海洋平台应急避难所的优化设计研究

(海洋石油工程股份有限公司设计公司， 天津 300451)

海洋平台应急避难所的优化设计研究

贺相军

(海洋石油工程股份有限公司设计公司，天津300451)

随着海洋平台规模的增大，海洋平台上的施工作业人员也逐渐增多，为了保障海上施工作业人员的生命安全，在海洋平台上设置了应急避难所。该文主要讨论应急避难所的安全要求和通风要求，并根据相应的要求对某海洋平台应急避难所进行优化设计，确保应急避难所的安全性。

海洋平台；应急避难所；HVAC；正压通风

0 引言

随着越来越多的大型海洋平台的建造，海上施工作业人员日益增多，海洋平台的生活楼不仅要具备生活和工作场所的功能，还要具备应急避难的功能[1-3]。由于平台生活楼是人员集中生活和休息的场所，且临近主要逃生设施并通往飞机甲板，当海洋平台发生紧急状况时，能够为海洋平台作业人员采取应急安全措施提供一个临时空间，故多数海洋平台将生活楼设置为应急避难所。

该文以某海洋平台上应急避难所作为研究对象，通过对应急避难所的安全要求和通风要求进行了优化设计，同时还考虑了应急避难所的风闸设计，为海洋平台施工作业人员的安全性提供理论依据。

1 海洋平台应急避难所的安全设计

海洋平台应急避难所作为平台上发生重大灾难的应急逃生、躲避的场所，ISO13702《海上生产设施火灾、爆炸的控制和消减措施》[4]和挪威船级社规范DNV-OS-A101《安全组织原则》[5]均对应急避难所的安全提出了明确要求。针对以上两个规范中有关应急避难所的安全要求，该文对某海洋平台应急避难所提出了安全设计原则，具体如下：

(1) 应急避难所是在紧急情况及场面难以控制时保护人员的场所，它应该配备足够的指挥通讯设施以及救生设备，通告紧急情况，必要时组织人员撤离。

(2) 应急避难所应标明到救生艇停靠位置的主要逃生路线，从救生艇停靠位置到应急避难所的距离应该尽可能的短，最好是直线疏散路线。各个集合区域到应急避难所的出口应采取保护措施或者距离潜在危险区足够近，确保人员可以安全进入集合区。

(3) 应急避难所外围壁应该达到A60级，确保其在60分钟的耐火完整性。应急避难所应该与外部环境隔离，防止烟气、有毒气体侵入。隔离方法包括：隔断(防火风闸)，正压通风，密闭门以及楼梯间之间的隔断(与其他楼层)等。

(4) 应急避难所的HVAC系统应确保其围壁上的热量不超过人的最大承受范围，能够阻隔热应力且能在紧急状态下坚持60分钟。后备供应应该确保在主电源切断的情况下应急电源能够启动暖通、照明系统。

该平台应急避难所的围壁和逃生路线均遵循以上原则，图1给出了某海洋平台应急避难所防火结构及逃生通道图。从图1中可以看出，应急避难所面向平台组块一侧的外围壁均采用A60防火墙，从而保证了应急避难所在60分钟内的耐火完整性，而应急避难所其余三面均在平台舷外，很难受到火焰的直接灼烧，因此不必要求其余三面也为A60防火墙，所以其余三面墙采用钢制围壁或等效材料围壁，亦能满足应急避难所的隔离要求。同时，应急避难所两侧均有开门，在平台发生紧急情况时，人员可以方便地从两侧逃生门离开应急避难所，并很快靠近救生艇，如图1中箭头所示。

图1 防火结构及逃生通道图

2 海洋平台应急避难所的通风设计

2.1应急避难所的空气循环设计

海洋平台上应急避难所各个生活、工作的房间所需的合格空气是经集中空调系统处理后通过送风系统送到各个房间，各个房间不合格的空气通过回风系统由各层走廊进入集中空调机组与新风混合，过滤除去空气中的杂质，通过冷/热盘管调节空气的温度、湿度，合格的空气进入房间，通过此过程实现各个房间的空气循环[7、8]。

