DB37T 4421-2021 淺海模塊化地質(zhì)鉆探平臺設計規(guī)范　

37I 2 2 3 3 4 4 4 4 4 4 5 5 8 9 9 9 9 9 9 本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定1淺海模塊化地質(zhì)鉆探平臺設計規(guī)范作業(yè)工況風速≤6級，自存工況風速≤8級）海上移IEC61439—6:2012低壓成套開關設備和控制設備第6部分：母線干線系統(tǒng)(母線槽)4平臺設計文件a)平臺主體和結構部分的圖紙資料：b)平臺材料表；24)焊接規(guī)格書；e)平臺機械裝置與系統(tǒng)方面的圖紙資g)平臺救生設備和用具部分的圖紙資料；l)除以上規(guī)定的有關圖紙資料外，還應編寫建造說明書，并在建造說明書應包括能表明不同等級及力學性能結構材料的尺寸、適用位置和范圍的圖紙（完工5.1平臺結構型式平臺采用拼接組裝而成，其主體結構分為三部分：主船體、樁體和上層建5.1.1主船體35.1.1.1平臺主船體由若干個全封閉箱體結構排列有5.1.1.2箱體內(nèi)部結構應布置合理，有關構件應布置在同一平面內(nèi)，以組成封閉的整體框架結構共同5.1.2樁體5.1.2.1樁腿5.1.2.2升降系統(tǒng)5.1.3上層建筑(平臺上有此設計時適5.2船體結構材料的選擇受的應力狀態(tài)、構件的厚度、設計環(huán)境溫度以及鋼材的斷裂韌性、疲勞性能和抗層狀撕5.3結構焊縫的設計5.3.1通則5.3.1.1一般平臺結構和構件的焊接工藝應符合材料及焊接規(guī)范的有關規(guī)定。5.3.1.2結構的焊縫布置應考慮到便于焊工施焊。施焊時焊接位置應盡可能采用平焊。5.3.1.5對外板、甲板、內(nèi)底板及艙壁板，其板與板之5.3.1.6板材的連接，特別是高負荷區(qū)域的板材一般不宜采用搭接焊接。5.3.1.7平臺結構中，凡承受高應力的焊縫，應盡量避免采用固定墊板連接。5.3.1.8平臺結構中，關鍵位置5.3.2.1平臺結構所用的焊接材料，所選用的級別應與45.3.2.2當不同材料的母材被焊接連接時，除在結構不連續(xù)處或應力集中區(qū)域內(nèi)應選用較高強度等級5.3.2.3當母材的連接強度相同，韌性級別不同時，除結構受力情況復雜或施工條件惡劣者外，一般5.3.2.4焊接承受較大載荷或要求較大剛5.3.2.5為確保熔敷金屬的質(zhì)量5.4結構防腐保護系統(tǒng)或其他同等效果的形式。所采用的防點、使用年限、施工、維護和更新的可能性以及技術經(jīng)濟效果等因5.4.1.1大氣區(qū)的鋼結構，應采用涂層防腐蝕。對涂裝有困難的小型復雜構件，或有特殊要求的鋼結5.4.1.2飛濺區(qū)的鋼結構，應采用高效長壽命的防腐5.4.1.3全浸區(qū)的鋼結構，應采用陰極保護與涂層聯(lián)合防腐蝕措施。對于擬采用水下檢驗代替塢內(nèi)檢5.5人員保護所有露天甲板四周應裝設欄桿，欄桿的高度應至少離甲板1m。5.6拖曳設備設計和制造可參照中國船級社《海上拖航指南5.8平臺通訊設施配備應配有電臺、衛(wèi)星電話、AIS船舶自動識別系統(tǒng)、航行警告接收機、多功能電笛等通訊設施，確保平臺施工期間陸地指揮部對平臺上的情況進行監(jiān)控及通訊聯(lián)5.9鉆探工作區(qū)設施配備根據(jù)實際鉆探工作要求可配套鉆機、鉆塔、柴油發(fā)電5如必要，地震、海床承載能力、溫度、冰/雪對載荷a)對于本平臺最小設計風速：b)風壓P應按下式計算：V——設計風速，m/s。 P——風壓，kPa；S——平臺在正浮或傾斜狀態(tài)時，受風構件的正投影面積，m2；Ch——受風構件的高度系數(shù)，其值可根據(jù)構件高度h（構件型心到設計水面的垂直距離Cs——受風構件形狀系數(shù)，其值可根據(jù)構件形狀由下表選取，也可根據(jù)風洞試驗確定。