新型框架在海洋石油平臺吊機拆裝中的應用

劉寶祎， 暢 斌， 宋慶章， 王楊建， 張連杰

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

新型框架在海洋石油平臺吊機拆裝中的應用

劉寶祎， 暢 斌， 宋慶章， 王楊建， 張連杰

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

吊機是海洋石油平臺上重要設(shè)備之一。在一些特殊工況下，吊機影響了平臺其他設(shè)備在海上的安裝，所以要求吊機在陸地安裝、調(diào)試完畢后，進行拆卸，待組塊海上安裝后，進行吊機的海上二次安裝。為解決這一難題，設(shè)計了一款新型框架，用于吊機陸地拆卸、保存及海上二次安裝。此框架的特殊結(jié)構(gòu)形式，既解決了吊機整體拆裝高度過高的問題，又解決了吊機重心偏離的問題，為海洋石油平臺吊機的拆卸提供了一種新的可行的途徑。

海洋石油平臺；吊機；新型框架；拆裝

0 引 言

海洋石油平臺吊機(以下簡稱平臺吊機)是海洋平臺及工程船舶與外界聯(lián)系的“橋梁”，是海洋工程和海洋油氣開發(fā)工程的重要裝備之一[1]。平臺吊機從動力方面分類有電動和液壓兩種，目前平臺吊機以液壓驅(qū)動為主，液壓驅(qū)動又分為電動液壓和柴油機液壓兩種。目前已投產(chǎn)和在建的平臺大多不止兩臺吊機，或兩種形式的吊機各一臺[2]。各式海洋平臺的吊機通常在平臺陸地建造階段進行安裝和調(diào)試，以保證海上施工期間能夠發(fā)揮作用[3]，但由于平臺海上安裝中出現(xiàn)的一些特殊工況，吊機需要在海上安裝前進行拆除，待平臺海上安裝完成后再進行吊機的恢復與海上調(diào)試，而在平臺吊機的陸地拆裝及海上安裝過程中會產(chǎn)生一系列的技術(shù)難題。平臺吊機的陸地拆除和海上安裝有如下兩種方案，第一種方案為“兩吊方案”，即吊機旋轉(zhuǎn)體和吊機立柱作為一個整體，制作吊裝框架，進行整體拆除和海上安裝；第二種方案為“三吊方案”，即吊機旋轉(zhuǎn)體和吊機立柱作為單體，進行拆除和海上安裝，其余對吊機扒桿、鉤頭和鋼絲繩等附件的陸地拆除和海上安裝方案與第一種相同[3]。本文主要以“兩吊方案”為基礎(chǔ)，為防止浮吊鉤頭上的鎖具與吊機上的設(shè)備碰撞[4]，專門設(shè)計了一套平臺吊機的拆裝框架。

1 吊機拆裝工藝難點及吊裝框架優(yōu)點分析

1.1 海洋石油平臺吊機拆裝難點分析

在平臺建造中，吊機拆裝及海上連接過程中主要技術(shù)難點有以下幾點。

(1) 吊機拆裝工藝總體流程。吊裝工裝及臨時固定工裝的設(shè)計必須綜合考慮吊機尺寸及重心偏離、陸地保存、海上吊裝等因素，整體式或分體式拆裝各有優(yōu)缺點，要進行方案對比，選擇最佳的拆裝流程。

(2) 工裝的設(shè)計。根據(jù)現(xiàn)場施工的難易程度及人工成本優(yōu)化設(shè)計，使框架的形式既滿足工況要求，又避免人、機、料的過度投入。

(3) 吊機海上安裝工藝。環(huán)境(風、浪等)產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素，控制浮吊吊裝穩(wěn)定性難度相對較大，如何保證立柱海上安裝過程中的精度及垂直度都是應重點解決的問題。

