允许有毛刺，外型应匀整表面无明显缺陷。（4）通风帽及附件应作除锈处理（酸洗、喷丸或手工）除去几乎所有氧化皮，锈及其他污染，经清理后应达到Ab2级要求（CB＊3092—81《船体除锈》）。（5）通风帽制成后应先涂底漆一度，装船后再涂底漆一度，面漆一度。（6）A、B、C型通风帽船上安装后，应对风筒与水密盖填料接触处作密性冲水试验，其水压2kgf/cm20 本科毕业论文正文,冲水试验最大距离1.5m,冲水口径不得小于￠16mm,冲水试验后检查表面以无水珠或水渍为合格。2.2.2通风管路通舱管件（1）通风管路通舱管件的类型：A型即圆形通风管件，公称通径Dg分别有80mm、100mm、125mm、150mm、175mm、200mm、250mm。B型即矩形通风管件，公称通径Dg分别有150mm、175mm、200mm、250mm、300mm、350mm、400mm。（2）A型通舱管件的型式和基本尺寸图表：图2-5A型通舱管件结构0 本科毕业论文正文表2-6A型通舱管件尺寸mm公称通径d管路法兰D0D2螺钉孔数重量kgDgDD1L=200L=280808613511614019042.73.210010615513616021063.13.812513118016118523563.94.615015620518621026064.35.217518123021123528584.96.320020625523626031085.56.5250256305286310360127.59.4(3)B型通舱管件的型式和基本尺寸图：图2-6B型通舱管件结构0 本科毕业论文正文2.2.3风雨密关闭装置通风系统的外部进风口和排出口应该设有效的风雨密关闭装置。在开敞的干舷甲板和后升高甲板以及在距离首垂线0.25L以前的开敞的上层建筑甲板上的通风筒，其围板高出甲板以上4.5m和在距首垂线0.25L以后的开敞的上层建筑甲板上的通风筒，其围板高出甲板以上2.3m，均不必装设关闭装置。2.2.4防火风闸防火风闸是通风系统中的重要附件，其作用是限制火灾的蔓延。防火风闸分为制动防火风闸（易熔金属元件，当温度升高至74℃时，自动关闭）、手动防火风闸、以及既可就地手动操作又可集中遥控的电动防火风闸和气动防火风闸。应根据不同的要求选择相适应的风闸。表2-7防火风闸板的厚度风管直径D/mm风管截面积A/m2防火闸板厚度t/mmD200A0.034200800A>0.5083.机舱通风量的计算及风量分配3.1机舱通风量计算方法3.1.1按换气次数计算可根据有无集控室在换气次数每小时25～40次范围内选取。通风量=其中—换气次数—机舱容积0 本科毕业论文正文3.1.2按设备散热量计算=+(m3/h)式中：—主机工作场所余热计算因数—主机每单位功率每小时散热量，(kJ/h·kW)—主机功率，kW—工作场所与舱外空气的温度差，取5～8℃对于低速柴油机=230~285(kJ/h·kW)；=0.5对于高速柴油机=114~170(kJ/h·kW)；=0.65对于汽轮机=170~230(kJ/h·kW)；=1.0—锅炉工作场所余热因数。锅炉与工作地区有隔屏时=0.5，无隔屏时=1—锅炉受热面散热量。火管锅炉=l090(kJ/h·m2)，水管锅炉=840(kJ/h·m2)—锅炉受热面积，m2—工作场所与舱外空气的温度差，取8~10℃3.1.3按燃烧所需的空气量计算柴油机燃烧所需的空气量=(m3/h)式中：—连续最大功率时的燃料消耗率（kg/kW·h）—每公斤燃料完全燃烧时所需的空气量(约12m3/kg)—过量空气系数，对于大型低速二冲程柴油机=3～3.6，对于中速四冲程柴油机=1.5～2；—柴油机连续最大功率(kW)。锅炉所需的空气量=(m3/h)式中：—过量空气系数=1.30 本科毕业论文正文—每公斤燃料完全燃烧时所需的空气量（38℃时约12.1m3/kg）；—余量系数，=1.15；—燃料消耗量(kg/h)；所需通风总量=+(m3/h)3.1.4按主机功率估算对于具有结合机、炉舱的船舶，通风量约7.4～8.0(m3/kW·h)。