1)當平臺設有立柱時，應計入全部立柱2)對于因傾斜產(chǎn)生的受風面積，如甲板下表面積和甲板下構件等，應采用合適的形狀系數(shù)4)對于孤立的建筑物、結構型材和起重機等，應選用合適的形狀系數(shù)，分別進行計算；65)通常用作井架、吊桿和某些類型桅桿的開式桁架結構的受風面積，可近似取每側(cè)滿實投m7一定重現(xiàn)期（不小于50年）的設計波波高Hmax應在考慮單個最大波高在穩(wěn)定海況條件下的短期分布以及海況長期分布的基礎上確定。一般情況下，設計波波高Hmax可由相同重現(xiàn)期的有義波高Hs經(jīng)下式得對某些周期的波浪，雖然波高小于Hmax，但可能對結構構件有更大的影響，亦應小尺度孤立樁柱上的波浪力可用莫里遜（Morison）公式計算波浪載荷計算，對大尺度物體，一般）；h)海生物、露天結構上的積聚的冰/學載荷（適用時）。8平臺的甲板載荷圖或說明書應表明在每種工作狀態(tài)和遷移狀態(tài)時所有區(qū)域的最大的設計均布載荷）：平臺的設計應能使主船體避開最大的設計波浪，包括天文潮和風暴潮的組合影響。最小間隙可取1.2m或風暴潮、天文潮和平均低水位以上設計波高之和的10%，取小者。6.2.1應對所有工況下的荷載條件進行充分分析，以便對所6.2.2構件的尺寸應根據(jù)以合理的方式組合了每一構件中的各個應力分量的衡準來確定。在評估組合6.2.4在適當時應提供基于預定作業(yè)區(qū)域或環(huán)境所作的疲勞6.2.5在主要構件的設計中應考慮到切口效應6.2.6平臺殼體的強度，應以平臺處于升起狀態(tài)，平臺上作用有最大重力荷載并由所有樁腿支撐的情構件的尺寸應根據(jù)該分析來計算，但不應小于其他工況要6.2.7平臺的設計應能使殼體避開最大的設計6.2.8樁腿的設計應使其在向海底下降過程中，能經(jīng)受住其無支承部分可能受到的動力荷載，并能經(jīng)6.2.9在計算平臺處于升起狀態(tài)下的樁腿應力時，應考慮到適用的環(huán)境荷載與重力荷載的最不利組合6.2.14根據(jù)實際情況，應對波浪沖擊所引起的局部應力予以考6.2.15對于管狀的支撐桿件，應考慮為保持其剛性和形狀需要具有的環(huán)形肋96.3.1應考慮由于周期性荷載引起疲勞損壞的6.3.2疲勞分析應基于平臺設計時所考慮的預計作業(yè)工況和6.3.3疲勞分析應考慮到平臺的預期設計壽命，以及可6.4.1平臺應采用鋼材或具有合適性能的其他適當材料建造，并考慮平臺預定作業(yè)區(qū)域的極端溫度。6.4.2在平臺的設計和建造中，應考慮將有害物質(zhì)的使用降至最低限度，并便于有害物質(zhì)的回收和清6.5.1.1一般平臺結構和構件的焊接工藝應符合材料及焊接規(guī)范的有關規(guī)定。6.5.1.2結構的焊縫布置應考慮到便于焊工施焊。施焊時焊接位置應盡可能采用平焊。6.5.1.5對外板、甲板、內(nèi)底板及艙壁板，其6.5.1.6板材的連接，特別是高負荷區(qū)域的板材一般不宜采用搭接焊6.5.1.7平臺結構中，凡承受高應力的焊縫，應盡量避免采用固定墊板連接。6.5.2.1平臺結構所用的焊接材料，所選用的6.5.2.2當不同材料的母材被焊接連接時，除在結構不連續(xù)處或應力集中區(qū)域內(nèi)應選用較高強度等級6.5.2.3焊接承受較大載荷或要6.6.2建造文件應標明各種不同等級和強度的材料應用位置和范圍的圖紙，以及對材料和所用焊接工藝的說明和其他任何相關建造資料。有關修理或改裝的限制或禁止事項，均平臺應校核完整穩(wěn)性、破損穩(wěn)性和坐底穩(wěn)性。7.1.2復原力矩與風傾力矩7.1.2.1應在全部漂浮作業(yè)吃水范圍內(nèi)，包括遷移工況的吃水，計算并繪制足夠數(shù)量的相應于最危險軸的復原力矩和風傾力矩曲線。