满足NIPH要求的平台饮用水系统设计.docx

满足NIPH要求的平台饮用水系统设计 李杰锋 何新式摘 要：本文依托本公司拟设计的某工作于挪威北海区域的封井平台为载体，研究了平台饮用水系统设计时，为满足NIPH规范需要注意的内容及一些设计经验。具体内容包括：满足挪威饮用水系统相关规范体系、系统各个设备的选型及配置、系统材质的注意事项等内容。本文旨在介绍满足该规范的设计要点，可供有类似入级要求的平台饮用水系统设计提供参考。关键词：NIPH；平台；饮用水中图分类号：U664.85 文献标识码：AAbstract： Because an offshore platform is to be built for Norways north sea area and will be designed in our company， this paper describes the requirements to satisfy the NIPH rules and some relevant design experience for the potable water system of the platform， including the rules of the Norwegian Authority about potable water system， selection and configuration of various equipment of the system， how to select the material of piping valves， etc.Key words： NIPH； Offshore； Potable water1 引言海洋平台上的供水系统与陆地上的供水系统有诸多不同：平台上的饮用水系统必须时刻保持高质量的饮用水供应，且有许多方面需要特别考虑。如果在航行过程中遇到饮用水系统失效，一时间很难找到新的水源，那么船员的人身安全将受到威胁。另一方面，如果航行中饮用水设施受到污染，或有传染病源借助饮用水系统传播，也是十分危险的。因此，保证饮用水系统安全对于平台的设计及运营尤为重要。挪威对于饮用水的要求较MARPOL及各船级社的规范要严苛很多。如果平台在挪威及北海海域工作，即入相关的船级符号，则需要满足挪威公共卫生组织（简称NIPH）的要求1。NIPH饮用水规范仅是针对供应到各末端用户的水质有要求，对于如何实现该水质并没有明确的规定。挪威当局对于平台的检验也是集中在各用户末梢的水质检验，如水中含盐量、重金属离子、芳香烃类及各种菌含量等参数的要求。对于饮用水设备及系统的配置，NIPH有推荐方案，但并不强制实行，简言之NIPH只看结果，不重过程。按本项目实际情况，NIPH推荐中明显偏向北欧。如果完全按照NIPH guideline 推荐设计，则造水机、泵等主要设备均需从北欧厂家采购，管材、阀件等也需要欧洲认证，因此成本比工作于其他区域的平台要高出许多。2 项目入级的说明本平台为自升式封井平台，船体部分为三角形，入级DNV-GL，工作区域是挪威大陆架、英国北海、加拿大及丹麦大陆架。按照规格书描述，需要满足挪威海事局（简称 NMA）及挪威石油安全局（简称PSA）的相关要求。而PSA与NMA是两个不同的机构，内容有重复及冲突。为了解决此冲突，挪威船东协会的手册中（简称AoC手册）有明确的指向，即哪些位置适用NMA，哪些位置適用于PSA。关于上述规范的饮用水系统中虽然描述不尽相同，但最终均指向须满足NIPH规范的要求。按照AoC Section61的要求，饮用水系统需满足NIPH规范；同时也可使用NMA饮水用规范（简称NMA 1406）代替；而NMA 1406中描述又写明本系统必须NIPH系统。由此看来，本系统必须满足NIPH的要求。当然，由于本平台入DNV-GL级，本系统同时也需要满足D0101、D0104的要求。3 项目设计的讨论NIPH 2017内提到了一个推荐系统及检测中的一些具体要求，下文对系统中出现的各个组件进行讨论，并根据平台设计的习惯进行综合性讨论。3.1进水口配置NIPH要求本系统需要有两个进水口，每个进水口的水量能够满足设计要求，且进水口需要远离各排水口，造水机的吸水管不能与冷却水共用海底门。按照这个要求，需要再单独为饮用水系统配置海底门，防止抢水及互相污染的现象。因此，本船为饮用水系统单独配置两个海底门。挪威海域均是冰区，DNV-GL D0101中关于冰区部分的要求对本平台也适用。3.2 造水机选型必须保证在一台造水机失效的情况下，另外一台造水机仍能满足100%的负荷要求；造出来的水在导电率过高（盐度过高）的情况下会自动排掉，保证回到饮用水舱的水满足要求。NIPH要求造水机出口淡水的导电率不得超过75Ms/m，目前大部分造水机厂家均不能达到此要求，因此在设备选型时要特别注意。造水机海水进口压力也需要事先明确。本平台为自升式，存在航行及提升两个主要工况：在航行工况，从海底门自然吸水，需要配置造水机海水泵；在提升状态下，平台使用潜水泵供水至海水总管，不同的气隙会影响送至海水总管的海水压力，而潜水泵送出来的压力较高，一般不需要再增加造水机海水泵，因此在系统设计时需要明确造水机的海水进口压力。