【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(guó)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(guò)美國(guó)政府最初的預(yù)期,原油泄漏形成了一條長(zhǎng)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(guó)歷史上最嚴(yán)峻的石油污染大災(zāi)害。

在我國(guó)也曾經(jīng)發(fā)生過(guò)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(wàn)元。這是天津市、石油系統(tǒng)建國(guó)以來(lái)最重大的死亡事故，也是世界海洋石油勘探歷史上少見(jiàn)的。

事故發(fā)生前，25日早晨2點(diǎn)10分，處于拖航過(guò)程中的“渤海2號(hào)”，遭遇8～9級(jí)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(wú)效，涌進(jìn)泵艙的大量海水使得船體非?？焓テ胶猓?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(méi)。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(guò)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(méi)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(méi)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(lái)能抗12級(jí)以上風(fēng)力的“渤海2號(hào)”，卻經(jīng)別起8～9級(jí)風(fēng)（最大的陣風(fēng)是10級(jí)）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(méi)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(guó)政府及中國(guó)船級(jí)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(guó)船級(jí)社在海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)范中提出了對(duì)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(duì)通風(fēng)筒海損特征調(diào)查，發(fā)覺(jué)通風(fēng)筒及其船體基座法蘭均無(wú)外來(lái)機(jī)械撞傷所致的損壞。對(duì)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(mǎn)腳要求；其次是法蘭的螺栓孔直徑和螺栓公稱(chēng)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(jí)規(guī)范》對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(guò)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(kāi)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(zhǎng)別超過(guò)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(zhǎng)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(wú)遮蔽，是一具沒(méi)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(wú)法啟動(dòng)排水，主機(jī)艙缺乏基本愛(ài)護(hù)隔離措施。

依照《2005海上挪移平臺(tái)入級(jí)規(guī)范》，海洋平臺(tái)面對(duì)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(duì)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(duì)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(lái)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(duì)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(lèi)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(chē)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(wú)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(mǎn)腳規(guī)范的各個(gè)細(xì)節(jié)要求。我國(guó)船級(jí)社以《鋼質(zhì)海船入級(jí)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(jí)審查制度。

參考文獻(xiàn)：

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