田 鋒，鞏 雪，張加平，張洪娟，李 淵

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

0 引 言

在高空作業(yè)過程中，一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸等災(zāi)難性事故，將人員從高空快速疏散至地面尤為重要。目前工業(yè)和民用建筑領(lǐng)域采用的主要撤離方式是設(shè)置消防通道，人員通過消防通道撤離。然而，消防通道可能會因火焰或障礙物堵塞而失效；同時，許多高層建筑的高度超出了當(dāng)?shù)叵涝铺菟艿竭_的最大高度，這對緊急情況下的人員快速撤離提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

海上平臺生產(chǎn)作業(yè)也存在從高空向海面疏散的情況，配置繩梯是現(xiàn)行規(guī)范對緊急情況下將人員從高空撤離至海面的最低要求。由于該撤離方式存在很多不足，因此國外的很多海上平臺都配置攀爬網(wǎng)、打結(jié)逃生索、緩降裝置和撤離滑道等設(shè)施作為繩梯的補充或替代設(shè)施，這些設(shè)施與繩梯相比有優(yōu)點，能為海上平臺人員快速撤離提供重要的保障。我國的海上平臺一直僅采用繩梯作為撤離工具，在撤離過程中遇到復(fù)雜工況時存在很大風(fēng)險，因此為平臺補充撤離設(shè)施，提高其海上應(yīng)急能力，具有十分重要的意義。

1 海上平臺撤離系統(tǒng)

1.1 概述

人員從海上平臺撤離通常需提供主撤離方法、第二撤離方法和第三撤離方法等3種方法[1]。在這3種方法中，后一種方法是對前一種方法的必要補充。

1) 主撤離方法是利用海上平臺的登乘通道撤離，一般需外界的幫助。離岸較遠或所處環(huán)境比較惡劣的海上平臺采用直升機撤離方式，一般區(qū)域的平臺采用作業(yè)船舶撤離方式。當(dāng)海上平臺和移動裝置通過舷梯連接時，海上平臺上的人員可通過舷梯撤離到移動裝置上；當(dāng)海上平臺與其他固定平臺通過棧橋連接時，海上平臺上的人員可通過棧橋撤離到固定平臺上。

2) 第二撤離方法是在不能采用主撤離方法時，海上平臺提供的能完全可控地將人員撤離至海面的方法。這種方法不需要外界的幫助，如利用平臺上配置的全封閉耐火救生艇。

3) 第三撤離方法是在主撤離方法和第二撤離方法均不可行時，海上平臺能提供的將人員撤離至海面的其他方法，如救生筏、人員滑梯和緩降裝置等。

1.2 第三撤離方法的規(guī)范要求

海上平臺撤離方法選擇的順序是主撤離方法、第二撤離方法、第三撤離方法。第三撤離方法易造成人員落水，且供登乘的救生筏不具備機動性能等，因此只在緊急情況下才會采用。第三撤離方法有多種工具可供選擇，法定規(guī)范要求如下：

1) 浮式生產(chǎn)儲油裝置安全規(guī)則，其要求與《國際海上人命安全公約》（International Convention for the Safety of Life at Sea，SOLAS）相同。在船舷降落的救生艇筏的每處登乘站或每2處相鄰的登乘站均應(yīng)設(shè)置一個符合規(guī)則要求的登乘梯，單根登乘梯的長度應(yīng)能保證在船舶縱傾至10°和任意一舷橫傾至20°的情況下從甲板延伸至最輕載航行水線。然而，主管機關(guān)準(zhǔn)許采用進入水面的救生艇筏的認(rèn)可裝置代替這些登乘梯，但船舶兩舷均應(yīng)至少設(shè)置1個登乘梯[2]。

2) 固定平臺安全規(guī)則。住人平臺應(yīng)至少設(shè)置2套相距較遠的應(yīng)急逃生用固定式金屬梯。同時，應(yīng)配備便攜式繩梯、打結(jié)逃生索或類似用具, 其放置地點應(yīng)鄰近救生筏[3]。

