我国首例海洋石油平台海事雷达站建设工程

孟毅;杨志彬;张辉

【期刊名称】《中国海事》 【年(卷),期】2017(000)006 【总页数】4页(P20-23) 【作 者】孟毅;杨志彬;张辉 【作者单位】 【正文语种】中 文

孟毅，1996年7月毕业于大连海事大学国际海事专业，现任沧州海事局副局长，高级工程师。长期从事海事管理工作，精通海事法律法规和体系，参与多项课题研究，发表多篇论文。近年来，在船舶通航、危管防污、执法装备建设等方面具有较高研究水平，特别是在水上重大风险源防控体系建设、船舶智能交通服务系统、超大型船舶进入渤海湾安全保障研究等方面取得了较好成绩。

黄骅港是我国北方主要的煤炭装船港和主要能源输出港之一。近年来，伴随着港口的快速发展，辖区水域船舶航行交织严重，为保障VTS系统功能的充分发挥，沧州海事局启动了河北海事局黄骅港VTS扩建工程。为解决现有煤炭港区雷达站对南排河石油钻井平台水域的监管能力不足的问题，经多方沟通，沧州海事局决定在赵东油田C4区块的PT1海洋平台上建设南排河雷达站。

黄骅港海域航道狭长且距离陆地较远，海域内无可利用海岛，海事雷达站若建设于岸边则很难实现对该海域的完全覆盖。依托海洋平台建设雷达站具有以下显著优点： 赵东油田PT1平台位于海域中心位置，选取PT1平台建设雷达站，辐射范围大，

监视范围广，可实现对海域的完全海事管理；

依托海洋平台建设雷达站，可避免建造独立桩基平台，省去办理海域使用证等审批手续，降低工程难度，大幅缩短工期，同时，大幅降低工程建造和安装费用； 可依托海洋平台的电力支持、通信资源、安全防护设施，简化系统配置，从而降低工程投资，也便于雷达系统的后期维修保养。 （一）建设方案

经过沟通，方案确定VTS扩建工程在沧州海事局辖区水域的C4石油钻井平台上新建南排河雷达站，该站点位于沧州海事局南排河水域，距离黄骅港约14nm，该雷达站能够覆盖南排河水域的石油平台，并可提高VTS系统对并行双航道上船舶的方位定位精度。南排河雷达站信息通过微波链路传输至煤炭港区雷达站，再租用公用网传输至VTS中心。 （二）工程设计及相关评价综述

由于海洋平台雷达站建设项目特点，需重点对工程建设安全风险、雷达系统辐射及其影响进行研究和评估。沧州海事局根据国家相关法律法规要求，分别展开了工程环评、安评以及职业危害评价，包括工程安全评估报告、电磁辐射建设项目（设备）环境影响报告和职业病危害预评价报告。 （三）工程环境影响评价

雷达发射的电磁波，对于信息传递是有用信号，但对环境是一种污染源，发射的电磁波对附近环境的污染范围和程度是雷达站建设项目环境影响评价的主要内容。雷达电磁辐射功率密度值是环境影响评价因子。 1. 电磁辐射的危害

电磁辐射对人体诸多系统产生较大影响，长时间受到电磁污染的影响会使人免疫功能下降，引起疾病，过量的电磁辐射容易使人情绪低落、烦躁、易激怒，行为也变得冲动。

雷达站电磁辐射对人体的影响程度与辐射源发射功率、发射频段、波形体制、人体与辐射源距离、受照射时间长短以及环境（温湿度）条件等密切相关。功率越大、间距越近、照射时间越长，影响越大；相比其他波段，微波段辐射影响最大；脉冲波比连续波的影响大；环境温度高、湿度大，人体不易散热，电磁辐射的影响增大。微波指频率300MHz～300GHz，相应波长为1m～1mm范围内的电磁波，本工程发射频率9.0～9.5GHz，因此主要为微波段辐射，同时又为脉冲波。 2. 电磁辐射防护措施

经过工程环境影响评价，根据评价报告虽然本项目电磁辐射未超过GB8702-2014的公众暴露控制限制，但海上作业现场仍存在一定的电磁辐射影响，因此海洋平台雷达站一般建议采取防护措施，加以控制或消除。一是加强电磁辐射培训教育；二是合理安排工作时间，避免电磁辐射的累积效应；三是做好个人防护。 （四）工程安全评估

工程安全评估的目的是辨识和分析雷达站建设工程是否对海洋平台整体安全性造成安全影响，分析雷达站建设施工及正常运行期间可能潜在的各种风险，评估本工程潜在的风险是否能够得到有效控制。

