СОВМЕЩЕННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОДАЧИ МОРСКОЙ ВОДЫ И ВОДЫ ДЛЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК A62C3/10 

Настоящее изобретение относится к альтернативной концепции систем безопасности для подачи морской воды и воды для пожаротушения для береговых и морских установок и судов. Более конкретно, изобретение относится к совмещенной системе для подачи морской воды и воды для пожаротушения для установок для разведки и добычи нефти и (или) газа в дополнение к перерабатывающим установкам, расположенным как на берегу, так и в море.

На морских установках для разведки и добычи нефти и (или) газа существует потребность в морской воде для различных целей, таких как охлаждение генераторов, толкателей, буров, технических средств, опреснение воды, потребление воды для технических нужд, таких как промывка и приготовление бурового раствора, а также для системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВКВ). Кроме того, по причинам безопасности имеется потребность в воде для пожаротушения.

Традиционная системы подачи морской воды и системы подачи воды для пожаротушения являются отдельными системами с отдельными насосами и отдельной системой труб на установке. Традиционная система подачи морской воды обладает избыточной производительностью насосов, поскольку насосная станция содержит два или более насосов, которые обычно работают в режиме совместного использования. Насосы, которые обычно расположены в одной насосной станции, имеют общую восходящую трубу на верхнюю палубу, общую магистральную трубу и систему распределения.

Традиционная система подачи воды для пожаротушения содержит две насосные станции, каждая из которых содержит два или несколько насосов, работающих в режиме совместного использования. В системе подачи воды для пожаротушения имеются отдельные восходящие трубы для каждой насосной станции. Две насосные станции подают воду в кольцевую магистральную трубу к различному оборудованию пожаротушения, такому как пожарные рукава, гидранты, спринклерная система пожаротушения и т.д.

Береговые установки для переработки нефти и газа имеют более или менее такие же потребности в морской воде и воде для пожаротушения, что и морские системы, и они традиционно оборудованы отдельной системой подачи морской воды и системой подачи воды для пожаротушения, как описано выше.

Однако традиционная конфигурация является относительно тяжелой и занимающей много места. Кроме того, хотя система подачи морской воды обычно работает непрерывно, система подачи воды для пожаротушения запускается в случае необходимости или для проверки. Соответственно, насосы для подачи воды для пожаротушения необходимо запускать при необходимости, что приводит к хорошо известным проблемам запуска насосов, таким как незапуск. Кроме того, известной проблемой является гидравлический удар, если клапаны, ведущие к потребителям, открыты для слива системы перед запуском насосов.

Одной задачей настоящего изобретения является создание новой, более простой в работе и менее дорогостоящей системы по сравнению с системами предшествующего уровня техники, и при этом по меньшей мере такой же безопасной и предпочтительно более безопасной, чем предшествующие системы. Кроме того, задачей является создание системы с более высокой готовностью к работе по сравнению с системами предшествующего уровня техники.

Согласно настоящему изобретению представлена совмещенная система подачи морской воды и воды для пожаротушения, которая содержит две или более насосных станций, причем каждая насосная станция содержит два или более насосов, при этом каждая насосная станция соединена с отдельным распределительным коллектором для распределения морской воды и воды для пожаротушения, причем основные потребители, такие как охлаждение генераторов, охлаждение толкателей и устройства контроля воды, соединены с двумя или более отдельными распределительными коллекторами, а второстепенные потребители соединены с одним из распределительных коллекторов. Наличие двух или нескольких отдельных насосных станций, соединенных с отдельными распределительными коллекторами, обеспечивает резервирование как для системы подачи воды для пожаротушения, так и для системы подачи морской воды. Кроме того, обеспечение соединения с двумя или более распределительными коллекторами для основных потребителей обеспечивает резервирование подачи воды к основным потребителям.

Система предпочтительно содержит две насосные станции, причем каждая насосная станция и присоединенный к ней распределительный коллектор обладает производительностью, которая равна или превышает проектную мощность основных потребителей, в том числе потребителей воды для пожаротушения. Соединением основных потребителей морской воды и воды для пожаротушения обеспечивается дублирование подачи воды, и подача воды сохраняется даже после серьезного повреждения одного из коллекторов и(или) насосных станций. Двойной системы, в которой каждая отдельная насосная станция и соединенный с ней распределительный коллектор обладает производительностью, равной проектной мощности суммарной проектной мощности основных пользователей, обычно достаточно для получения отказоустойчивой системы, которая удовлетворяет потребностям владельца и требованиям органов власти и (или) классификационных организаций.