3.3 矿化滤器矿化滤器在船舶造水系统很常见，一般自带反冲洗，内有石英砂或白云石，主要用于增加水中的矿物质，调整水的硬度；同时矿化滤器使得通过后的水呈现碱性，减少管路腐蚀；NIPH推荐在滤器前加入CO2加注装置，加注CO2后一价的碳酸氢根（HCO3-）在水中会趋于饱合状态，使水中PH值在8附近。若不使用CO2注入，使用白云石滤器会使PH值达到1112；使用石英砂滤器PH值较白云石滤器稳定很多，可以满足NIPH要求的PH值保持在 69的要求。参照以往的设计经验，不加CO2对处理后水的PH影响不大。本项目最终确定不加装CO2加注装置，采用石英石滤器，预留接口，后续若PH值超标再加装CO2加注装置，以节省成本。3.4饮用水舱饮用水舱的容积不能小于所需的自持力，舱内存水时间不能超过20天否则会引起油漆的溶解物和微生物在水中含量过多。总舱容按照：每人每天200 L、共150人、存水期20天计算，可得总舱容为600 m3，设置两个淡水舱，每个舱的舱容约300 m3。NIPH要求饮用水系统需要保持低于20 ，以防止军团菌的滋生。为保证舱内水温不超过20 且舱内不结冰，两饮用水舱设置在不与机舱贴邻、也不与外板贴邻的位置。由于NIPH要求在饮用水舱的最低位设置污水井。本平台的饮用水舱原布置在双层底，后改成侧壁深舱，并在舱底下设置空舱，舱内低处设置吸口，双层底结构面不放置于淡水舱内，使得淡水舱可以方便清洁且不易产生积水。同时，按照NMA关于饮用水舱的要求，每4 m高度需要加设梯道及平台，用于清洁舱壁。每舱设置取样点及排污口，排污口可用快速接头接至气动隔膜泵。3.5 加氯装置为防止舱内氯含量过少使得微生物再度滋生，NIPH要求舱内的氯含量必须大于0.05 mg/l，还必须再增加循环加氯管路。但于加氯量也不能太大，必须严格控制在0.05 mg/l0.5 mg/l内。本项目加氯装置带氯离子含量传感器与流量计，两传感器共同输出信号，动态控制加氯量。按照NIPH推荐，至少需要有三处配置加氯装置：造水机淡水出口处；通岸接头至淡水储存舱之间管路上；淡水舱循环加药管路。由于循环加药的量比注入的量要少得多，还是单独设置较为合理。必须增加氯含量传感器，对系统的水质进行监测；增设循环加氯管路，控制水中氯的含量在允许范围内。3.6 紫外线消毒器（简称UV装置）UV装置是本系统中NIPH唯一有发证的设备，该证书为型式认可。NIPH要求每台流量100%容量，保证在一台失效时，另一台仍能满足全部的用水量消毒的要求。为了防止因失电而导致水质影响，UV装置采用应急电源供电。考虑到挪威北海区域海水的洁净度较高，造出来的淡水水质较好，且UV功率过大水温容易过高，有滋生军团菌的危险，因此UV装置的设计不再加设余量。3.7 饮水输送泵与饮水日用柜采用饮水日用柜供水，输送到上层建筑的水压比较稳定，但饮用水在柜内存放时间较长容易引起微生物的二次滋生。采用饮水输送泵供水，减少了水的存放时间，水质更为可控。但两台泵必须是变频泵，成本较高。最终考虑本项目是第一次尝试，还是选用保守方案：先用两台泵体材质为316L的变频饮水供给泵，单台泵的容量为饮用水供给量的100%。3.8 循环冷卻器军团菌在20 50 的水内容易滋生，NIPH要求存储舱内的水温不得超过20 。平台如果工作于挪威水域，周围环境常年低温，不需要加设循环冷却器。假如本平台后续再到其他温暖水域作业，存储舱内的水温不能保持在20 以下，则应按照NIPH建议加设循环冷却装置。3.9 其它两舷各设加注管，加注管必须设置泄放口；管路中应尽量消除存水弯，减少管内积水滋生细菌；注入软管及通岸接头均应加设保护盖，防止鸟类及昆虫进入。在输往上层建筑的水中仍会含有杂质及残氯，可在系统末端装活性碳滤器。考虑到我们使用的造水机是反渗透式而非蒸发冷凝式，水中杂质会少很多，且活性碳滤器需要经常更换和维护，最终确认不安装。3.10 材质本系统虽然规格书中未提及材质，但按照NIPH的水质要求，系统与水接触的部件必须全部采用不锈钢材质，且按NIPH建议材质需要满足DVGW、KIWA、WRAS等。由于铜本身有一定的杀菌能力，饮用水管若使用铜质也是一个很好的选择，但是成本较不锈钢材质要高许多。另外大部分厂家喜欢配置玻璃钢材质筒体，考虑到整套造水系统布置于造水机室，属于机械处所，按照钢规不能采用玻璃钢类材质。但平台对于这项要求有些松动，可以申请豁免。综上所述，本项目最终完成的系统设计方案，如图1所示。4 结语本文以实船设计为依托，基于NIPH规范及饮用水系统的常规设计要求进行讨论。列出了饮用水系统的设计要点及设备订货的注意事项，最终形成了一套较为合理的饮用水系统设计方案，希望可以为后续工作于挪威及北海区域的平台设计借鉴。由于该类型的饮用水系统为我司首次设计，设计较为保守，后续项目将会结合本平台的调试情况做进一步改进设计。参考文献1NIPH guideline to design and operation of offshore potable water systems 5th edition Ch.9. -全文完-