海洋平台雷达站工程建设及未来人员登台维护期间，可能接触到的主要危险物质包括原油和天然气。海洋平台所处环境中有油气集输管线、油气工艺设备、井口采油区等，面临着各类风险。雷达站建设和正常使用期间也存在着一定的风险。通过对雷达站建设期间和未来运行期间存在的主要风险进行辨识，海洋平台雷达站建设工程危险辨识的主要内容包括油气泄漏、火灾爆炸、船舶事故、起重事故、平台结构失效、电磁辐射、电磁干扰、电气事故、人员落水和环境危险等，须对上述内容提出对应的防护措施。 1. 结构安全

雷达站建设工程新增雷达站重量前后均存在平台结构失效的风险。火灾、爆炸、坠

落物、船只碰撞、强烈地震、极端气候等都可能会导致结构损坏失效。因此，海洋平台上新增任何重量均需对结构强度进行校核计算，以确保平台结构安全。 本工程中，PT1平台上部总重400t，增加的雷达站总重18.96t，雷达站架设后增加了PT1平台的承重，使平台承重构件受力发生改变，对平台该侧桩腿和平台整体结构均造成一定的威胁。工程设计阶段设计单位对雷达塔杆件和节点进行了结构校核，确定工程实施后平台结构计算结果可以满足规范要求。 2. 平台布局安全

雷达站建设可能涉及对平台布局安全的影响，本工程中雷达站以三腿的方式布置在PT1平台主甲板西北侧应急避难房之上，其中1条腿位于房间应急避难房北侧甲板上，2条腿位于应急避难放南侧甲板上。

雷达站南侧2条腿的位置处于PT1平台主甲板原有逃生通道位置，需要重新对主甲板局部逃生通道进行划分。根据SY5747-2008《浅（滩）海钢质固定平台安全规则》的要求，甲板上逃生通道的净宽度不应小于1.2m，因此，雷达塔架桩腿布置应满足规范对于逃生通道宽度的要求。 3. 改造安全

由于雷达站建设新增负荷多为应急负荷，需对平台应急电源能力进行评估计算，确保应急工况下平台应急机能够正常启动并提供应急电源。由于雷达站建设工程需进行电气改造和电缆接线工作，电缆进入设备间须开孔穿护管进入，应急避难间穿孔位置的封堵方式采用了防水防火型、电缆和微波天线馈线采取有效的固定，可以满足海洋石油对于电气设备及电缆的安全要求。 （五）职业病危害预评价

沧州海事局委托海洋石油疾病预防控制中心对河北海事局黄骅港船舶交通管理系统扩建工程进行职业病危害预评价工作。评价单位对该建设项目职业病危害因素进行定性和定量评价，对项目建设期施工过程、C4平台新建南排河雷达站建成后作业

场所及配套设施升级改造部分存在的职业病危害因素分别进行评价。工程建设及后期维护应配备个人防护用品，具备完善的应急救援预案，并须满足国家和地方对职业病防治方面的法律、法规、标准的要求。 （一）重量控制，预制方案

由于新建雷达塔及相关附属设施导致平台上部组块的荷载增大，而赵东PT1平台自建成后已经过多次升级改造，平台桩基承载力已接近相关规范安全要求的极限值。为确保工程实施后平台安全，中石油赵东作业公司委托设计单位完成了PT1平台的整体评估，该评估涵盖了PT1平台自投产以来所有的设备重量，并考虑了准备新增雷达塔的相关荷载。评估结果显示按照常规雷达站设计方案无法满足平台结构安全要求，为此，设计单位重点对雷达塔架的设计、预制和系统配置三方面进行了优化，从而有效降低了工程新增重量。

为满足平台结构重量控制要求，设计单位对常规四腿雷达塔架进行了优化设计，塔架采用三脚结构，支撑点位于平台主甲板，支撑点水平距离4m，根据底部应急避难间尺寸，充分利用平台现有空间。采用三维空间模型，对支撑点的边界约束条件和支反力进行校核计算，对塔架底部局部结构进行加强；为有效控制建造精度，雷达塔架预制期间，项目组严格把关下料、组对、焊接、无损等各质量节点，严格控制结构重量，确保塔架最终重量在可控范围内；为简化系统配置，通过沟通协调，项目最终确定利用PT1平台应急避难间作为设备机房，避免了新建设备机房及配置空调、风机等运行环境系统，大大降低了新增设备重量。 （二） 雷达电磁辐射及防护 1. 雷达电磁辐射限值要求