3.1.5按柴油机机舱规范计算计入最大设计通风量，其中为燃烧消耗空气量的主要设备有柴油主机；·柴油主机；·柴油发电机；·锅炉。计入最大设计通风量，其中为排除散发热量的主要设备有；·柴油主机；·柴油发电机；·锅炉及其它热交换设备；·交流发电机(空气冷却式)；·电器设备；·排热气管；·热箱柜；·其它散热设备。燃烧所需的总空气量（1）燃烧所需的总空气量按下面公式计算：=++式中：—燃烧所需的总空气流量，m3/s；—主柴油机燃烧所需的空气流量，m3/s；—辅柴油机燃烧所需的空气流量，m3/s；—锅炉燃烧所需的空气流量，m3/s；0 本科毕业论文正文(1)主机燃烧所需的空气量按下面公式计算：=式中：—主柴油机燃烧所需的空气量，m3/s；—主柴油机最大持续功率时的轴功率，kW；—柴油机单位功率燃烧所需的空气量，kg/(kW·s)。当数据没规定时，则按下列数值计算：二冲程柴油机的=0.0025kg/(kg/kW·s)，四冲程柴油机=0.0020kg/(kg/kw·s)—空气密度，为1.13kg/m3(空气温度为35℃，相对湿度为70%和气压为103.1kPa)（2）辅柴油机燃烧所需的空气量按下面公式计算：=式中：—辅柴油机燃烧所需的空气量，m3/s；—辅柴油机最大持续功率时的轴功率，kW；—柴油机单位功率燃烧所需的空气量，(kg/kW·s)，数值同上规定；—空气密度，为1.13kg/m3（3）锅炉燃烧所需的空气量按下面公式计算：=式中：—锅炉燃烧所需的空气量，m3/s—蒸汽总耗用量，kg/s—每公斤蒸汽的的燃油消耗量kg/kg，当值没有规定时，取=0.079kg/kg—每公斤燃油燃烧所需的空气量kg/kg，当值没有规定时，取=16.8kg/kg—空气密度，为l.13kg/m3。排除散热量所需的通风量0 本科毕业论文正文排出散热量所需的总通风量按下面公式计算。-0.4（-式中：—排出散热量所需的总通风量，m3/s—主柴油机散热量，kW—辅柴油机散热量，kW—锅炉和其它热交换器的散热量，kW一蒸汽与凝水管系的散热量，kW—空气冷却式交流发电机的散热量，kW—电器设备的散热量，kW—排气管系的散热量，kW—热箱柜的散热量，kW—其它设备的散热量，kW—主柴油机燃烧所需的空气量，m3/s—辅柴油机燃烧所需的空气量，m3/s—锅炉燃烧所需的空气量，m3/s—空气密度，为l.13kg/m3—空气定压比热容，为1.0lkJ/(kg·k)—机舱内的平均温升，为12.5k散热量计算（1）主柴油机的散热量主柴油机的散热量按下面公式计算:式中：—主柴油机散热量，kW；0 本科毕业论文正文—主柴油机最大持续功率时的轴功率，kW；—柴油机热损失，%。（2）辅柴油机散热量辅柴油散热量按下面公式计算：式中：—辅柴油机的散热量，kW；—辅柴油机最大持续功率时的轴功率，kW；—柴油机的热损失，%。（3）锅炉和其它热交换器的散热量锅炉和其它热交换器的散热量按下面公式计算:式中：—锅炉和其它热交换器的散热量，kW；—蒸汽总耗用量，kg/s；—每公斤蒸汽的燃油耗用量，kg/kg，当没有规定时，取=0.079kg/kg；—燃油低发热值，kJ/kg，当值没有规定时，取=42700kJ/kg；—航行时蒸汽耗用量的热损失，%，其中包括蒸汽传热设备的50%负荷；—有关锅炉和其它热交换器在机舱内的位置系数，对于直接布置在机舱棚下面的锅炉，取=0.1。（4）蒸汽与凝水管系的散热量蒸汽与凝水管系的散热量按下面公式计算：式中：—蒸汽与凝水管系的散热量，kW；0 本科毕业论文正文—蒸汽总耗用量，kg/s；—每公斤蒸汽的燃油消耗量kg/kg，当数值没有规定时，取=0.079kg/kg；—燃油低发热值kJ/kg，当值没有规定时，取=42700kJ/kg—蒸汽与凝水管系的散热损失，以供给锅炉能量的百分数计，当数值没有规定时，取=0.15%（5）交流发电机的散热量交流发电机的散热量按下面公式计算:=式中：—空气冷却式交流发电机的散热量，kW；—空气冷却式交流发电机的功率，kW，备用电机不计；—交流发电机的效率，%，当值没有规定时，按=94%数值计算。