【文獻(xiàn)綜述】海洋平臺(tái)的安全性與規(guī)范設(shè)計(jì)

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船舶與海洋工程

海洋平臺(tái)的安全性與規(guī)范設(shè)計(jì)

前言

2010年4月中旬，美國的一座海上鉆井平臺(tái)發(fā)生爆炸，造成至少11人失蹤，另有7人重傷。事故的嚴(yán)峻性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國政府最初的預(yù)期,原油泄漏形成了一條長達(dá)100多公里的污染帶，給當(dāng)?shù)睾Ｑ笊鷳B(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)峻的妨礙。目前此次石油泄漏事件差不多演變成了美國歷史上最嚴(yán)峻的石油污染大災(zāi)害。

在我國也曾經(jīng)發(fā)生過海洋平臺(tái)翻沉事故中，1979年11月25日，石油部海洋石油勘探局“渤海2號(hào)”鉆井船在渤海灣遷移井位拖航作業(yè)途中翻沉，死亡72人，直截了當(dāng)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3700多萬元。這是天津市、石油系統(tǒng)建國以來最重大的死亡事故，也是世界海洋石油勘探歷史上少見的。

事故發(fā)生前，25日早晨2點(diǎn)10分，處于拖航過程中的“渤海2號(hào)”，遭遇8～9級大風(fēng)突擊，海浪涌向甲板，致使通風(fēng)筒被打斷，海水大量涌進(jìn)泵艙內(nèi)，盡管全船職工奮別顧身，英勇排險(xiǎn)，終因險(xiǎn)情嚴(yán)峻，搶堵無效，涌進(jìn)泵艙的大量海水使得船體非常快失去平衡，于3點(diǎn)35分在東經(jīng)119度37分8秒、北緯38度41分5秒處海面傾倒沉沒。船上74名職工，除2人得救外，其他同志全部遇難。

1982年7月交通部煙臺(tái)海難救助打撈局，通過一年多的努力，將“渤海2號(hào)”沉船分割成10大塊打撈上岸。主甲板上共有10個(gè)通風(fēng)筒，其中，泵艙的四個(gè)通風(fēng)筒—兩個(gè)進(jìn)風(fēng)風(fēng)筒和兩個(gè)排風(fēng)風(fēng)筒，全部被風(fēng)浪打掉。事故分析報(bào)告給出三個(gè)要緊緣故，緣故之一是：沒有及時(shí)排出壓載水或卸載；緣故之二是：通風(fēng)筒的強(qiáng)度別夠被打斷；緣故之三：是平臺(tái)與沉墊艙沒有貼緊。這三條緣故共同妨礙，落低了平臺(tái)反抗風(fēng)浪的能力，使本來能抗12級以上風(fēng)力的“渤海2號(hào)”，卻經(jīng)別起8～9級風(fēng)（最大的陣風(fēng)是10級）的突擊，致使通風(fēng)筒被海浪打斷后，海水得以大量涌進(jìn)泵艙，失去平衡、造成翻沉。在這三條中，特殊是第一條緣故沒有及時(shí)排出壓載水或卸載是造成“渤海2號(hào)”翻沉的致命緣故。

海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)范性

“渤海二號(hào)”沉船事件，促使我國政府及中國船級社別斷加強(qiáng)平臺(tái)船舶設(shè)計(jì)的規(guī)范性和嚴(yán)密性，從中吸取教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范版本逐年別斷修改完善。中國船級社在海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)范中提出了對通風(fēng)筒高度和強(qiáng)度的明確要求，并完善了海洋平臺(tái)應(yīng)急排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.1通風(fēng)筒規(guī)范設(shè)計(jì)

對通風(fēng)筒海損特征調(diào)查，發(fā)覺通風(fēng)筒及其船體基座法蘭均無外來機(jī)械撞傷所致的損壞。對法蘭及其連接螺栓的檢驗(yàn)結(jié)果得知，連接螺栓的強(qiáng)度別夠，材料為A3的M12螺栓直徑偏小。按規(guī)范應(yīng)采納M16×60或M18×60螺栓，實(shí)際上應(yīng)用的是M12×45Q螺栓，其有效截面只為所需的48%～50%，別能滿腳要求；其次是法蘭的螺栓孔直徑和螺栓公稱直徑的配合均別符合GB標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)；再者，連接螺栓的預(yù)緊力別腳，錯(cuò)誤地在螺栓頭部加裝厚1.5mm的A14平墊圈，因孔大（φ19.0～19.5mm）墊圈小，別能承受螺栓的預(yù)緊力，因而增加了交變載荷下的應(yīng)力，大大地縮短了螺栓的壽命。經(jīng)交通部新港船廠做的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)風(fēng)浪載荷作用在通風(fēng)筒上的力達(dá)到30000N時(shí)（此刻上浪高度僅為1.7m），螺栓的六角頭將從法蘭螺栓孔中被拉出，造成通風(fēng)筒被打掉。

所以，CCS規(guī)范提出嚴(yán)格要求，如《2006鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》對通風(fēng)筒要求：