Предпочтительно, чтобы в аварийной ситуации второстепенных потребителей можно было отсоединять от распределительных коллекторов посредством секционирующих клапанов, предоставляя приоритет потребителям воды для пожаротушения и основным потребителям морской воды. Отсоединение второстепенных потребителей предоставляет в аварийных ситуациях приоритет системе подачи воды для пожаротушения, благодаря чему не допускается падение давления и сохраняется производительность для подачи основным потребителям.

Предпочтительно также, чтобы запорные клапаны не допускали обратного тока воды от основных потребителей морской воды и воды для пожаротушения после падения давления в одном из распределительных коллекторов.

Если запорные клапаны отсутствуют, падение давления в одном из распределительных коллекторов, например вследствие серьезной течи или отказа насоса, приведет к утечке воды через основных потребителей в поврежденную часть системы.

Указанные секционирующие клапаны предпочтительно являются клапанами высоконадежного типа. Высоконадежные клапаны, или, как вариант, два или более последовательно соединенных клапанов, необходимы для обеспечения необходимой надежности при выполнении операции разъединения или секционирования.

Настоящая система подачи морской воды и воды для пожаротушения содержит меньше деталей и имеет более простую конструкцию по сравнению с системами, известными из уровня техники. Это приводит к уменьшению требуемого места и веса системы. Кроме того, настоящая система позволяет минимизировать число потенциальных точек утечки, таких как места вырезов в корпусе для плавучей конструкции.

Поскольку при переходе от режима подачи морской воды к режиму подачи воды для пожаротушения работающие насосы продолжают работать с приоритетом подачи воды для пожаротушения, в аварийной ситуации вода для пожаротушения мгновенно имеется в наличии в требуемом количестве и с требуемым давлением.

Чертеж - принципиальная схема с изображением системы подачи морской воды и воды для пожаротушения.

На чертеже приведена принципиальная схема совмещенной системы 1 подачи морской воды и воды для пожаротушения согласно настоящему изобретению для установки на морской установке или на судне. В системах на береговых установках могут потребоваться и(или) оказаться желательными небольшие изменения, которые несущественны для настоящего изобретения.

Система содержит две насосные станции 2, отдельные друг от друга, как в обычных системах подачи воды для пожаротушения. Насосные станции предпочтительно расположены одна по правому борту, а другая - по левому борту установки или судна. Обе насосные станции содержат два или более насосов 3. Как правило, обе насосные станции содержат два одинаковых насоса 3, как показано на чертеже. Кроме того, каждая насосная станция может содержать один или более дополнительных насосов, проходящих техническое обслуживание или находящихся в режиме ожидания.

Каждый насос 3 соединен с линией 4 впуска воды для впуска воды из моря. Каждая впускная линия 4 управляется клапаном 5 впуска воды. Выпуск из насосов на одной насосной станции собирается и поступает из насосной станции в верхнюю часть судна или установки по одной восходящей трубе 6. Каждая восходящая труба 6 соединена с отдельным и специально выделенным распределительным коллектором 7. Для береговой установки может отсутствовать необходимость в восходящей трубе 6. Соответственно, восходящая труба не является существенным элементом изобретения. Кроме того, по той или иной причине может потребоваться подвести одну восходящую трубу к каждому насосу.

С распределительными коллекторами соединено множество распределительных линий 15, 16, 17, 18, 19, 20 для распределения воды от каждого распределительного коллектора 7 к местам предполагаемого использования, указанным выше.

Второстепенных потребителей, таких как опреснение, промывка и приготовление бурового раствора, находящихся, соответственно, на линии 18, можно отключить посредством секционирующих клапанов 9 для направления воды, в случае необходимости, к основным потребителям. Кроме того, на обоих коллекторах имеется испытательная линия 17, имеющая свой собственный клапан 10, для цели проверки водяного потока и производительности одного из распределительных коллекторов и насосных станций в этот момент времени. На обоих распределительных коллекторах 7 предусмотрены датчики 8 давления. В случае падения давления на одном из распределительных коллекторов вследствие аварии или большого потребления воды осуществляется регулирование насосов и (или) запускаются насосы, находящиеся в режиме ожидания.

Основные потребители, такие как охлаждение генераторов, охлаждение толкателей и устройства контроля воды для пожаротушения, соединены с обоими распределительными коллекторами для обеспечения подачи воды от любого коллектора. Примерами основных потребителей, к которым вода подается от обоих распределительных коллекторов, служат, помимо линий 16 для устройств контроля/залива, генераторы 11 и толкатели 12. Основные потребители снабжены непоказанными запорными клапанами для недопущения потери воды через основного потребителя, такого как генератор, в случае потери давления в одном из распределительных коллекторов.

