時英翠，田學(xué)貴

（煙臺中集來福士海洋工程有限公司，山東煙臺 264000）

鉆井平臺Tube管優(yōu)化設(shè)計

時英翠，田學(xué)貴

（煙臺中集來福士海洋工程有限公司，山東煙臺 264000）

鉆井平臺D90-Alfa是中集來福士為挪威D90深水公司建造的第七代鉆井平臺，是海工界先進(jìn)產(chǎn)品的代表。Tube管是建造過程中施工最晚的管路部分，在船上的分布位置廣、涉及區(qū)域多，其設(shè)計的合理性決定著施工的效率，制約著管路系統(tǒng)完整性的進(jìn)度。文章通過該鉆井平臺的Tube管設(shè)計進(jìn)行分析，總結(jié)出其設(shè)計過程的優(yōu)點(diǎn)，為今后Tube管的設(shè)計提供參考。

鉆井平臺；Tube管；管路系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計

0 引言

鉆井平臺D90-Alfa的Tube管總長度超過50 000 m，主要集中在搖控閥、防火風(fēng)閘、儀表空氣、水霧、液壓等系統(tǒng)，如果沒有詳細(xì)的模型設(shè)計而僅靠現(xiàn)場敷設(shè)是很難完成的。在保證Tube管的設(shè)計質(zhì)量、施工進(jìn)度的前提下，探索創(chuàng)新，制定出更加合理的方案來解決Tube管的安裝難題，已成為生產(chǎn)設(shè)計中一項(xiàng)亟待解決的工作[1]。

1 Tube管的選取

Tube管的管徑在基礎(chǔ)設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計階段都已確定，但這不一定是最終的數(shù)據(jù)，還有待模型設(shè)計或現(xiàn)場敷設(shè)時，根據(jù)實(shí)際情況予以調(diào)整。在模型設(shè)計階段需要重點(diǎn)考慮以下信息：

1）整體考慮規(guī)格書中Tube管的類型，分析各自特點(diǎn)，擇優(yōu)選取。

（1）多芯管：中間無需連接件，可以消除管件的跑、冒、滴、漏等隱患，保證船舶及海工平臺的正常安全運(yùn)行[2]，但要求較大彎曲半徑，常用于布置長距離管束，如液壓遙控閥系統(tǒng)等；

（2）Tube盤管：中間無需連接件，但往往因?yàn)楝F(xiàn)場整形不佳而影響觀感；

（3）普通Tube管：彎制、安裝靈活，應(yīng)用廣泛，但因采用過多的連接件，存在泄露風(fēng)險?？梢酝ㄟ^不同區(qū)域、不同系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇合適的連接件，以減少潛在泄露點(diǎn)的數(shù)量，從而降低整個管路系統(tǒng)的泄露風(fēng)險[3]。

2）不同系統(tǒng)、不同介質(zhì)的Tube管集中布置時，可根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)和作用，做適當(dāng)調(diào)整。在調(diào)整管徑時，需要注意系統(tǒng)壓力值、管路彎曲半徑及支撐型式等，以滿足系統(tǒng)功能和整體外觀的要求。

（1）單根管的布置距離較大時，需要根據(jù)氣源性質(zhì)、壓力大小確定管徑是否變化。例如：P&ID圖紙中氣動泵的動力管徑是φ15 mm，但距氣源主管較遠(yuǎn)，為防止氣動泵運(yùn)行時氣源壓力的大幅度降低和流速的不足，需要對其管徑適當(dāng)加大，而后在泵前加變徑變回原來尺寸。表1是DIN2391[4]Tube管的壓力、彎模等信息。

表1 DIN 2391 Tube管

（2）對于帶壓工作、掉壓失效的閥門等，其管徑大小可以根據(jù)模型布置美觀的需要適當(dāng)調(diào)整，以便組成雙聯(lián)或多聯(lián)支撐型式。單獨(dú)走管時可根據(jù)閥門的接口確定，以減少閥前的變徑。

（3）由于銅管的價格較高，民用船一般只在空調(diào)、冷庫、儀表等方面小范圍使用。因材質(zhì)較軟，很難保證彎管后的圓度，模型設(shè)計時應(yīng)適當(dāng)加大其彎曲半徑。具體可參考表2[5]。

2 支撐的選取

常用的支撐有Tc管夾、Qc管夾、包覆扎帶等型式。

表2 船用銅管

1）Tc管夾有重型、輕型之分，海工產(chǎn)品一般采用重型管夾。管夾又有單聯(lián)、雙聯(lián)、單層、雙層等型式，見圖1和表3。

表3 重型管夾尺寸

利用Tube管選取的方法，盡量選取多支管徑相同的管集中布置成多聯(lián)或雙層，以簡化支撐。

此外，從表3中可以看出OD6～OD18的方形管夾外觀尺寸相同。在空間允許的情況下，2支不同管徑的Tube管可以上下分層布置，解決方法只需施工人員調(diào)整雙層管夾中的一個管夾，在模型設(shè)計時可以充分利用這一特點(diǎn)。