7.1.2.2風傾力矩曲線應按能夠確定該曲線的足夠數(shù)量的傾斜角來計算。7.1.2.3計算風力作用力臂應取為受風面積壓力中心至平臺水下部分側(cè)向阻力中心間的垂直距離。7.1.2.4對來自任何方向作用于平臺的風力均應加以考慮，其風速值應按平臺工況要求計算。7.1.2.5從具有代表性的平臺模型風洞試驗得到的風傾力矩可代替上述方法。這種風傾力矩的測定應包括各個適用橫傾角的升力和曳力效應。7.1.3完整穩(wěn)性衡準7.1.3.1平臺在各種作業(yè)工況下的完整穩(wěn)性均應符合以下衡準(參見圖1):a)至第2交點或進水角處的復原力矩曲線下的面積中的較小者，至少應比至同一限定角處風傾力矩曲線下面積大40%;b)復原力矩曲線從正浮至第2交點的所有角度范圍內(nèi)，均應為正值?？蓤D1典型完整狀態(tài)靜水力曲線圖7.1.3.2如果能保持等效的安全水平，且能證實具有足夠的正值初穩(wěn)性，則可選用其他穩(wěn)性衡準作為替代。7.1.4破損穩(wěn)性衡準7.1.4.1應選取最壞的穩(wěn)性狀態(tài)進行破損穩(wěn)性計算，并假定平臺處于無系泊的漂浮狀態(tài)，但如系泊約束對穩(wěn)性有不利影響時，就應加以考慮。7.1.4.2盡管平臺破損后可以利用系泊力或?qū)ε撌冶贸龌虮萌雺狠d水等措施來減少傾斜角，但仍不得以此作為降低下述破損穩(wěn)性要求的理由。7.1.4.3平臺應具有足夠的干舷、儲備浮力和穩(wěn)性，以便在任何作業(yè)或遷移工況下，任何艙室受到破損，并在來自任何方向，規(guī)定風速的風傾力矩作用下，計及下沉、縱傾和橫傾的聯(lián)合影響后，破損水線應低于可能導致發(fā)生繼續(xù)進水的任何開口的下緣(參見圖2)?？蓤D2典型破損狀態(tài)靜水力曲線圖7.1.4.4平臺在經(jīng)受任何單個艙室浸水后的剩余穩(wěn)性應滿足下式要求：0——穩(wěn)性消失角，度；其中，穩(wěn)性范圍的確定與進水角無關(參見圖3)?？?7.1.4.5如果能保持等效的安全水平，可選用其他穩(wěn)性衡準作為替代。7.1.5坐底穩(wěn)性7.1.5.1為保證正常作業(yè)，平臺應具有足夠的坐底穩(wěn)性，包括抗傾穩(wěn)性和抗滑穩(wěn)性。7.1.5.2平臺的抗傾穩(wěn)性應滿足7.1.5.3進行坐底穩(wěn)性計算時，平臺的甲板載荷應取最小值，并應考慮裝載和安裝的最不利影響，除7.1.5.4計算傾覆力矩時，應考慮風載荷、波浪載荷和流載荷的最不利疊加的影響，其中力臂鉸接點7.1.5.5在坐底工況時，平臺在相應工況的水平載荷作用下應具有足夠的抵抗水平滑動的能力。對海床土質(zhì)較差的海域，其滑動面應選為沉墊或下殼體與土壤的交界面KH——抗滑安全系數(shù)，正常作業(yè)工況時應不小于1.4，自存工況7.1.5.7在坐底工況時，平臺在相應工況的環(huán)境載荷和重力載荷作用下，其海床地基應力應小于地基7.2.2所有處于漂浮狀態(tài)的平臺，其甲板、上層建筑、甲板室、門、艙口蓋、通風筒、空氣管、泄水孔、進水孔、排水孔和其它開口等的風雨密性和水密性，均應符合《1966年國際載重線公約》的有關7.2.3在露天位置的艙口和通風筒圍板、空氣管、門檻等，其外露高度和關閉設施一般應考慮完整穩(wěn)從第1交點至達到要求的完整復原力臂曲線下面積所對應的傾斜之前可能浸沒的所有進水開口，均應7.2.5應對緊急狀況下不能關閉的開口位置，例如應急發(fā)電機的空氣進口，給予特別考慮，同時注意7.3.1.1水密分隔上的開口數(shù)目應在與平臺設計和正常作業(yè)相適應的情況下保持最少。如果為了出入7.3.1.3平臺處于漂浮狀態(tài)時，為保持水密完整性而設置的通風系統(tǒng)閥門應保持關閉。