（6）电器设备的散热量电器设备的散热量应按有限顺序选择下列三种方法中的一种进行计算：1、当己知电器设备的全部详细情况时，则该散热量应为各设备同时散热量的总和；2、对于常规船舶，当不知道电器设备的全部详细情况时，则按航行时所用电器设备和灯的标定功率的20%作为散发热量；3、对于常规船舶，当不知道电器设备的详细情况时，则按所安装的发电机功率的10%作为散发热量，即qel按下面公式计算。=式中：—电器设备的散热kW；—所安装的发电机的功率kW，备用电机不计。（7）排气管系的散热量排气管系的散热量，应根据温差、排气管系的散热量=350k和使用相应隔0 本科毕业论文正文热材料的热传导值来计算。（8）热箱柜的散热量热箱柜的散热量，根据位于机舱内的所有箱柜表面积散热量的总和来计算，其数据按表1规定。表3-1热箱柜的散热量（kW/m2）温度℃热箱柜的表面积60708090100无隔热0.140.230.330.420.52隔热厚度30mm0.020.040.050.060.08隔热厚度50mm0.010.020.030.040.05（9）其它设备的散热量在计算排出散热量的总通风量时，其它发热社备如空压机等的散热量也应括在内。估算总通风量的图谱：0 本科毕业论文正文图3-1按主机功率估算通风量图3-2排出锅炉散热所需的通风量（1）按推进用柴油机制动功率的大小，机舱内(锅炉除外)燃烧和排除散热量所需的通风量如图2所示。（2）排出锅炉散热量所需通风量如图3所示。0 本科毕业论文正文3.2机舱通风量计算发电机舱通风计算：按发电机舱换气次数：发电机舱容积1417.5m3，通风次数60次，则通风量=1417.5×60=85050m3/h按散热量计算：1.设备散热量柴油机散热量：=0.396=0.396(12004)0.76=248.56kW发电机散热量：=0.06=0.0612004=288kW设备散热量：==536.56kW带走热量所需的通风量：=m3/s=118656m3/h：空气密度，取1.2kg/m3：空气质量热容，取1.005kJ/kgKΔT2：送风温度与舱室温度之差（k），取13.5K2.按ISO8861-1995柴油机燃烧空气量=·/：柴油机持续功率：1200kW×4：0.002kg/kW·S：1.2kg/m3=1200×4×0.002/1.2=8m3/s=28800m3/h=+=147456m3/h3.3机舱通风量的分配0 本科毕业论文正文机舱通风量的分配是通风设汁的重要环节，关系着通风效果的好坏。机舱各部分需要的通风量主要是工作时需消耗空气的设备所在处的通风量，和由于过热或过湿而易损坏的设备所在处的通风量以及需要降低温度的某些热源处所的通风量等。管系的布置主要采用重点局部通风，需要分配风量的具体主要处所见下表所列。图3-3需分配风量的主要处所处所项目燃烧消耗空气的处所主机涡轮增压器、主锅炉、辅锅炉、柴油发电机热源处所主机涡轮增压器、主锅炉、辅锅炉、废气锅炉、热井、净油机室、液压单元产生油气的处所净油机室空调处所集控室、机修间、仓库海洋钻井平台运行时消耗空气的主要设备，如主机涡轮增压器、锅炉和发电柴油机及这些设备周围空间需要多分配些风量。净油机室的排风量要大于送风量，以使室内呈负压状态，防止油汽扩散到室外。通风布置时要考虑以下几点：（1）主机及辅机的燃烧需要消耗大量的空气，同时，还要散发出大量的热量而使机舱的温度升高。因此为补充消耗的空气和降温，必须对主机处采用重点局部通风；（2）机舱中的高温层处在上部，油气、蒸气等也集中在上部，因此送风区应在高温层下面以及距离排风口较远的部位，冷空气受热后上升带走机舱热量和油气等，这样也不会将上面的热空气带入工作区域；（3）由于排气道在机舱的尾部，气流会朝机舱的尾部流动，故气流要尽量送到机舱的艏部。靠风压带动冷空气向机舱尾部流动，由此带走足够的热量；（4）不要将高速的冷空气直接吹向机器以免产生热应力和其它不良影响，对于在寒冷海区工作的钻井平台，其外界温度可能达到一30℃或更低，这样的气流也不适于直接吹向机体和人员。