1.2 吊裝框架優(yōu)點分析

根據(jù)上述海洋平臺的結(jié)構(gòu)、設(shè)備特點及項目拆卸要求，設(shè)計了一套四條支腿的軟連接拆裝框架。其具有以下優(yōu)點： (1)通過計算整體重心，根據(jù)重心位置確定各支腿的安裝位置、長度和角度，利用長度和安裝角度來平衡重心；(2)四條支腿的設(shè)計中支腿等材料的選型便于利用庫存；(3)吊機整體重量大，四條支腿的設(shè)計更加安全可靠；(4)支腿與上部方形框架間使用鋼絲繩進行連接，減少了材料重量；(5)吊機整體不受破壞；(6)海上安裝時，只需進行兩部分的吊裝即可，節(jié)約海上連接工作量；(7)通過整體吊裝，減少陸地拆卸及海上安裝的工作量，有效地防止了連接法蘭面因二次安裝可能造成的已加工表面的劃痕或損傷。

2 典型案例應用

本文以墾利10-1 WHPA組塊吊機作為拆裝對象，設(shè)計了一套用于吊機拆卸的吊裝框架(見圖1)。設(shè)備WHPA-L-5401以及結(jié)構(gòu)立柱整體重約90t，設(shè)備主要分3部分拆卸： 其中第一部分為鉤頭、鋼絲繩等附件；第二部分為吊臂，重量約16t；第三部分包括除吊臂外的吊機主體及吊機立柱，作為一個整體進行拆卸吊裝。吊裝框架主要應用于第三部分的拆裝。吊機立柱重量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1吊機立柱總體信息

Table1Messageforcrane’sstandcolumnt

名稱立柱結(jié)構(gòu)廠家吊機重量吊裝支撐重量其他結(jié)構(gòu)凈重結(jié)構(gòu)總重重量30004200417076177998

注： (1)結(jié)構(gòu)凈重根據(jù)詳設(shè)最新版圖紙和吊機廠家資料得出；(2)結(jié)構(gòu)總重量包含1.05倍重量不確定系數(shù)。

圖1 吊裝框架模型示意圖Fig.1 Model of the frame for crane installation

對四支腿軟連接吊裝框架強度校核結(jié)果為： 計算工況中所有桿件UC值均小于1，材質(zhì)強度均滿足工作要求。此框架可滿足工況要求。

3 吊裝框架的施工操作要點

3.1 施工前的準備

3.1.1插尖保護

為保證后續(xù)吊機拆卸中切割吊機立柱時保護插尖不被破壞，結(jié)構(gòu)吊機立柱帶插件部分在與下部結(jié)構(gòu)立柱焊接時，在插尖的外表面坡口的內(nèi)側(cè)圍上一層防火棉。防火棉應覆蓋插尖裸露部位，并使用細鋼絲繩進行固定，如圖2所示。

圖2 防火棉安裝示意圖Fig.2 Installation for firewool

3.1.2吊機底座法蘭水平度標定

為方便后續(xù)海上吊裝吊機調(diào)水平，須標定吊機底座法蘭水平度，在電動吊機結(jié)構(gòu)立柱上，位于頂層甲板以上1.5m處點焊2處角鋼，長度為水平尺的長度最佳，必須保證點焊的兩處角鋼水平度與底座法蘭水平度相同，用作海上安裝調(diào)水平參照物，如圖3所示。

圖3 法蘭水平度標定示意圖Fig.3 Calibration of flange horizontality

3.1.3立柱垂直度標定

為方便吊機立柱海上安裝定位，須標定立柱垂直度，在電動吊機結(jié)構(gòu)立柱上，位于頂層甲板以上1.5m處利用鉛垂、劃線工具等畫出兩條標定線，所畫標定線必須清晰且不易清除。標定線連通結(jié)構(gòu)立柱與甲板，如圖4所示。

圖4 立柱垂直度標定示意圖Fig.4 Calibration of stand column verticality

3.2 吊機拆裝步驟

KL10-1 WHPA組塊電動吊機(WHPA-L-5401)的拆卸吊裝。設(shè)備WHPA-L-5401以及結(jié)構(gòu)立柱整體重約90t，設(shè)備主要分3部分拆卸： 鉤頭、鋼絲繩等附件的拆卸；吊臂的拆卸；包括除吊臂外的吊機主體與回轉(zhuǎn)部分的拆卸。施工細節(jié)如下。

首先是鉤頭、鋼絲繩等附件的拆卸： 提前將吊臂放置在吊機休息臂上，利用吊臂頭(末端的)維修平臺將鉤頭拆卸。鉤頭拆除后，將鋼絲繩利用卷揚機或其他工具將拆卸物收好，在拆卸過程中注意鋼絲繩應纏繞均勻，不能磨損鋼絲繩。

