1 工程概况
渤海海域新建1座220kV陆地变电站（渤油站），海上新建3座平台，渤中34-1区域、渤中35-2区域海上各建设1座220kV电力动力平台。在垦利10-1区域建设一座110kV电力动力平台，海缆为3回登陆海缆，3回互联海缆，共6根，约280Km.应用工程高压细水雾消防管总设计线路52条（包含高压变压器、散热器、会议室等），设计覆盖总面积约4000平方米，设计管线长度6200余米，管路附件及法兰4100余个，高压消防喷头2020余个，U型管卡3950余套，消防管支架2850余套。
2 管线布置要遵循上小下大的原则
由于高压管线的直径通常比较大(一般2寸以上)，管线成排布置的时候也会占用很多空间，其管线的支架跨距较大。而其他管线的直径较小(一般为2寸以内)，管线成排布置的时候占用空间较小，其管线的支架跨距也相对较小，在吊架生根到上层横梁下表面的时候，会要求上方不能有其他管线遮挡。综上所述，大直径管线布置到下层，小直径管线布置到上层，是为了给管线支架留有足够的空间。如果操作平台与钻井平台之间的布管层高不是很大的话，建议直接把高压管线高度下降到极限状态，既使其管线的支架为一字型工字钢，并且直接加到钻井平台上，但要保证支架必须坐到甲板下面的结构梁上，这样高压管线的支架结构简单，安装方便，也给上层小管线留有最大的布置空间。
3 管路及支架设计总结
3.1管路设计总结
管线布局时应在合理情况下选用最短路径，管线要尽量减少弯头的使用数量，从而降低水阻，先布置主管线后布置分支管线，管线布置时应尽量避免“U”型弯的存在，管线布置时应尽量避免在电气及仪表线路上方，尽量减少占用人防通道空间，相邻管线并行排列时应留有足够的安装及维修空间，管线布置应整齐划一，并排管线焊缝应交替错开。对于设备间内管线高压细水雾系统管线自设备间穿出后，沿通道顶部布置，尽可能减少穿越防火墙的次数，再利用后期的封堵措施，确保防火墙的完整性。自设备间至防护区域管路较长，需要利用尽可能简洁的路径到达防护区域，以减少沿程摩阻带了的压力损失，保证喷头终端的压力满足要求。高压细水雾管线到达防护区域后，根据工艺流程图及厂家提供的布置图，在模型中合理布局，喷头前方有阻挡物的，要注意躲避，以达到喷头对区域的有效防护，高压细水雾喷淋管避开舱口盖布置，后期检修方便快捷。
3.2水力计算总结
高压细水雾管线应该在设计完成后进行水力计算，如水力计算不通过，减少弯头的使用数量，或将90度弯头改为45弯头，降低水阻。
3.3支架设计总结
井口区的管线大部分为应力管线，其对应的支架与其它区域管线的要求有所不同。此部分通常会使用应力分析模拟软件，对管线所在系统进行模拟，进而可计算出每个支架的位置以及形式要求(如止推或导向等)。其中有一些通用的要求，我们可以在初期的管线设计中执行，从而可以减少后期的修改工作。
支架设计前提条件是管线已经完全调整完毕且不做改动，首先依据支架标准图、管线及支架的定位，确定支架详细尺寸，然后根据管径、管内流体介质以及并排管线数量确定支架的构型及型材，并满足设计要求，支架安装时应尽量减少生根在墙体上的支架数量，尽可能生根在结构型钢上，安装在甲板面或墙体上的支架应使用加强筋板，大型支架不能直接安装在甲板表面上，应在甲板开孔，焊接在甲板面下的结构型钢上，最后根据加工的难易程度选用支架各个杆件间的合理的焊接形式。其中针对管径小的特点，支架设置也相对密集，由于管径较小，支架多采用角钢L50/L75。支架的设置遵循统一的设计要求。允许跨距是两个支架之间最大的允许间距，跨距太小意味着支架数量要增加，也要增加费用和投资。跨距太大，可能影响管道的自身安全。根据经验，金属管道允许跨距为1/2寸是1.4米，3/4寸是2米，1寸是2.5米，11/2寸是2.9米，管线末端增加支架后预留长度不超过跨距的1/5。调整完跨距使用U型螺栓固定，管支架在设计的过程中要避开与其它专业之间的碰撞，还要保证设计过程中排布美观合理。
4 优化设计案例
4.1设备上方无梁消防支架设计
变压器和冷却器周围需要布置高压水雾喷淋管线，但是上方没有结构梁，管线布置完成后，支架设计成为难点，考虑到中间跨距问题，需要设计组合支架固定管线，最终将支架设计成三角形支架延长横担长度作为支撑支架，再在支撑支架上设计小支架用于固定分支管线。在管线布置中，我们可以通过改变管线走向的方法来增加管道柔性，常用的方法是通过增加弯头，适当增加管线水平方向的长度，进而通过自然补偿来吸收管线位移。简单地说，对于应力分析计算后，所要求增加长度的管线，我们可以让管线在局部布置成绕整圈或半圈的形式来满足长度要求，主要应用于原油(CR)系统，伴生气(AG)系统及压井(WK)系统。通常后2种系统的管线的总路径相对较短，所以常规做法是使其在井下绕四分之三圈来增加长度，但不要在工字钢梁内紧贴结构梁绕圈，否则后续管线无法安装。原油系统管线可根据计算接结果适当布置成“之”字型或门型。另外，其与伴生气系统管线的接口，要在水平距离上，和采油树原油出口的管口处要留有一定距离，来满足不同项目的计算要求(见图1)。
4.2高压细水雾堵头优化设计
岸电项目采用高压细水雾消防系统，与高压喷头连接的转换接头由厂家定制的非标件，材质316L，试压时如采用不锈钢丝堵封堵，试压后，部分丝堵无法拆卸或者导致转换接头内螺纹破损，所以试压丝堵的选用应该为铜镍材质，便于拆卸。高压细水雾喷头使用过程中易堵塞，所以高压细水雾系统来源水质有较高的要求，而在海洋石油平台，高压细水雾系统接入接入淡水储罐，另外还需要有备用海水水源，如使用海水，事后需要对整个系统进行充分充分清洗，防止堵塞。
4.3高压细水雾降低水阻的优化设计
高压细水雾管线应该在设计完成后进行水力计算，如水力计算不通过，减少弯头的使用数量，或将90度弯头改为45弯头，降低水阻。图2中涉及管线号为3/4"-FW-68101-F2SA0Z，由于管径小，无法通过水力计算，所以需要重新规划路径。后续将该管线中90deg弯头全部调整为45deg弯头实现。水力计算主要用于计算终端喷头出的水压及水量，为达到合格的数值，需要在路径规划完成后，统一交由设备厂家，对各个管路进行梳理计算，以确保设计管路的合理性。由于计算时间较长，所以需要前期的建模速度加快，保证及时的完成计算工作，给不合格的管路修改和备料预留出足够的时间。
图1
图2
5 结束语
总之，在海洋工程高压消防管线设计时，要确保管高压消防管线设计的科学性与精细化，提升管理的质量与水平。有效解决前期各种遗留问题，提高整改效率，提升整理速度，确保高压消防管线的安全。
参考文献：
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