按照《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）规定，公众照射在一天24h内，环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的平均值应满足表1的要求。 根据《辐射环境管理导则 电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）

中“单个项目取场强限值的，或功率密度限值的1/5作为评价标准”的规定，对于本雷达站建设项目，取21.3V/m场强限值的即9.5V/m，或功率密度为25μW /cm2海洋平台电磁辐射环境是否满足国家要求的判断依据。 2. 雷达电磁辐射定性分析

雷达天线发射的电磁波分为水平波和垂直波。由于雷达天线位置较高，故水平电磁波束不会对周边作业人员产生连续辐射。

根据图2，雷达天线垂直波宽≤19°，雷达天线采用水平安装方式，据此推出雷达天线的垂直向发射范围为：以天线中心点为原点，天线水平中心线上下±9.5°区间内向外发射。因此，雷达辐射定性分析便是判断作业人员员活活动动区区域域是是否否在在垂垂直直向向电电磁磁波波束束的的发发射射范范围围内内。。 式式中中 RR————辐辐射射分分析析点点距距雷雷达达天天线线中中心心线线的的轴轴向向距离；

△H——辐射分析点与雷达天线中心的高度差；

A——辐射分析点与雷达天线中心线的水平夹角，单位°。

当时时，，说说明明分分析析点点不不在在雷雷达达天天线垂直向电磁波发射范围内，其电磁辐射满足要求；当时，说明分析点在雷达天线垂直向电磁波发射范围内，应进一步进行定量分析，计算出该点电磁波功率密度并与国家标准值进行比对。 3. 雷达电磁辐射定量计算

按照《辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和

当时，说明分析点在雷达天线垂直向电磁方法》（HJ/T10.2—1996）中关于微波远场轴向功率密度Pd计算公式如下： 式中 Pd——微波远场轴向功率密度； P——发射机平均功率； G——天线增益，倍数；

R——测量位置与天线轴向距离。

发发射射机机平平均均功功率率可可由由下下式式计计算算：： 式中P脉冲——脉冲峰值功率； τ——发射脉冲宽度； f——脉冲重复频率。 4、雷达电磁辐射防治方案

根据项目实际情况，图4绘制出中油海33二层台在CP2南北两侧分别作业时的角度范围。即天线转至阴影30°角内时，二层台的雷达电磁辐射不满足要求。 （1）防治措施一

在中油海33作业期间，通过编程设定，当雷达天线转至图3中阴影角度范围内时，停止发射电磁波，这样可避免中油海33二层台雷达辐射超标。不过天线旋转角度受风力影响较大，不宜精确控制，可能出现漂移。一旦出现漂移，中油海33二层台部分区域雷达电磁辐射将会超标。 （2）防治措施二

中油海33通常在夏季作业，海洋环境相对较为平缓，也利于进行船舶海事巡航。考虑到作业人员安全，海事管理单位同意在中油海33二层台有人作业期间，暂时关停雷达系统，避免人员受到伤害。 （三）雷达数据传输系统

雷达数据传输方式有光纤通信和无线通信两种方式可供选择。 1. 光纤通信

PT1平台有海底光缆连接至油田陆地终端，油田陆地终端与海事局海事管理网陆地接入端之间距离超过50km，敷设光纤专线和租赁通信运营商数据专线都会产生较大费用。另外，雷达数据与PT1平台生产数据混合传输，对油田管理网络和海事管理网络的安全性都会带来挑战。

2. 无线通信

无线通信可将雷达系统数据直接传回海事局海事管理网陆地接入端，避免与平台生产数据混合传输，安全可靠。

由于微波通信具有传输容量大、投资费用低、建设速度快和环境适应性强等优点，多用于近距离海洋平台间或海洋平台与陆地间的无线通信。PT1平台距海事局海事网络陆地接入端距离不超过25Km，且两端均建有可直接安装微波天线的高塔，故微波通信方式是最优选择。

海洋平台建设海事雷达站在国内属于首例。利用海洋平台建设雷达站，辐射范围大，监视范围广，可实现对海域的完全海事管理；依托海洋平台建设雷达站，可避免建造独立桩基平台，降低工程投资和难度，大幅缩短工期，有利于工程施工及设备维修保养。

海洋项目非常重视作业安全，这对工程实施提出了更高要求，从环评、安评及职业健康危害评价开始，应重点解决新增结构物的重量控制、雷达电磁辐射、雷达信号传输等问题，加强工程施工和运营期全过程安全管理尤为重要。其解决方案和防治措施，为后续海洋平台雷达站建设工程提供了重要参考和借鉴。