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(tái)吊機(jī)拆裝中的應(yīng)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(jī)是海洋石油平臺(tái)上重要設(shè)備之一。在一些特殊工況下，吊機(jī)影響了平臺(tái)其他設(shè)備在海上的安裝，所以要求吊機(jī)在陸地安裝、調(diào)試完畢后，進(jìn)行拆卸，待組塊海上安裝后，進(jìn)行吊機(jī)的海上二次安裝。為解決這一難題，設(shè)計(jì)了一款新型框架，用于吊機(jī)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(jī)整體拆裝高度過高的問題，又解決了吊機(jī)重心偏離的問題，為海洋石油平臺(tái)吊機(jī)的拆卸提供了一種新的可行的途徑。

海洋石油平臺(tái)；吊機(jī)；新型框架；拆裝

0 引 言

海洋石油平臺(tái)吊機(jī)(以下簡稱平臺(tái)吊機(jī))是海洋平臺(tái)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(tái)吊機(jī)從動(dòng)力方面分類有電動(dòng)和液壓兩種，目前平臺(tái)吊機(jī)以液壓驅(qū)動(dòng)為主，液壓驅(qū)動(dòng)又分為電動(dòng)液壓和柴油機(jī)液壓兩種。目前已投產(chǎn)和在建的平臺(tái)大多不止兩臺(tái)吊機(jī)，或兩種形式的吊機(jī)各一臺(tái)[2]。各式海洋平臺(tái)的吊機(jī)通常在平臺(tái)陸地建造階段進(jìn)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(tái)海上安裝中出現(xiàn)的一些特殊工況，吊機(jī)需要在海上安裝前進(jìn)行拆除，待平臺(tái)海上安裝完成后再進(jìn)行吊機(jī)的恢復(fù)與海上調(diào)試，而在平臺(tái)吊機(jī)的陸地拆裝及海上安裝過程中會(huì)產(chǎn)生一系列的技術(shù)難題。平臺(tái)吊機(jī)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(jī)旋轉(zhuǎn)體和吊機(jī)立柱作為一個(gè)整體，制作吊裝框架，進(jìn)行整體拆除和海上安裝；第二種方案為“三吊方案”，即吊機(jī)旋轉(zhuǎn)體和吊機(jī)立柱作為單體，進(jìn)行拆除和海上安裝，其余對(duì)吊機(jī)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(jī)上的設(shè)備碰撞[4]，專門設(shè)計(jì)了一套平臺(tái)吊機(jī)的拆裝框架。

1 吊機(jī)拆裝工藝難點(diǎn)及吊裝框架優(yōu)點(diǎn)分析

1.1 海洋石油平臺(tái)吊機(jī)拆裝難點(diǎn)分析

在平臺(tái)建造中，吊機(jī)拆裝及海上連接過程中主要技術(shù)難點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

(1) 吊機(jī)拆裝工藝總體流程。吊裝工裝及臨時(shí)固定工裝的設(shè)計(jì)必須綜合考慮吊機(jī)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(diǎn)，要進(jìn)行方案對(duì)比，選擇最佳的拆裝流程。

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

(3) 吊機(jī)海上安裝工藝。環(huán)境(風(fēng)、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(duì)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(yīng)重點(diǎn)解決的問題。

1.2 吊裝框架優(yōu)點(diǎn)分析

根據(jù)上述海洋平臺(tái)的結(jié)構(gòu)、設(shè)備特點(diǎn)及項(xiàng)目拆卸要求，設(shè)計(jì)了一套四條支腿的軟連接拆裝框架。其具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)通過計(jì)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(jì)中支腿等材料的選型便于利用庫存；(3)吊機(jī)整體重量大，四條支腿的設(shè)計(jì)更加安全可靠；(4)支腿與上部方形框架間使用鋼絲繩進(jìn)行連接，減少了材料重量；(5)吊機(jī)整體不受破壞；(6)海上安裝時(shí)，只需進(jìn)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(yīng)用