0 本科毕业论文正文4.机舱通风布置4.1发电机舱通风布置a)发电机舱通风布置0 本科毕业论文正文b)A-A视图C)B-B视图图4-1发电机舱通风布置1、2船用菌形通风筒3、4船用轴流风机5、6带电动执行器挡火闸7、8风机座9、10静压箱11通风栅12白铁皮13、14直梯0 本科毕业论文正文5.风管的布置和风机选型5.1风管的布置原则（1）确定风管尺寸时，既不要使风管尺寸过大给布置上带来困难，也不要使风管尺寸过小而导致电动机功率过大。通常推荐风管内的风速为：风机排出侧为14m/s～15m/s,吸风侧的主风管风速10m/s～12m/s,支管风速为6m/s～8m/s。（2）从风机处所到机舱之间垂直的主通风管路的尺寸和空气流速相对较大，容易产生较大的振动和噪音，且安装固定困难，故一般采用结构风管。（3）为减少流阻，尽可能减少管路的弯头。（4）应在适当的地方安装防火挡板。（5）出风口不能直接对着对海水敏感的散热设备和电器设备表面。（6）水平风道应具有一定的坡度。风道的最低点应设置泄水阀，以便排出可能产生的凝结水。（7）使用可逆式风机的风道布置，应兼顾整个通风系统作为送风系统和排风系统的功能。（8）并联分支风道与主风道交汇处应适当设置调风门。（9）风道的排风口处应适当设置调风门。（10）风机的进风侧应设置保护网，以免异物进入风机。（11）棚舱通风的外部送风口应设置防火闸门。在机舱外部易于到达的位置应能手动关闭该防火闸门，在防火控制站也能手动遥控关闭此防火闸门。5.2风道材料风道应为钢质结构，板厚根据使用环境和风道的截面尺寸大小确定。通常风道板厚为3～6mm，并有适当的支撑和加强.在通风管路的生产设计过程中，还必须考虑管路的材质流阻系数、风口的形式及管路的安装等问题。5.3风管尺寸的确定和风管阻力的计算（1）确定风速:通常风速可按下面给定值选取主风道：6～16(m/s)分支风道：6～8(m/s)0 本科毕业论文正文首先确定主风管中的风速，推荐风速6～16m/S，然后依次确定后面各段主管和各分管中的风速，按英国的方法，一般风量每降低10%，风速约降低0.5m/S。（2）确定管径:在详细设计阶段，内于风管尺寸较大，不容易改动，必须尽早确定风管的尺寸和走向，便于管路和电缆的详细设计:在知道通风量和流速的情况下。风管的截面积一般按如下公式确定：—风管的截面积；—流阻系数，1.1～1.3；—通风处所所需的通风流量；—风管内的流速。在计算出风管的截面积后，根据每段管中的风量和风速查表得所需风管的当量直径，若采用圆管，此当量直径就是管径，若采用矩形管，再查表求得矩形的每边长。（3）阻力计算:空气在管道中流动时受两种不同压力的作用，即动压和静压，动压取决于空气速度的大小，/毫米水柱，其中—风速—空气比重，可简化为=；静压垂直于管壁，有正负之别，风管中的气压力大于管外的气压时为正值。风管的阻力计算包括沿程阻力计算和局部阻力计算。a沿程摩擦阻力为=（Pa）式中：—摩擦阻力系数—风道长度（m）—圆形风道内径（(若是矩形风道，则为流量当量直径)（m）—风道内空气的平均流速（m/s）—空气密度（kg/m3）0 本科毕业论文正文对于截面积变化大、走向复杂的风道利用公式(2)计算沿程摩擦阻力是非常繁杂的。通常便捷的方法是利用图谱查得单位长风道的摩擦阻力(比摩阻)，再乘以计算风道长度求出。b局部阻力为=（Pa）式中：—为局部阻力系数—为局部阻力计算风速（m/s）—为空气密度（kg/m3）式中的局部阻力系数，由借助实验的方法得出。在机舱通风设计中，风道的局部阻力在整个通风系统中占有很大的比重，要保证系统中各风道的设计风量就必须重视局部阻力计算并尽量减少局部阻力。c管道总阻力计算:管道的总阻力即沿程阻力和局部阻力之和，其阻力值因风速、风道长短和截面形状的变化而有很大差异。计算公式如下:5.4风道送风口和排风口形式（1）风道送风口形式a烟斗式自然送风口送风口形式如下图：图5-1烟斗式自然送风口结构b菌形送风口送风口形式如：图2-1、图2-2、图2-3、图2-4所示。