Система подачи воды для пожаротушения снабжается водой для пожаротушения от двух отдельных коллекторов 7 на линиях 16 для обеспечения системы с резервированием, которая способна подавать воду для пожаротушения, даже если один из коллекторов 7, одна из восходящих труб 6 или одна из насосных станций 2 повреждены.

В аварийной ситуации, в которой требуется задействовать систему подачи воды для пожаротушения, секционирующие клапаны 9, управляющие распределительными линиями для технических потребителей, закрываются, и насосы продолжают работу с приоритетом для системы подачи воды для пожаротушения и для основных потребителей. Морская вода в случае аварийной ситуации при бурении может подаваться от распределительных коллекторов через непоказанные обходные каналы с отверстиями.

Принцип избыточности конструкции обеспечивает достаточную производительность при подаче воды для пожаротушения и морской воды даже в случае повреждения любого из насосов, насосных станций или распределительных коллекторов. При обычной работе два насоса на насосных станциях могут оба работать с пониженной производительностью. Или же два насоса могут работать со 100% производительностью, тогда как другие два насоса находятся в режиме ожидания. Насосы для подачи воды для пожаротушения, находящиеся в режиме ожидания, запускаются по потребности, например в случае падения давления в распределительных коллекторах. Поэтому большинство отказов насосов будет обнаружено во время обычной работы. Кроме того, исключается запуск насосов в аварийных ситуациях, при котором насосы могут не запуститься. Кроме того, насосы могут испытываться при высокой, или полной, нагрузке посредством попеременной смены насосов во время обычной работы и (или) во время специальных испытательных процедур. В случае одиночного отказа (разрыва распределительной линии по левому или правому борту) все основные пользователи будут снабжаться водой из альтернативной системы распределения, находящейся с противоположной стороны. Следовательно, настоящая конструкция обеспечивает совмещенную систему с резервированием для подачи как морской воды, так и воды для пожаротушения и исключает необходимость в отдельной системе подачи воды для пожаротушения с резервированием, что увеличивает стоимость, вес и сложность судна или платформы.

Важно, однако, чтобы распределительные коллекторы прокладывались и (или) защищались таким образом, чтобы не допускать повреждения обоих коллекторов в результате распространенного происшествия, обычно пожара, взрыва или механического воздействия.

Предпочтительно также, чтобы насосы работали непрерывно, чтобы в аварийной ситуации не допустить возникновения традиционных проблем с запуском насоса для подачи воды для пожаротушения. Кроме того, не допускается слив воды из системы и гидравлический удар, поскольку система подачи воды для пожаротушения постоянно находится под давлением и в состоянии готовности. Поскольку подающий коллектор является общим как для системы подачи морской воды, так и для системы подачи воды для пожаротушения, непрерывное течение в коллекторов улучшает защиту от замерзания.

В качестве средства предохранения от порчи в систему подачи морской воды и воды для пожаротушения добавляется гипохлорит. Совмещенная система, приведенная в настоящем описании, позволяет уменьшить число точек нагнетания и одновременно улучшить управление нагнетанием в случае введения в работающие насосы гипохлорита. Насосы, находящиеся в режиме ожидания, промываются раствором гипохлорита.

Пример

Была разработана примерная совмещенная система подачи морской воды и воды для пожаротушения. Проектная мощность системы для подачи морской воды составляла 2800 м³/ч для охлаждения генераторов/толкателей, охлаждения технических средств, охлаждения буров, различных иных применений, опреснения и системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Проектная мощность для системы подачи воды для пожаротушения составляла 2370 м³/ч, из которых 1200 м³/ч предназначено для устройства 8 контроля, покрывающих буровую площадку, а остальное предназначено для охлаждения генераторов и толкателей и для охлаждения буров для обеспечения безопасного аварийного отключения.

Две насосные станции, одна по левому борту, а другая по правому борту, содержат каждая два одинаковых насоса, производительность каждого из которых 1400 м³/ч при дифференциальном давлении 12 бар для обеспечения давления 9 бар и. д. на главной палубе.

Во время штатной работы, то есть обеспечения потребителей морской водой, каждая насосная станция обладает производительностью, обеспечивающей полное потребление. Работа насосов с 50% производительностью обеспечивает, таким образом, 50% потребление от каждой насосной станции. В случае отказа одной из насосных станций, другая насосная станция может повысить нагрузку до 100% и подавать воду, необходимую для штатной работы.

