- 38 -论文广场石油和化工设备2018年第21卷1-过滤器；2-风机；3-空气处理单元图1海洋石油平台电气房间新风系统设计陈自刚，牛卫民，张勇青，魏占彪，高建虎（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）[摘 要] 本文根据海洋石油平台所处高盐、高湿的特殊环境，对海洋平台的电气房间设计一套正压型新风系统，并对该系统新风量确定方法、新风过滤器性能参数及新风除湿方式进行分析与选型，可为类似海洋环境电气房间设计提供参考。

[关键词] 海洋平台；新风系统；正压型；新风过滤器；除湿作者简介：陈自刚（1987—），男，云南曲靖人，本科，工程师。

在海洋石油工程股份有限公司从事机械设计工作。

海洋石油平台电气房间处所是高盐、高湿环境，室外新风若直接送入电气房间容易对电气设备造成腐蚀，缩短设备使用寿命，加大了因设备腐蚀造成平台用电、控制设备出现故障的风险；电气房间属于安全区域，生产区的危险气体有可能逸散到房间，一旦发生，很容易造成严重的安全事故；电气间经常有人停留或工作，人员吸入氧气呼出二氧化碳，为保证人员的身心健康，必须保证足够的新风量以满足卫生条件要求。

针对上述问题，正压型新风系统的设计与研究对保证海洋石油平台安全稳定运行尤为重要。

1 新风系统方案描述室外新风由新风口进入系统，先经过滤器除去空气中的雾滴及杂质，然后被风机送入房间的空气处理单元除湿，使空气含湿量保持在某一设定值，再由空气处理单元风机送入房间。

具体流程如图1所示。

2 新风系统设计选型2.1 新风量的计算方法目前海上平台电气房间新风量的计算方法主要有房间换气次数法、人员新风需求量法和维持房间正压法三种。

(1)换气次数法Q =A•VQ —按换气次数计算新风量 ，m 3/h ；A —房间换气次数；通常取2~3次/小时；V —房间体积，m 3；(2)人员新风需求量法Q =n•νQ —满足房间人员需求的新风量，m 3/h ；n —人员数量；ν—人员每小时所需新风量，m 3/h ，可取30m 3(3)维持房间正压法维持房间正压所需新风量可以看成是对应压力下门窗缝隙的漏风量，这样可采用缝隙法计算公式来估算房间漏风量（新风量）。

缝隙法计算公式如下：Q =a•Σ(q•L)Q —维持房间所需压差（50Pa ）的风量，m 3/h ；a —根据维护结构气密性确定的安全系数，可取1.1~1.2；q —当房间为某一压差值时其维护结构单位长度缝隙的渗漏风量，m 3/h•m ；L —维护结构的缝隙长度，m。

- 39 -第4期表1 维护结构单位长度缝隙的渗漏风[6]陈自刚等 海洋石油平台电气房间新风系统设计门窗形式漏风量压差(pa)m3/(hgm)非密闭门密闭门单层固定密闭钢窗单层开启式密闭钢窗传递窗壁板405213 2.3107.5 1.7 455515 2.510.58 1.9 506016 2.611.59 2.0以南海某平台主开关间为例，条件参数如下：室外环境干球温度33℃，相对湿度90%，焓值108kJ/kg；室内环境干球温度26℃，相对湿度50%，焓值53kJ/kg；房间尺寸（长×宽×高）25m×15m×4m；房间工作人员数量为4人，房间开两道双门，门洞尺寸2.1m×2.1m，门缝总长度为21m。

计算结果见表2。

换气次数法人员新风需求量法正压法新风量 m3/h3000120410新风负荷 kW55 2.27.5电气设备散热量 kW30表2 三种方法计算结果由此可见，当采用换气次数所得风量作为房间新风量时，新风负荷远大于设备散热负荷，空调设备的尺寸、运行负荷、投资成本都将增加。

因此在满足新风需求量的情况下可尽量减小新风量，以便让系统更经济地运行，通过计算可知，海洋石油平台电气设备间（空调提供冷负荷）的新风量采用房间正压法计算所得风量比较合理。

2.2 新风滤器参数选择为了除去空气中的杂质，在新风系统中设置过滤器。

在系统设计选型过程中，过滤器的效率、过滤器的面速及过滤器的阻力等参数，对系统设计有很大影响。

其中面速反应过滤器的通过能力和安装面积；面速越低越可获得较高的过滤效率，但是面速越低阻力越大。

过滤器的阻力包括滤料阻力和结构阻力，对已定结构和滤材的过滤器，阻力取决于通风量的大小，过滤器的阻力随风量的增加是接近线性的，一般把达到初始阻力一定倍数时的阻力定为终阻力。

过滤器风速与效率、阻力关系见表3。

性能指标　性能类别迎面风速m/s 额定风量下的效率(E)/%额定风量下的初阻力(Δp i)/pa额定风量下的终阻力(Δp f)/pa亚高效 1.0粒径≥0.5μm 99.9＞E≥95≤120240高中效 1.595＞E≥70≤100200中效12.070＞E≥60≤80160中效260＞E≥40中效340＞E≥20粗效12.5粒径≥2.0μmE≥50≤50100粗效250＞E≥20粗效3标准人工尘计重效率E≥50粗效450＞E≥10表3 过滤器额定风量下的效率和阻力[5]通过表3可知在风量一定的情况下，过滤器的效率越高，过滤器的阻力和尺寸越大，所对应的风机功率随之增大。