c风机室式送风口0 本科毕业论文正文送风口由防火闸门和风机两部分构成。（2）风道排风口形式如下表选用表5-2排风口形式5.5风机选型通过机舱通风所需的总通风量计算出每台风机负担的风量和风道总阻力，在风压和风量确定后，根据风机制造厂的风机样本中的风机特性曲线或性能表选取需要的风机。在此过程中，一般有两种以上的型号可供选取，此时需要在多台风机型号中进行比较和分析，并加上一定的能量裕度后选择出适合于安装条件、效率高、耗电量少、价格便宜的风机。风机的工作点应为管道性能曲线与通风机性能曲线的交点，如下图所示：0 本科毕业论文正文风机特性曲线该工作点最好是在通风机的额定压头点，(此时风机效率最高)，一般是在其右边的一段范围内使用。通风管中总的压力损失即摩擦阻力和局部阻力之和，也就是风机需要的全风压（因为出口动压已经包括在出口局部阻力之内了），下式可得风管的特性曲线，式中：、—设计风量风压；、—可达到的风量风压风管的特性曲线和风机特性线的交点就是平衡点，风机的压头应留有10%～15%的余量以应付非设计工况如安装结构尺寸的改变、环境的变化等。风机的配置功率（标准状况空气条件下：标准大气压，20℃，相对湿度50%）（kw）式中：—电动机容量安全系数—风量，m3/h—风机全压，Pa—传动机械效率—全压效率如果手中暂时没有合适的风机样本，而又急于进行电力负荷计算时，风机的额定功率Pm可按下式计算。0 本科毕业论文正文(kW)式中：—备用系数（可取1.15～1.50）—通风量（m3/s）—主风道阻力（Pa）—风机效率（可取0.7～0.9）5.6电动机的选择要点（1）电动机工作时的最高温度不能超过绝缘材料允许的最高温度。不同绝缘级别下的最高工作温度见下表表5-3电机温度限制级别AEBFH温度℃105120130155180（2）有适当的备用功率，电动机的负载率一般75～95%，过大的备用功率会使电动机的运行效率降低，而且提高了投资费用。（3）允许过载的能力。6.发电机舱通风装置（1）选用2台JCZ-120BII轴流风机送风。风机性能：流量84000m3/h，全压500Pa，静压245Pa，转速970r/min，功率18.5kW，重量665kg。选用2台JCZ-90AII轴流风机抽风。风机性能：流量33000m3/h，全压373Pa，静压245Pa，转速1460r/min，功率7.5kW，重量260kg。（2）船用菌形通风筒C1200CB/T295-2000，2个，单重：689kg。船用菌形通风筒C900CB/T295-2000，2个，单重：434kg。(3)选用带电动执行器挡火闸CFH-1200Z（AC220V/50Hz）2台，CFH-900Z（AC220V/50Hz）2台。0 本科毕业论文正文7.通风系统噪声控制由于风机工作以及风管中会产生一定的噪声，将影响工作人员的正常工作及身体健康，因此，在进行通风系统设计时还应考虑噪声的控制。7.1通风系统噪声源通风系统的噪声源主要有两部分：一是风机的噪声，二是空气在风管中运动产生的噪声。由于风机是由专业厂家制造，所以我们可以选择风量、功率、噪声等参数都满足要求的风机。但是风管的尺寸却要根据风机风量来制造。在上文也已讲到风管尺寸的确定原则和方法，现在就来校核一下该设计风管是否满足噪声的要求。7.2风管噪声校核风管内的风速不宜太高，试验研究表明，当风速＜25m/s时，空气流速对噪声的影响不大。抽风机风管：Q=33000m3/h=9.17m3/s截面S=0.37×0.29=0.1073㎡风速=12.21m/s＜25m/s送风机风管：Q=84000m3/h=23.33m3/s截面S=0.37×0.29=0.1073㎡风速=19.77m/s＜25m/s所以，抽风机和送风机的风管都满足噪声的要求。0本科毕业论文正文0 本科毕业论文设计总结设计总结本次设计是我第一次接触到有关海洋钻井平台的系统设计，由于海洋钻井平台的知识与我在学校里所学的船舶知识是相通的，所以经过自己在图书馆翻阅海洋平台资料和复习所学船舶专业知识，使我对所要设计的通风系统的整体框架有了进一步的了解。