其次是吊臂的拆卸： 將吊索具安放在吊臂自身的吊點位置并固定好卸扣。拆卸使用400t 2#吊車進行，待吊臂吊離吊機休息臂0.3m后應停留約1min，檢查所有吊車讀數(shù)及構(gòu)件是否存在安全隱患，確認安全后方可進行下一步工作。吊至吊臂安放場地墊木上方，調(diào)整至吊臂方向與墊木擺放方向一致后，緩慢放置到墊木上。吊臂拆卸后，應注意對銷軸的保護，如涂黃油并纏繞帆布等。

最后是吊機立柱及回轉(zhuǎn)部分的拆卸： 利用腳手架將吊索具連接到吊裝框架[見圖5(a)]，并檢查確認吊索具連接正確?，F(xiàn)場安裝吊裝框架時如與吊機附件碰撞，附件需拆除；吊機調(diào)試完畢后實際停留方位應與吊裝計算一致。

起吊至鋼絲繩受力緊繃狀態(tài)，檢查所有吊車讀數(shù)及構(gòu)件是否存在安全隱患，確認安全后方可進行下一步工作。利用切割工具等在頂層甲板以上800mm處將吊機立柱切開，切割過程中應保護好插尖不被破壞，并保證吊機立柱高度損失在80mm以內(nèi)。切割完畢，吊車將吊機立柱平穩(wěn)提升至要求的高度后，將吊機立柱吊離組塊。最后將吊機立柱移動到指定位置，將立柱安放固定在腳鞋上[見圖5(b)]。

(a) 連接吊索具

(b) 安裝立柱

4 結(jié) 語

此次框架設(shè)計中，采用了不同尺寸的結(jié)構(gòu)腿，用于平衡重心的偏差，避免吊裝物的傾覆風險；軟連接的設(shè)計既降低了吊裝整體重量，又有效保護了設(shè)備不受破壞。此套吊裝框架，組合使用方便，能夠適應不同工況的場地，便于運輸，實用性強；框架經(jīng)過涂裝及防腐處理后可重復使用。此次的吊機陸地拆裝填補了吊機整體拆裝領(lǐng)域的空白，為以后編制此類吊機拆裝方案具有指導性的意義。

[1] 徐小鵬，王定亞.海洋平臺吊機關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢研究[J].石油機械,2013，41(6)： 54.

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Yao Zhen-qiu， Han Qiang. On offshore wind turbine lifting transport vessel and its lifting modes [J]. Ship， 2011，22(2)： 54.

[3] 朱傳超，白雪濤.平臺吊機陸地拆除及海上安裝方案與分析[J].石油和化工設(shè)備，2016,19(11)： 59.

Zhu Chuan-chao, Bai Xue-tao. Scheme and analysis for crane at dismounting on land and mounting on offshore [J]. Oil and Chemical Equipment, 2016，19(11)： 59.

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Hui Dan, Wang Jin. The design of offshore platform hoisting poles [J]. Oil and Chemical Equipment, 2014，17(4)： 29.

NewFrameandItsApplicationtoDismountingCraneonOffshoreOilPlatform

LIU Bao-yi, CHANG Bin, SONG Qing-zhang, WANG Yang-jian, ZHANG Lian-jie

(OffshoreOilEngineeringCo.,Ltd.,Tianjin300452,China)

Crane is one of the important equipment of offshore oil platforms, which, under some special conditions, affects the installation of other platform equipment on the sea. Crane is required to be dismantled on the ground after the installation and commissioning, and reinstalled on the sea after the module installation. Aiming at this problem, we design a new type of frame for the on-land dismounting and storage and offshore reinstallation of platform crane. The special structure of the new frame simultaneously solves the problems of large mounting height during the overall dismounting and deviation of center of gravity. This research provides a new feasible way for the disassembly of offshore oil platform cranes.

offshore oil platform; crane; new frame; dismounting

2017-03-31

劉寶祎(1982—)，女，工程師，主要從事海洋石油裝備方面的研究。

P752

A

2095-7297(2017)03-0141-04