由于海洋石油開發的特殊性，自開發至今，安全始終是至關重要的前提。海上石油平台大多地理位置偏遠，造價成本高，含多種工藝和操作風險，最大程度地減少人員和設備設施風險是十分重要的。可以通過本質安全設計，運用技術手段使生産設備或生産系統本身具有安全性，使事故發生的可能性降到最低。平台方位設計是本質安全的一個重要方面，良好的方位設計可以從根本上限制不利影響事件的發生。傳統上，平台方向的确定一般是根據工程師以往工程項目的經驗。雖然這種方法似乎是可以節省資金和時間成本，但是它可能會導緻一個非理想的設計方案，因此可能會增加事故發生的可能性，從而增加後續設計階段中安全成本的投入。

　　優化參數

　　海上平台方位設計優化研究所考慮的參數如下：

　　自然通風影響，它可以減少有毒和易燃氣體的潛在聚集積累，降低潛在的蒸氣雲爆炸後果發生的可能性。直升機甲闆影響，平台發電機廢氣排放将影響直升機起降操作安全。風寒影響，會影響人員在平台上工作的舒适性，特别是在寒冷的氣候和極端惡劣的天氣條件下。救生艇漂移方向，在緊急情況下影響船員的安全。 自然通風

　　通風率是評價自然通風的主要指标。一旦放生可燃氣體洩漏，較高的通風率可以有效的降低平台上可燃氣體的殘留，降低可燃氣雲的尺寸。因此，通風率這一指标越大越好。

　　高溫廢氣排放

　　根據CAP437海上直升機甲闆設計規範中的規定“在直升飛機起降的飛行區域，溫度升高的最大值不能超過2℃。”

　　對于許多海上設施，特别是在極端天氣地區，直升機作為主要交通工具和緊急疏散工具。因此，直升機可用于通過盡可能多預期的天氣條件。此外，高溫廢氣排放還應盡量減少對鑽井架，起重機等的影響。因此，高溫廢氣對直升機甲闆的影響越小越好。

　　風寒影響

　　根據NORSOK S-002，風寒效應是指暴露在風中的皮膚，會感受到比當時氣溫更冷的效應。風寒會影響操作設施所需人員的數目。在某些情況下，惡略的自然環境，将增加操作員誤操作的可能。為了給工作人員提供可接受的工作環境，并最大限度地提高安全性，風寒的影響是要盡量減少的。值得注意的是，這一優化目标與自然通風是相互矛盾的。因此，優化方法的目的之一是找到這兩個潛在的相對應目标之間的平衡點。

　　救生艇漂移

　　如果在緊急情況下部署救生艇，必須通過限制潛在危險的暴露可能來最大限度地提高救生艇的生存潛力。救生艇可能會發生動力失效，從而可能會暴露風險之中。為了最大限度地提高生存能力，救生艇應盡可能地漂移遠離平台。因此，應盡量最小化逆流漂移，長時間到達安全區域以及潛在的漂移返回平台的可能。

　　為什麼使用CFD？

　　良好的判斷力是解決任何工程問題的基礎。然而，CFD數值模拟可以有效的輔助完成一個優化的設計。在石油和天然氣行業，有關平台方位的确定，通常隻根據以前的經驗做定性的判斷，這可能會導緻最終的設計方案并非最優。本研究的目的是提高專家的預測精度，通過使用數值工具，以滿足以下設計目标：

　　最優的平台通風效果降低直升機甲闆受排煙的影響降低風寒影響降低救生艇漂移 當然，使用CFD解決海上平台相關的問題存在一些挑戰：

　　首先，從技術的角度來看，海上平台非常大，有極其複雜的幾何形狀，這就需要付出相對較大的時間成本和硬件資源。其次，從項目管理的角度來看，項目的執行時間是非常緊迫的，每一天的延誤将會造成高昂的成本損失。此外，平台定位是項目設計最前期需要确定的設計之一。然而，在這一階段項目的信息是相對不全面的，很多信息是不确定的，比如設備設施的布置位置等。最後，健康和安全的預算分配通常是項目總成本的1%左右，這大大限制了技術安全對最終設計的影響。 進行排煙CFD計算所采用的物理參數如下：

　　穩态計算realizable k-epsilon湍流模型多組分氣體模型考慮重力及浮力驅動流 CFD分析步驟

　　CFD計算分析主要按照以下步驟進行：

　　步驟1：模拟工況包括16組方向和2組風速

　　步驟2：計算直升機甲闆每種工況的排煙影響

　　步驟3：計算經過平台的平均風速

　　步驟4：計算平台上的風寒

　　步驟5：确定救生艇漂移碰撞概率

　　步驟6：将所有的計算結果與風和海流的概率分布相結合，綜合各項優化設計指标，折衷得出最佳平台方位。

　　作者：南流坊 仿真秀優秀講師

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