在這種情況下7.3.1.4保持開口水密完整性的關閉裝置應具有足夠的強度、填料和緊固設施，以使其在所涉及的水7.3.2.1.2確保水密完整性的門或艙口蓋，如其在平臺處7.3.2.1.3對于僅用于提供檢驗通道，且保持永久關閉的、確保水密完整性的內(nèi)部開口應貼有告示，7.3.2.2.2若錨鏈艙或其他可提供浮力的空間有可能浸水，則這些處所的開口在進行穩(wěn)性計算分析時8.1.1所有機械設備、鍋爐和其他壓力容器及其附屬的管系、裝置和線路，其設計和建造應適合于既作條件和環(huán)境條件。對于平臺安全所必需的系統(tǒng)和8.1.2所有與平臺安全操作有關的關鍵機械、部件和系統(tǒng)，應設計成能在下列靜態(tài)傾斜條件下進行工從正浮到任何方向上的10°傾角或根據(jù)平臺的類型、大小及其工作條件確定不同8.2.1應提供適當設施和布置，以便于安全進入、清理、檢查和維護包括鍋爐和壓力容器在內(nèi)的機械8.2.2如果存在機械超速的危險，8.2.3如果機械(包括壓力容器)或該機械的任何部件承受內(nèi)部壓力或可能受到危險的超壓，則應根據(jù)8.2.4所有用于傳遞動力至機械設備的齒輪、軸和聯(lián)軸器的設計和構造應能經(jīng)受住在一切工作條件下8.2.5機械裝置應設有在故障情況下的自動停車裝置或報警裝置。8.2.6應設有即使在主要的輔機之一失靈時，使關鍵系統(tǒng)的8.3.1為平臺安全所必需的機械，應設有有效的操作和控制裝置。8.3.2為平臺安全所必需的機械的自動啟動、操作和控制系統(tǒng)，一般應包括對自動控制的手動越控裝8.4.1.1應布置成任何部件的的單一故障不會引起平臺不受控制的下降。每一液壓升降系統(tǒng)、鎖銷系8.4.1.2應根據(jù)平臺最大下降和起升荷載進行設計和建造，能夠承受平臺最大環(huán)境指標施加在平臺上8.4.2.1油缸應設有緩沖裝置或其他限位措施。8.4.2.2任一樁腿的升降系統(tǒng)均應設有同步裝。8.4.2.3油缸的活塞桿應采取相應的防腐保護措施。8.4.2.4每一樁腿上應至少設有兩套定位鎖緊裝置，每一套鎖緊裝置計算負荷（按屈服強度），應不小于該樁腿所承受的最大工作負荷。鎖緊裝置應由優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼等8.4.2.5平臺主體升起后，液壓系統(tǒng)應卸荷，所承受的外載荷應8.4.2.6樁腿主鎖銷和輔鎖銷的脫開動作應相互連鎖，并應在集中升降控制站和樁側(cè)升降控制站內(nèi)設8.4.2.7升降裝置如使用鎖銷式，則鎖銷間距的設計應考慮當海底不g)各種規(guī)格的管子、法蘭、螺栓、螺母8.4.7.1液壓元件及控制儀表應在安裝前進行檢查校驗。8.4.7.3全部管系安裝結束后，8.4.7.5應編制升降裝置的試驗大綱，并按照大綱進行試驗。9.1.2電氣設備不同電位的帶電部件之間和帶電部件與接地金屬之間，按其絕緣材料的性質(zhì)和工作條件，應具有適應其工作電壓的足夠的電氣間隙和爬電距9.1.3除整步開關外，電氣設備經(jīng)開關斷開電源后，不應經(jīng)控制電9.1.4電氣設備連接和緊固用的螺釘和螺母，均應有9.2.1每座平臺應設置一個至少包括兩套發(fā)電機組的主電源。主電源系指向主配電板供電，并通過主配電板對為保持平臺處于正常操作和居住條件所必需的所有設備配電的9.2.2這些發(fā)電機組的功率，應在其中任何一個機組停止供電時仍能保證各項電氣設施的工作，但鉆9.2.3在交流系統(tǒng)中，當一臺發(fā)電機停止工作時，其余的機組應有足夠的儲備容量，以使當最大電動機起動時所導致的系統(tǒng)電壓的大幅度降落，不會使任何電機失速或使任何其他設備失效。