2.2应急避难所的通风设计

按照ISO 15138中的要求，应急避难所在发生紧急状况时应正压通风。一般情况下，正压值控制在25 Pa～50 Pa左右。如果压力过低，不能满足安全上的要求；如果压力过高，又会影响人员舒适度、门窗开闭的操作，因此需通过气动压力调节阀或重力平衡风闸的控制，保持安全区位正压。

目前室内外压差控制有两种方法，可以根据不同需要选择不同的方法。

(1) 确定空调系统的送回风量和通风系统排风量，在保证进排风量平衡的条件下，采用平衡风闸来确保安全区内的正压通风，这就要求在设计空调通风系统时，使安全区和大气间有一定的正压，并且可以通过平衡风闸的调节使正压控制在一定范围内，这种调节方式具有结构简单、安装方便、成本低廉的优点。

(2) 为准确控制室内的压力，通过探测安全区内外的压差，在集中空调系统回风口设立压力调节阀，通过设置在室内外的压力传感器测量室内外压差，通过集中空调机组上的PLC来控制空调回风口压力调节阀的开度，从而确保室内正压通风。

此海洋平台在设计中充分考虑到应急避难所需要应对房间内、外火灾以及有毒气体在平台的大面积蔓延，为了达到应急避难所的安全要求，故使用第二种控制正压通风设计方法(如图2所示)。

图2 应急避难所的正压通风方案示意图

从图2中可以看出，为了保证在平台发生火灾的情况下应急避难所与外界的隔离，在应急避难所的送风口和回风口上均设置了防火风闸，一旦避难所外出现火情，并被避难所的火气探头感应，防火风闸立即关闭，隔离应急避难所。另外，为了维持应急避难所内的微正压，在应急避难所的回风口设置调节风闸，并通过安装在室内外的压差变送器来感知应急避难所内外的压差，通过内外压差的大小准确调节应急避难所内的正压值。当室内排风量减小时，由于不断向室内送风，室内压力增高，此时压力控制回路会增加回风口调节风闸的开度，从而降低室内的压力；当室内排风量增加时，压力控制回路会减小回风口调节风闸的开度，从而提高室内的压力，以此达到维持室内正压的通风要求。当采用这种方法调节房间正压时，须选择电控气动风闸，该电控气动风闸必须是双气缸形式，通过气动压力调节阀来调整两个气缸的压差，以控制风闸的开度，这种控制的优点是灵敏度高，可靠性强，但缺点是设备比较复杂，成本略高。

3 海洋平台应急避难所的风闸设计

3.1防火风闸的选型设计

海洋平台一般会遇到三种危险情况，一是应急避难所外部火灾；二是应急避难所内部火灾；三是平台上有害气体大面积扩散。针对上述三种状态，该平台对应急避难所通风空调系统进行了各自相应的设计。

3.1.1 应急避难所外部火灾工况设计要求

当海洋平台应急避难所外部发生火灾时，为了确保空调系统能够连续运转足够时间或室外机被火烧毁为止，这期间要求关闭应急避难所所有与外界相连通风系统的防火风闸，防止室外的烟气和热量进入室内。

3.1.2 应急避难所内部火灾工况设计要求

当海洋平台应急避难所内部发生火灾时，应保证烟气不会通过风管向其它房间蔓延，因此，就要求关闭发生火灾楼层HVAC系统所有设备，同时启动楼梯间正压控制系统，使楼梯间压力高于走廊压力，防止烟气向楼梯间扩散。

3.1.3 应急避难所外部有害气体大面积蔓延

当海洋平台上有害气体大面积蔓延时，关闭应急避难所HVAC系统所有与外界相连的通风系统的防火风闸，确保应急避难所与外部隔绝，防止有害气体进入避难间，造成人员伤亡。上述情况出现时，应急避难所的防火风闸应该满足以下要求：