（1）在位置1（為在露天的干舷甲板上和后升高甲板上，以及位于從首垂線起船長的四分之一往常的露天上層建造甲板上的位置）或位置2（為在位于從首垂線起船長的四分之一往后干舷甲板上至少一具標(biāo)準(zhǔn)上層建造高度的露天上層建造甲板上的位置，以及在位于從首垂線起船長的四分之一往常，且在干舷甲板上至少兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)上層建造高度的露天上層建造甲板上的位置），通往干舷甲板或封閉上層建造甲板以下的處所的通風(fēng)筒，應(yīng)設(shè)有鋼質(zhì)或其他相當(dāng)材料的圍板,其結(jié)構(gòu)應(yīng)牢固并與甲板堅(jiān)固地連接。如通風(fēng)筒圍板的高度大于900mm時(shí),則應(yīng)有特意的支撐。

（2）經(jīng)過非封閉的上層建造的通風(fēng)筒,應(yīng)在干舷甲板上設(shè)有牢固的鋼質(zhì)或其他相當(dāng)材料的圍板。

（3）在位置1的通風(fēng)筒,甲板以上的圍板高度應(yīng)別小于900mm。

（4）在位置2,甲板以上的圍板高度應(yīng)別小于760mm。

（5）通風(fēng)筒圍板的厚度應(yīng)按下表選取,但別必超過甲板厚度。

（6）在位置1的通風(fēng)筒,其圍板高出甲板以上4.5m,和在位置2的通風(fēng)筒,其圍板高出甲板以上2.3m,均別必裝設(shè)封閉裝置。

（7）除上述（6）規(guī)定外,通風(fēng)筒的開口應(yīng)裝設(shè)有效的風(fēng)雨密關(guān)閉裝置。當(dāng)載重線船長別超過100m時(shí),關(guān)閉裝置應(yīng)永遠(yuǎn)安裝在通風(fēng)筒圍板上；當(dāng)載重線船長大于100m時(shí)，關(guān)閉裝置可貯放在所安裝的通風(fēng)筒附近。

2.2應(yīng)急排水系統(tǒng)規(guī)范要求

由于“渤海2號(hào)”缺乏應(yīng)急排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這就使得“渤海2號(hào)”進(jìn)水后，別能及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急排水系統(tǒng)，從而使得載荷加重，吃水加深，干舷變低，穩(wěn)性變差，破壞了“渤海2號(hào)”拖航作業(yè)完整穩(wěn)性的要求，嚴(yán)峻削弱了該船抗御風(fēng)浪的生存能力。

并且“渤海二號(hào)”其心臟艙室—機(jī)艙、泵艙又毫無遮蔽，是一具沒有隔離間的通艙，這種設(shè)計(jì)上的缺陷，造成通風(fēng)筒一旦破損，海水涌入之后，主機(jī)也無法啟動(dòng)排水，主機(jī)艙缺乏基本愛護(hù)隔離措施。

依照《2005海上挪移平臺(tái)入級規(guī)范》，海洋平臺(tái)面對這樣突發(fā)事件應(yīng)及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急排水系統(tǒng)和應(yīng)急發(fā)電設(shè)備，規(guī)范中規(guī)定：海洋平臺(tái)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須配置應(yīng)急的排水系統(tǒng)和應(yīng)急的發(fā)電設(shè)備，在主機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)應(yīng)急備用，提高平臺(tái)在惡劣環(huán)境下的安全可靠性。

2.3艙底水系統(tǒng)

艙底水系統(tǒng)是重要的保船系統(tǒng)，它別僅要求在船舶正常航行時(shí)，對水密艙室內(nèi)生成的艙底水能有效的排除（機(jī)器處所的含油艙底水須分離油后排放），而且在緊急事情下，對水密艙室在有限進(jìn)水事情下也能舉行有效地排水。艙底水的來源大致有：

1.主機(jī)、輔機(jī)、設(shè)備及管路接頭因密封別良滲漏的油、水。

2.尾管密封滲漏的油、水。

3.從舵機(jī)艙向機(jī)艙或軸隧泄放的艙底水。

4.從空壓機(jī)、空氣瓶泄放的凝水，蒸汽分配閥箱和蒸汽管路的泄放水。

5.空調(diào)管路、風(fēng)管的凝水以及鋼質(zhì)艙壁及管壁的凝水。

6.清洗濾器、設(shè)備零件等的沖洗水。

7.在水線附近的艙室及甲板的疏排水。

8.撲滅水災(zāi)時(shí)的消防水、甲板沖洗水。

9.對有點(diǎn)特別的艙室在緊急事情下的灌注水等。

艙底水普通所含油分為10000mg/L，所含油類幾乎多為船上使用的燃油‘滑油，其密度為0.85kg/m3～0.96kg/m3、粘度為4.7mm2/s～240mm2/s（50℃時(shí)），殘?zhí)剂繛?.4%～8.3%（質(zhì)量百分比）。

礦/煤船、木炭船、汽車渡船、集裝箱船及客船的艙底水較多，每年每艘約100m3～500m3，這是因?yàn)榧装鍥_洗水較多的原因，而一般貨船、漁船的艙底水每年每艘約30m3～60m3。

總結(jié)

綜上所述海洋平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，每一具細(xì)小的設(shè)計(jì)別遵循規(guī)范，都也許造成無法挽回的巨大損失。因此在設(shè)計(jì)海洋平臺(tái)時(shí)，平臺(tái)的安全性一定要滿腳規(guī)范的各個(gè)細(xì)節(jié)要求。我國船級社以《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》為主體，建立了一系列規(guī)范，別斷完善和增補(bǔ)規(guī)范要求，要求所建的海洋平臺(tái)必須符合新版規(guī)范,嚴(yán)格船級審查制度。

參考文獻(xiàn)：

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