3) 移動平臺安全規(guī)則。若不能安裝固定梯，應(yīng)配置能使平臺上的全體人員安全撤離至水面的其他脫險設(shè)施[4]。

1.3 第三撤離方法概況

海上平臺第三撤離方法常用的裝置有繩梯、攀爬網(wǎng)、打結(jié)逃生索、緩降裝置和撤離滑道等。

1.3.1 繩梯

我國的海上平臺多采用繩梯作為第三撤離方法的裝置，這主要是遵循傳統(tǒng)的船舶設(shè)計思路和習(xí)慣。船用繩梯與平臺用繩梯的不同點在于：船用繩梯所在的位置一般為豎直的艙壁結(jié)構(gòu)，能為繩梯提供連續(xù)的支持面，避免繩梯在使用過程中出現(xiàn)懸空擺蕩問題；海上平臺一般是框架結(jié)構(gòu)，不具有連續(xù)的支持面，其繩梯上端與平臺結(jié)構(gòu)固定，下端完全自由懸空，人員在使用繩梯過程中很難控制自身方位，容易出現(xiàn)晃蕩擺動問題。海上平臺采用繩梯的優(yōu)點是占用面積小、成本低和布設(shè)簡單，不足之處主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1) 攀爬繩梯對平臺上人員的體力和心理都有很大的挑戰(zhàn)，尤其是在北方區(qū)域的冬季，繩梯踏板與扶持繩索易結(jié)冰，平臺上人員穿著厚重的保溫救生服在繩梯上攀爬易打滑，存在跌落的風(fēng)險。

2) 南方區(qū)域的夏季多臺風(fēng)和降雨，在使用繩梯過程中不僅存在踏板濕滑的問題，而且繩梯下端的擺動會在風(fēng)力的作用力下進一步加大，這既影響使用繩梯撤離平臺的效果，又對使用繩梯人員的安全造成威脅。

3) 繩梯上部固定端所在的甲板與海面的距離較長，在需要撤離的人員較多、氣象條件惡劣的情況下，要保證所有人員在規(guī)定的時間內(nèi)撤離至海面具有很大的難度。

1.3.2 攀爬網(wǎng)

攀爬網(wǎng)作為撤離工具在我國海上平臺上的應(yīng)用并不多。攀爬網(wǎng)的撤離效率要優(yōu)于繩梯。繩梯可供1人在某一水平面內(nèi)使用，而攀爬網(wǎng)可供多人在某一水平面內(nèi)同時使用。在安全性和舒適性方面，攀爬網(wǎng)也優(yōu)于繩梯。攀爬網(wǎng)的基礎(chǔ)材料為棕繩或麻繩，網(wǎng)眼間距一般在 150～200mm；繩梯踏步的基礎(chǔ)材料為鋁、硬木或橡膠等硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，相鄰踏步的間距在300mm左右。采用繩梯和攀爬網(wǎng)的優(yōu)點是占用甲板面積小、布放簡單。

1.3.3 打結(jié)逃生索

打結(jié)逃生索是一種簡易的撤離工具，利用繩結(jié)起到手掌抓握和腿腳攀附的作用，從而控制人員下降的速度，對使用人員的體力要求較高。平臺上人員使用繩梯和攀爬網(wǎng)可實現(xiàn)向上或向下運動，使用打結(jié)逃生索一般只能實現(xiàn)向下運動。為滿足多人同時快速撤離，平臺一般需設(shè)置多套打結(jié)逃生索。目前在東南亞、西亞海域，打結(jié)繩索作為人員從船舶上登乘至平臺的蕩繩使用。

1.3.4 緩降裝置

緩降裝置是依靠人體的自重，以一定的速度使自己或他人從高處降落至低處的裝置，有自動型和手動型2種，其中：自動型緩降裝置不需要人工控制，裝置內(nèi)的離心剎車裝置可保證使用者以安全的速度降落，適于非專業(yè)人員使用；手動型緩降裝置需使用者手動干預(yù)，以控制下降的速度，適于消防、營救等專業(yè)人員使用。帶有回彈機構(gòu)的緩降裝置在一個人完成降落之后，降落繩能自動回彈到裝置本體的初始位置，實現(xiàn)多人連續(xù)使用。