(1) 集中式空调的新风入口处的防火风闸立即关闭；

(2) 与安装在应急避难所墙上风机相连的防火风闸立即关闭；

(3) 空调系统和主风管上的防火风闸应继续工作；

(4) 如果应急避难所内部起火，楼梯间的送风风机和防火风闸应继续工作。

为了满足以上要求，该海洋平台应急避难所的楼梯间风道和集中空调风道一般采用电动防火风闸，其目的是在紧急状态下，一旦压缩空气系统出现问题时，该部位的防火风闸仍然能够正常工作。为保证风闸在紧急状态下能够工作足够长的时间，所有防火风闸的电源应采用UPS电源，防火风闸的控制原则均为失电关断。

3.2防火风闸动作逻辑设计

防火风闸有三种动作形式：一是易熔片70℃左右熔断，防火风闸关闭；二是就地手动关断；三是远程遥控关断。

远程遥控关断控制箱一般安装在中控室，并配置防火风闸状态指示灯，在中控室可以一一对应关闭防火风闸，也可以按下应急关闭按钮同时关闭所有房间的防火风闸。

现场防火风闸按钮盒上也配置防火风闸状态指示灯，可以清楚了解防火风闸开关状态。

3.3空调机组的设计要求

空调机组及其室外风管在权衡经济性后，制造时可适当加强防火等级要求，使之能够在高温环境中工作足够长时间，室外机组和新风口尽量放置于足够安全的位置，保证新风入口进风的安全。对于应急避难所，新风口一般宜延伸至舷外，并在新风口设置气探头，只有在环境中弥漫有害气体或温度较高时，新风口才关闭，为应急避难所提供生存环境。同时要求空调机组有备用电源，在主电源掉电的情况下，能保证空调系统正常运行一定时间。

4 结论

该文以某海洋平台应急避难所为研究对象，分析研究了应急避难所的安全和通风设计，提出了应急避难所的优化设计要求，通过上述分析可以得到如下主要结论：

(1) 应急避难所设计应满足国内外相关规范对其安全的要求，该平台的设计在规范的要求下，更详细地规定了应急避难所的设计原则和方法，从而最大程度的保证了应急避难所的安全性。

(2) 根据不同区域采用不同的通风方案，使得整个应急避难所通风组织满足正压通风要求，在紧急状况时可以根据情况采取相应的通风方案保证室内空气的安全。

(3) 通过对防火风闸的设置，保证紧急状态下室内与室外隔绝良好。

(4) 通过对空调机组的适当选型以及对空调机组进行合理的布置，从而满足空调系统能够在紧急情况下安全地运行一定时间，以满足应急避难所内施工作业人员的生存需要。

[1] 中国海洋石油总公司.海上平台暖通空调系统设计方法[S].2003.

[2] 周美珍，陈欣.临时避难间HVAC系统防火设计[C].2005年度海洋工程学术会议论文集,2005.

[3] 张鑫.浅谈高层建筑避难层的设计[J].建筑知识.2004，24(6):49-50.

[4] ISO 13702.Petroleum and natural gas industries-Control and mitigation of fires and explosions on offshore production installations - Requirements and guidelines[S]. 1999.

[5] DNV-OS-A101. Offshore standard.safety principles and arrangements[S]:.2001.

[6] ISO 15138.Petroleum and natural gas industries-Offshore production installations - Heating, ventilation and air-conditioning[S]. 2007.

[7] 国家技术监督局.船舶起居处所空气调节与通风设计参数和计算方法[S].1993.

[8] 中国船舶工业总公司.船舶设计实用手册[M].北京：国防工业出版社，1999.

OptimizedDesignofTemporaryRefugeontheOffshorePlatform

HE Xiang-jun

(Engineering Company of Offshore Oil Engineering Co.， Ltd, Tianjin 300451， China)

With the enlarging scale of offshore platforms as well as the increasing construction workers on it, we set temporary refuge on the offshore platform to ensure the safety of offshore construction workers. The paper mainly discusses the safety and ventilation design requirements of temporary refuge and then optimizes its design according to corresponding requirements so as to ensure its safety.

offshore platform； temporary refuge； HVAC; positive pressure ventilation

2014-11-22

贺相军(1979-)，男，工程师。

1001-4500(2015)01-0009-05

TE54

： A