При штатной работе система подачи морской воды является одновременно находящейся в режиме ожидания системой для подачи воды для пожаротушения. Поскольку проектная мощность системы подачи воды для пожаротушения составляет 2370 м³/ч, при штатной работе насосы на каждой насосной станции работают на 60% от проектной мощности для системы подачи воды для пожаротушения.

Надежность системы

Испытания для этих систем, проведенные с целью оценки готовности систем, показывают, что предложенное решение обеспечивает такую же или даже лучшую готовность для системы подачи воды для пожаротушения по сравнению с системами, известными из уровня техники.

Существуют некоторые важные аспекты, которые следует учитывать для совмещенной системы. Секционирующие клапаны 9, предназначенные для отключения подачи морской воды для технических нужд, являются неотъемлемым элементом. Указанная морская вода предназначена для промывки/получения бурового раствора/опреснения и подается через отдельный коллектор, имеющий запорный клапан с дистанционным управлением и факультативный обводящий канал для пользователей, осуществляющих аварийное бурение. Чтобы свести к минимуму вероятность неудачного секционирования, на эти клапаны должны поступать высоконадежные сигналы от узла системы обнаружения пожара и газа или узла аварийного отключения и дополнительный резервный "проводной" сигнал от системы CAP или какой-либо другой системы, и эти клапаны должны быть снабжены несколькими соленоидами каждый и должны относиться к высоконадежному типу или, как вариант, должны представлять собой два или более последовательно соединенных клапана для повышения надежности отключения линии. Предполагается, что недоступность в результате секционирования будет компенсироваться преимуществами непрерывной работы системы (отсутствием необходимости запуска насосов/источника энергии, поскольку насосы уже действуют). Более подробные сведения о требованиях к секционированию (число клапанов/соленоидов/логических схем и т.д.) еще окончательно не определены и не являются существенными для изобретения.

Что касается выбора секционирующих клапанов, то, как показал опыт, применение клапанов высоконадежного типа является не только надежным, но также обеспечивает быстрое закрывание с незначительными эффектами "гидравлического удара".

Совмещенная система подачи морской воды и воды для пожаротушения отличается тем, что содержит две или более насосных станций, причем каждая насосная станция содержит два или более насосов, при этом каждая насосная станция соединена с отдельным распределительным коллектором для распределения морской воды и воды для пожаротушения, причем основные потребители, такие как охлаждение генераторов, охлаждение толкателей и устройства контроля воды для пожаротушения, соединены с двумя или более отдельными распределительными коллекторами, а второстепенные потребители соединены с одним из распределительных коллекторов. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Совмещенная система подачи морской воды и воды для пожаротушения, отличающаяся тем, что система содержит две или более насосных станций (2), причем каждая насосная станция содержит два или более насосов (3), при этом каждая насосная станция (2) соединена с отдельным распределительным коллектором (7) для распределения морской воды и воды для пожаротушения, причем основные потребители, такие как охлаждение генераторов, охлаждения толкателей и устройства контроля воды для пожаротушения, соединены с двумя или более отдельными распределительными коллекторами (7), а второстепенные потребители соединены с одним из распределительных коллекторов (7).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что система содержит две насосные станции (2), причем каждая насосная станция (2) и соединенный с ней распределительный коллектор обладает производительностью, равной или большей проектной мощности основных потребителей, включая подачу воды для пожаротушения.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в аварийной ситуации второстепенные потребители могут быть отсоединены от распределительных коллекторов посредством секционирующих клапанов (9) с предоставлением приоритета в экстренных случаях потребителям воды для пожаротушения и основным потребителям морской воды.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что в аварийной ситуации второстепенные потребители могут быть отсоединены от распределительных коллекторов посредством секционирующих клапанов (9) с предоставлением приоритета в экстренных случаях потребителям воды для пожаротушения и основным потребителям морской воды.

5. Система по любому предыдущему пункту, отличающаяся тем, что после падения давления в одном из распределительных коллекторов обратное поступление воды от основных потребителей морской воды и потребителей воды для пожаротушения предотвращается запорными клапанами.

6. Система по п.3 или 4, отличающаяся тем, что указанные секционирующие клапаны (9) являются клапанами высоконадежного типа.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый насос (3) в каждой насосной станции (2) соединен с общей восходящей трубой (6), ведущей к соответствующему распределительному коллектору (7).