1988年英國北?！芭社辍ぐ柗ā便@井平臺發(fā)生爆炸事故，導(dǎo)致整個平臺被摧毀，167人死亡[5]。在該事故發(fā)生以后，速降裝置開始在海上油氣生產(chǎn)平臺上應(yīng)用，以備人員在緊急情況下從平臺上快速疏散撤離。目前我國的海上平臺尚未采用緩降裝置作為應(yīng)急撤離工具。

1.3.5 撤離滑道

撤離滑道是指海上平臺撤離集合區(qū)與海面救生筏登乘站之間的連續(xù)滑道，是平臺上人員通過滑道撤離至海面所采用的工具。撤離滑道有多個優(yōu)點，包括：利用人員的自重下滑，不需要付出額外的體力；人員先沿著滑道下滑至救生筏登乘站，再由登乘站進入救生筏，能避免落水；下滑速度連續(xù)均勻，方向可逆。撤離滑道需配置相應(yīng)的機械設(shè)備，工程費用較高，目前我國的海上平臺還沒有采用。隨著人們的安全意識逐步提高和救生費用投入逐漸加大，采用撤離滑道作為海上平臺撤離工具有較大的可能性。

2 緩降裝置的配置

2.1 產(chǎn)品要求

緩降裝置適用的標(biāo)準(zhǔn)為BS EN 341—2011[6]，該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了緩降裝置的下降能量、技術(shù)要求、試驗方法及標(biāo)識和使用指導(dǎo)等，選用的緩降裝置產(chǎn)品需滿足該標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.1.1 下降能量

緩降裝置的下降能量可表示為

式(1)中：W為下降能量，J；m為下降載荷，kg；g為重力加速度，9.81m/s2；h為下降高度，m；n為下降次數(shù)。

緩降裝置的下降能量分為4個等級，其中：

1) A級的下降能量應(yīng)達到7.5×106J；

2) B級的下降能量應(yīng)達到1.5×106J；

3) C級的下降能量應(yīng)達到0.5×106J；

4) D級僅供1次使用，其下降能量取決于最大下降高度和最大額定荷載。

能量等級是對產(chǎn)品能力高低的分類，如纜車上的100名乘客從100m高度處下降，與吊機駕駛員獨自從20m高度處下降相比，對所使用緩降裝置承載能力的要求更高。

2.1.2 額定荷載

緩降裝置的額定最大荷載不小于100kg，該荷載與《國際救生設(shè)備安全規(guī)則》對救生艇筏產(chǎn)品要求的乘員質(zhì)量相同，額定最小荷載由產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家確定。

2.1.3 額定速度

對于A級、B級和C級緩降裝置而言，其額定速度為0.5～2.0m/s；對于D級緩降裝置而言，其額定速度不超過2.0m/s。中國船級社（China Classification Society, CCS）在《產(chǎn)品檢驗指南》中對按CCS 規(guī)范規(guī)定需認(rèn)可的船用產(chǎn)品確定的降落設(shè)備最大降落速度為1.3m/s。

通過分析確定撤離平臺所需的時間、緩降裝置的額定速度和需利用緩降裝置撤離的人數(shù)，能確定平臺需配置的緩降裝置的數(shù)量。

2.1.4 材料要求

緩降裝置的材質(zhì)和構(gòu)造應(yīng)滿足應(yīng)用環(huán)境的要求，對于海上平臺而言，尤其應(yīng)注意防腐蝕問題，升降繩索應(yīng)選用不銹鋼絲繩，相關(guān)金屬工具應(yīng)選擇滿足船舶與海洋工況需求的產(chǎn)品。