风机有效功率公式：Q —风机风量，m3/h；H —风机全压，Pa；N —风机有效功率，kW；由于系统风速较低，系统动压较静压可忽略，近似取过滤器阻力作为风机全压，通过上面的公式可以看出亚高效、高中效过滤器较中效过滤器风机需要额外多输出约20%的功率，中效过滤表4 除湿方法比较1-空气处理单元；2-冷凝器图2通过表3可知，高效、亚高效过滤器较中效过滤器的面积需增大约50% ~100%，中效过滤器较粗效过滤器的面积需增大约25%。

海洋平台电气房间一般按照非洁净室考虑，在无特殊要求的情况下，从节能考虑，在设计选型时采用粗中效、中效过滤器即可。

2.3 空气除湿系统选择空气除湿的主要方法有：冷却除湿、吸收式除湿、吸附式除湿、空气压缩式除湿和通风除湿。

吸收式除湿的原理：水中溶有盐类或有机化合物后，其溶液表面的水蒸气分压力降低。

当空气直接与溶液接触后，由于空气的水蒸气分压高于溶液表面的水蒸气分压，致使空气中的水蒸气迁移到溶液中去，从而达到除湿的目的。

固体吸收式除湿：在通风空调系统中目前常用的有周期再生型和连续再生型，其除湿原理是一样的：湿空气轮流通过装有干燥吸附剂（活性铝、分子筛等）的腔体，吸附剂吸收空气中的水分后变成饱和状态，通过改变空气通道，让再生的吸附剂继续吸收水分，从而保证空气被连续地除湿。

再生过程需要设置额外的风机及加热器来保证将饱和的吸附介质中的水分排出。

通风除湿：将室外新风引入房间，稀释房间的湿空气，从而达到降低空气相对湿度的目的。

空气压缩式除湿：将空气压缩再冷却，空气在电气房间热负荷计算时，将新风负荷加在空调处理单元中，由前面2.1节可知，此部分新风负荷占设备热负荷较小，不会引起空调参数量级的变化，只是对空调设备的外形稍作修改，将室外经过过滤的新风直接引到空调机组本体内部，让新风经过空调机组表冷器，完成除湿过程，相当于新风系统省去了一套单独除湿设备，系统变得更简洁、方便。

各除湿方法比较见表4。

冷却除湿：由于空气在不同的温度及能量下，空气所能容纳的水分是不同的，空气中的水分含量随着空气温度的降低而减小。

当空气通过表冷器时，空气被表冷器盘管冷却降温，空气中的水蒸汽也逐渐凝结并达到饱和状态，当空气的温度继续降低时，空气中的水蒸汽就变成凝结水并析出，实现了空气的除湿过程。

除湿方法优点缺点冷却式除湿效果明显、结构简单设备空间位置要求较高吸收式除湿效果明显、节能系统复杂、占用空间较大吸附式除湿效果明显、达到较低露点耗能、占用空间较大空气压缩式除湿可获得压力较大的空气耗能较大。

除湿仍需单独的除湿设备，风量小通风除湿方便、经济受条件制约由上面的分析可知，冷却式除湿在房间有空调设备处理湿负荷的情况下是最方便、简洁、高效的除湿方法。

3 结论本文通过对海洋石油平台电气房间新风系统各部分进行分析，为海洋石油平台或类似海上设施电气房间新风系统设计提供设计选型依据，在满足人员卫生需求及房间湿度的情况下，优化了系统布置，减少了系统能耗。

通过分析可知：海洋石油平台电气房间新风量采用维持正压法计算比较合理，能够在满足功能需求的条件下，最大限度地减小新风量，降低系统投资、运（下转46页）学性能，并将焊接工艺成功地运用到产品中，效果很好，产品质量稳定。

工艺稳定，坚持按焊接工艺纪律执行，公司每年生产多台双相不锈钢产品，给公司带来了丰厚利润。

◆参考文献[1] GB/T 151-2014，热交换器[S].[2] GB150-2011，压力容器[S].[3] GB24511-2009，承压设备用不锈钢钢板和钢带[S].收稿日期：2018-01-27；修回日期：2018-03-12（上接40页）营成本。

海洋石油平台电气房间新风过滤器的选择可根据业主需求的过滤效率而定，在无特殊情况下，采用粗、中效过滤器既可减小设备尺寸，又能降低用电设备能耗。

海洋石油平台电气房间新风除湿采用冷却除湿的方式在海洋石油平台上较其他除湿方式具有结构简单、占地空间小、运行维护简单的特点，具有推广性。

◆参考文献[1] 中国海洋石油总公司编著.海上平台采暖通风空调冷库系统设计[M].北京：石油工业出版社，2013.[2] 中国船舶工业总公司编著.船舶设计实用手册—冷藏、通风空调篇[M].北京：国防工业出版社，2013.[3] 陆耀庆主编. 实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.[4] 陆亚俊，马最良，邹平华. 暖通空调[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.[5] GB/T 14295-2008，空气过滤器[S].[6] GB 50073-2013，洁净厂房设计规范[S].收稿日期：2018-01-29；修回日期：2018-03-06[4] NB/T47014-2011，承压设备产品焊接试件的力学性能检验[S].[5] 陈保国主编. 焊接技术[M].北京：化学工业出版社，2009.[6] 中国机械工程学会焊接学会编. 焊接手册（第三版）[M].北京：机械工业出版社，2008.[7] 何康生，曹雄夫. 异种金属焊接[M].北京：机械工业出版社，1986.[8] 潘春旭，孙国正. 异种钢焊接性的研究现状和进展[J].水利电力机械，1998，(3)：42-47.。