同时在编写论文过程中，指导老师给了我很大的帮助，使我对这个以往没接触过的课题的认识不断提升。为本次论文的完成提供了很大的便捷。本次设计的设计内容主要是自升式海洋钻井平台机舱通风系统设计。在明确通风系统的目的是为机械设备和机舱人员提供良好的工作环境后,通过对机舱所需的通风量的确定，进行流量分配，绘出系统的布置图。接着完成风管尺寸的确定，风管阻力的计算和风机选型。最后校核风管风速和阻力，选择最经济的风管尺寸并进行了噪声的校核。从而完成了整个机舱通风系统的设计。而在机舱通风的设计过程中，流量的分配是最重要的环节，它直接影响着通风的效果。所以通风量的分配必需认真细致，以保证机舱通风设计顺利完成。通过本次的通风系统设计使我学到很多的东西，包括海洋钻井平台设计方面的知识，海洋钻井平台建造方面的工艺知识，海洋钻井平台各系统间相互联系，协同工作的知识等等。以及查阅系统设计相关的资料，书籍的快捷方式。而且在设计的过程中，也培养了我凡事都要坚持，有始有终的生活、工作作风，为我以后踏上社会工作打下了坚实的基础。0本科毕业论文参考文献1 本科毕业论文参考文献[参考文献][1]赫伟建.船舶机舱通风速度场温度场数值模拟[D]大连：大连海事大学,2005.[2]于学兴.船舶机舱的自然通风[D]大连：大连海事大学,2004.[3]贺国，陈国钧，薛强.某型船机舱通风系统设计[J]海军工程学院学报，1999，(04)：97-99.[4]蔡伟昭.29000t化学品船机舱通风布置设计[J]广船科技,2004,(02)：9-11.[5]于学兴,孙培廷.船舶机舱通风系统的设计[J]世界海运，2002，25(05)：52-53.[6]张学朴.浅谈船舶机舱通风设计的改进[J]中国修船,2006,19(s1)：72.[7]邵天骏.机舱通风设计研究取得明显突破[J]世界海运,2002,(03)：38.[8]宁宝东.船舶机舱通风和风机的选型[J]船舶,2001,(05)：62-63.[9]赵帅.滩海采油平台通风系统设计[J]中国海洋平台,1996,11(02)：61-63.[10]汪张棠,赵建亭.我国自升式钻井平台的发展与前景[J]中国海洋平台,2008,23(04)：10-12.[11]丁瑞，于世春等.船舶设计轮机分册[M]第1版北京：国防工业出版社，1999[12]董爱国等.船舶管舾装设计工艺实用手册[M]北京；国防工业出版社，2009:335-342,569-597.[13]蒋淦清.船舶噪声控制（一）船用柴油机进排气系统的消声问题[J]船海工程，1982，（04）[14]蒋淦清.船舶噪声控制（二）船用柴油机进排气系统的消声问题[J]船海工程，1983，（01）[14]潘丽宁，吴小海，冯小玲.船舶噪声对船员听力影响的调查[J]中国职业医学，2009，（04）[15]樊国强.船舶噪声对船员健康影响的调查报告[J]中国交通医学杂志，1988，（01）[16]InternationalOrganizationforStandardization.ISO8861一1988Shipbuilding一Engine一RoomVentilationinDiesel一EnginedShips一DesignRequirementsandBasisofCaleulations，Switzerland，1988.11[17]Shipbuilding—Engine-roomventilationindiesel-enginedships—Designrequirementandbasisofcalculations.ISO8861,1998.[18]WailgYizhen，ReeonstruetionofVentilationSystermtosolvetheshortageofmineair1 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