9.2.4如果變壓器或變流器成為供電系統(tǒng)的必要部分，則其臺數(shù)、容量和布置應滿足下列要求：a)應能在任何一臺變壓器停止工作時，其余變壓器應足以保證正常推進、升降和平臺安全所必需設備安全運轉(zhuǎn)，同時基本生活條件也應得到保證，至少應包括適當?shù)拇妒?、取暖、食品冷b)每一變壓器均應具有外殼或等效的分隔，以能形成一獨立單元，且其初級和次級側(cè)均應設有c)每一初級電路的每一相上均應設有開關和保護；9.3配電板9.3.1主配電板相對于一個主發(fā)電站的位置，應盡可能具有正常供電的完整性，使其只有在同一處所9.3.2主配電板的后面和上方不應設有水、油及蒸汽管、油柜以及其他液體容器。若不能避免時則應9.3.4除安裝在機器控制室中的主配電板外，均應在其后通道的入口處配置帶鎖的門。當主配電板長9.3.5主配電板的前后均應鋪有防滑和耐油的絕緣地毯或經(jīng)絕緣處理的木格柵。9.4應急電源9.4.1每座平臺均應設有獨立的應急電源，應急電源指在主電源供電發(fā)生故障的情況下，用來向應急更低的溫度，則應考慮設置加熱裝置并保持加熱，以保證可以9.4.4應急配電板應盡可能靠近應急電源安裝，并符合下列要求：a)若應急電源為發(fā)電機，則應急配電板最好與應急發(fā)電機安裝在同一處所；b)作為應急電源或臨時應急電源的蓄電池組c)其通道設計與主配電板通道設計一9.5外來電源9.5.1若平臺上的設備需由岸電或其他外來電源供電，則應在平臺上便于連接來自外部電源軟電纜的9.5.2在主配電板上應設有外來電源指示燈，以指示9.5.3當外來電源為中性點接地的交流三相系統(tǒng)時，則須設有將平臺結構與外來電源相連接的設施。9.6配電與供電9.6.1配電系統(tǒng)，可采用下列配電系統(tǒng)：d)不通過平臺鋼結構做回路中點接地（包括直接、高阻及低阻接地）的三相四線系統(tǒng)。9.6.2不得采用利用平臺結構作回路的配電系統(tǒng)，但下列情況所流過平臺結構的電流是允許的：a)外加電流型陰極保護系統(tǒng)；b)有限和局部的接地系統(tǒng)，如果由此產(chǎn)生的任何電流并不直接流過任何危險區(qū)；e)供電、控制和儀表電路，如因技術上或安全上原因不能使用不接地的系統(tǒng)，且在正常和故障9.6.4對交流三線系統(tǒng)，應在最后分路上將用電設備加以組合，以便在正常情況下，使各相負載在分9.6.5主重要設備應直接由主配電板或應急配電板（要求應急電源供電者）供電，但如其獲得完全選9.6.7無線電設備分配電板和需由應急電源供電的航行設備分配電板，均應由主配電板和應急配電板9.7.1電氣裝置中應設置合適的保護電器，以能在發(fā)生包括短路在內(nèi)的意外過電流故障時對其進行保9.8輔助機械9.8.1每臺電動機均應設置有效的起動和停止裝置，其位置一般在電動機旁，且應便于電動機管理人d)如采用公共起動系統(tǒng)（即以一套起動器逐個起動多臺電動機）時，此系統(tǒng)中每臺電動機均應配備欠電壓保護、過電流保護、切斷設施和運轉(zhuǎn)指示器，其有效程度應不低于每臺電動機單獨使用一套起動器時的要求。若起動系統(tǒng)屬于自動類型，則應另備適當?shù)氖謩硬僮髟O施。若此項起動器是用于重要用途的電動機，則其起動部分應為雙套，且應設置轉(zhuǎn)換設施，當其中e)用改變勵磁進行調(diào)速的電動機，應設有a)電動甲板機械的電磁制動器，應附有人工釋放裝置。b)絞纜機的電動機，若技術條件中未作特殊要求時，其工作定9.9.1一般要求9.9.1.1安裝在外走道及其他易受機械損傷處所的燈具應有堅固的保護柵。安裝在振動較大處所的燈9.9.1.2消防設備控制站、冷藏艙及其他類似艙室的照明開關不應設在室內(nèi)。潮濕處所及有爆炸危險9.9.2對應急照明的特殊要求9.9.2.1各種應急照明燈均應在燈具上有明顯的標志，或在結構上與一般照明燈不同。9.9.2.2不應在臨時應急照明的饋電