2.1.5 安全帶及配套裝置

緩降裝置一般都是專利產(chǎn)品，安全帶及其附屬構(gòu)件應(yīng)采用緩降裝置的配套產(chǎn)品。

2.1.6 證書要求

緩降裝置需提供由權(quán)威第三方頒發(fā)的滿足BS EN 341—2011要求及其他相關(guān)要求的產(chǎn)品證書。

2.2 緩降裝置的布置

緩降裝置的布置需考慮安全可靠的懸掛點和無障礙的降放空間，在布置初期，應(yīng)對抵達緩降裝置的通道、安裝位置和降放空間進行識別、評估和控制，找出各種可能存在的危險因素，避免對人體造成傷害，包括熱源、火花、電氣危險、移動的設(shè)備、火焰、污染物、化學(xué)品、尖銳物體和未加以保護的開口等。

2.3 錨固及連接方式

緩降裝置懸掛點的錨固方式[7]有多種，對于海上平臺而言，常見的有以下4種方式：

1) 用捆綁帶與型鋼固定連接，見圖1a；

2) 用安裝繩索與型鋼固定連接，見圖1b；

3) 用眼板/眼環(huán)與型鋼固定連接，見圖1c；

4) 設(shè)置專用的結(jié)構(gòu)立柱，用吊環(huán)與結(jié)構(gòu)立柱固定連接，見圖1d。

圖1 錨固連接方式

2.4 設(shè)計中需注意的問題

2.4.1 消除自由墜落

緩降裝置錨固點應(yīng)位于使用者初始下降位置的上方，避免使用者因無緩降裝置約束而自由墜落。

圖2 降落的擺錘效應(yīng)

2.4.2 防止纏繞

需防止緩降裝置在使用過程中出現(xiàn)緩降繩索纏繞的現(xiàn)象，如繩索與周邊設(shè)施、繩索與其他緩降裝置使用人員及繩索之間的纏繞。

2.4.3 避免擺錘現(xiàn)象

緩降裝置的錨固位置在水平方向上應(yīng)靠近使用者的起降點，避免產(chǎn)生擺錘效應(yīng)導(dǎo)致人員受到傷害。根據(jù)人體工程學(xué)原理，緩降裝置錨固點與使用者起降點的水平距離在460mm為宜。圖2為降落的擺錘效應(yīng)。

2.4.4 降落凈空間無障礙

需確保降落凈空間和著陸區(qū)域無障礙，考慮降落過程中可能出現(xiàn)的擺錘效應(yīng)，初始下降階段的凈空間應(yīng)大于著陸階段的凈空間。

2.5 緩降裝置的實船應(yīng)用

ZAWTIKA 油田位于緬甸的馬達班灣，1B期工程包括4座無人井口平臺，救生筏定員按16人考慮，每座平臺配置2套緩降裝置，替代傳統(tǒng)繩梯作為緊急情況下人員撤離的工具。緩降裝置布置在標(biāo)高距離水面14.7m的甲板上，靠近救生筏和平臺集合區(qū)，裝置的錨固與連接采用圖1d所示的方式，結(jié)構(gòu)立柱位于平臺甲板邊沿可轉(zhuǎn)動。在使用時，緩降裝置可隨其懸掛橫梁轉(zhuǎn)出平臺甲板以外；在非使用狀態(tài)下，緩降裝置沿甲板邊沿布置，可減少對平臺生產(chǎn)活動的影響。

該緩降裝置的主要技術(shù)參數(shù)為：安全工作荷載150kg；裝置類型為自動型；自控速度為1.2m/s；剎車形式為離心剎車；繩索材質(zhì)為不銹鋼；繩索最少預(yù)留長度為30m。

ZAWTIKA 油田1B期總包工程于2016年順利完工。

3 結(jié) 語

在海上平臺撤離行動采用的撤離工具中，與傳統(tǒng)的繩梯相比，緩降裝置具有快速高效、操作簡便、小巧輕便和成本低廉等優(yōu)點，能為海上平臺人員安全撤離提供重要保障，適合在我國海上平臺上推廣使用。