2）利用QC管夾可以最大化地集中布置同管徑的Tube管，但長距離走管時卡套連接困難，單層管可以通過“過橋法”安裝連接卡套。儀表房或潔凈區(qū)域小范圍集中布管時可以采用這種方法，如圖2所示。

3）扎帶型式支撐類似于多芯管的支撐，單支或多支Tube管沿托架或扁鋼條敷設(shè)，每隔300 mm用包覆扎帶緊固扎牢。優(yōu)點(diǎn)是管子布置集中，管徑不受限制。這種方式適合機(jī)械區(qū)集中布管，減少占用空間，如圖3所示。

3 卡套的選取

1）生活區(qū)的水霧、冷熱水等Tube管往往布置在舾裝板內(nèi)。前期項(xiàng)目采用擠壓式卡套，平臺正常作業(yè)時因震動等原因使壓緊螺母松脫，造成管路在舾裝板內(nèi)泄漏，給檢修帶來困難，已有船東反饋此類案例。

在新項(xiàng)目上，生活區(qū)的Tube管采用免維修的壓緊式卡套或咬合式卡套。這兩種卡套都需要使用專業(yè)的液壓鉗進(jìn)行安裝，避免了人為因素的影響。對于低壓管路系統(tǒng)，如冷熱水等，可以采用壓緊式卡套[6]，對于水霧等高壓管路系統(tǒng)，可以采用咬合式卡套[7]。

壓緊式卡套起密封作用的是內(nèi)部的O型圈，其具有CE飲用水安全證書。咬合式卡套利用卡套內(nèi)圈的鋼齒環(huán)咬合Tube管壁密封，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和安裝型式見圖4和圖5。

2）在Tube管敷設(shè)到設(shè)備附近時，往往因空間、觀感等原因需要加一些非常規(guī)卡套，如90°端直通卡套、直角卡套、45°卡套、內(nèi)螺紋卡套、四通卡套等。這類卡套的使用效果好，但由于需求數(shù)量少，采購周期長，需要在模型設(shè)計時完善詳細(xì)節(jié)點(diǎn)，確定卡套的種類及數(shù)量，及時采購。特殊卡套的利用效果見圖6。

4 結(jié)論

鉆井平臺的Tube管是管路系統(tǒng)中比較重要的一部分，其設(shè)計和施工的質(zhì)量直接影響到管路系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在設(shè)計階段時，可以根據(jù)不同的需要，選擇合適的管材、支撐和連接件，以簡化設(shè)計，降低施工難度。

管材方面應(yīng)多選用多芯管、整卷Tube管，以減少連接件的使用數(shù)量。在支撐方面，盡量選擇扎帶式支撐、多聯(lián)管夾，以降低舾裝焊接工作量。而在連接件方面，多采用免維護(hù)的壓緊式、咬合式卡套，以降低跑、冒、滴、漏等隱患。模型設(shè)計時還應(yīng)遵循人性化、穩(wěn)定性和安全性的設(shè)計原則，為業(yè)主的操作和使用提供方便。

[1] 胡瑾華, 陳維, 史其麒, 等. 深水平臺儀表管建模技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用[C]// 2014年第三屆中國海洋工程學(xué)術(shù)年會論文集, 2014.

[2] 葉紅城, 楊艷, 楊泳東. 308 000 DWT VLCC多芯管布置安裝的優(yōu)化設(shè)計[J]. 廣東造船, 2009, 28(4): 39-42.

[3] 陳丕智, 徐本川, 劉忠林, 等. 船舶管路設(shè)計中連接件和多芯管的應(yīng)用[J]. 船海工程, 2013, 42(5): 190-193.

[4] DIN. 具有特殊精度的精密無縫鋼管: DIN 2391-1-1994[S]. 1994.

[5] 中華人民共和國船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 船用銅管簡選系列: CB/T 3926-2011[S]. 2011.

[6] 衡波志, 冷小磊. 卡套式接頭性能分析[J]. 機(jī)械制造與自動化, 2016 (4): 28-29.

[7] 劉敬. 卡套連接管道技術(shù)引領(lǐng)全球管道趨勢[J]. 給水排水動態(tài), 2006 (3): 10-11.

Optimization Design of Tube Pipes on Drilling Rig

Shi Yingcui, Tian Xuegui

(Yantai CIMC Raffles Offshore Ltd., Shandong Yantai 264000, China)

The 7thgeneration drilling rig D90-Alfa, which is constructed by CIMC-raffles for D90 Deepwater Corporation, represents the most advanced product of offshore engineering. Tube pipe is the last part of piping construction. The Tube pipes are widely laid out in many areas, so the rationality of tubing pipe design determines the construction efficiency and the piping system integrity. By the analysis of Tube pipe design on the drilling rig, the paper summarizes the advantages of piping design, which provides reference for Tube design in the future.

drilling rig; Tube pipe; piping system; optimization design

U664.84

A

10.14141/j.31-1981.2017.02.009

時英翠（1984—），女，工程師，研究方向：鉆井平臺、游艇等設(shè)計。