本文以墾利10-1 WHPA組塊吊機(jī)作為拆裝對(duì)象，設(shè)計(jì)了一套用于吊機(jī)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(jī)主體及吊機(jī)立柱，作為一個(gè)整體進(jìn)行拆卸吊裝。吊裝框架主要應(yīng)用于第三部分的拆裝。吊機(jī)立柱重量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1吊機(jī)立柱總體信息

Table1Messageforcrane’sstandcolumnt

名稱立柱結(jié)構(gòu)廠家吊機(jī)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(jī)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(duì)四支腿軟連接吊裝框架強(qiáng)度校核結(jié)果為： 計(jì)算工況中所有桿件UC值均小于1，材質(zhì)強(qiáng)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(diǎn)

3.1 施工前的準(zhǔn)備

3.1.1插尖保護(hù)

為保證后續(xù)吊機(jī)拆卸中切割吊機(jī)立柱時(shí)保護(hù)插尖不被破壞，結(jié)構(gòu)吊機(jī)立柱帶插件部分在與下部結(jié)構(gòu)立柱焊接時(shí)，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(yīng)覆蓋插尖裸露部位，并使用細(xì)鋼絲繩進(jìn)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(jī)底座法蘭水平度標(biāo)定

為方便后續(xù)海上吊裝吊機(jī)調(diào)水平，須標(biāo)定吊機(jī)底座法蘭水平度，在電動(dòng)吊機(jī)結(jié)構(gòu)立柱上，位于頂層甲板以上1.5m處點(diǎn)焊2處角鋼，長度為水平尺的長度最佳，必須保證點(diǎn)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(biāo)定示意圖Fig.3 Calibration of flange horizontality

3.1.3立柱垂直度標(biāo)定

為方便吊機(jī)立柱海上安裝定位，須標(biāo)定立柱垂直度，在電動(dòng)吊機(jī)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(biāo)定線，所畫標(biāo)定線必須清晰且不易清除。標(biāo)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(biāo)定示意圖Fig.4 Calibration of stand column verticality

3.2 吊機(jī)拆裝步驟

KL10-1 WHPA組塊電動(dòng)吊機(jī)(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(jī)主體與回轉(zhuǎn)部分的拆卸。施工細(xì)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(jī)休息臂上，利用吊臂頭(末端的)維修平臺(tái)將鉤頭拆卸。鉤頭拆除后，將鋼絲繩利用卷揚(yáng)機(jī)或其他工具將拆卸物收好，在拆卸過程中注意鋼絲繩應(yīng)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(diǎn)位置并固定好卸扣。拆卸使用400t 2#吊車進(jìn)行，待吊臂吊離吊機(jī)休息臂0.3m后應(yīng)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(rèn)安全后方可進(jìn)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(yīng)注意對(duì)銷軸的保護(hù)，如涂黃油并纏繞帆布等。

最后是吊機(jī)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(rèn)吊索具連接正確?，F(xiàn)場安裝吊裝框架時(shí)如與吊機(jī)附件碰撞，附件需拆除；吊機(jī)調(diào)試完畢后實(shí)際停留方位應(yīng)與吊裝計(jì)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(rèn)安全后方可進(jìn)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(jī)立柱切開，切割過程中應(yīng)保護(hù)好插尖不被破壞，并保證吊機(jī)立柱高度損失在80mm以內(nèi)。切割完畢，吊車將吊機(jī)立柱平穩(wěn)提升至要求的高度后，將吊機(jī)立柱吊離組塊。最后將吊機(jī)立柱移動(dòng)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(jì)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(fēng)險(xiǎn)；軟連接的設(shè)計(jì)既降低了吊裝整體重量，又有效保護(hù)了設(shè)備不受破壞。此套吊裝框架，組合使用方便，能夠適應(yīng)不同工況的場地，便于運(yùn)輸，實(shí)用性強(qiáng)；框架經(jīng)過涂裝及防腐處理后可重復(fù)使用。此次的吊機(jī)陸地拆裝填補(bǔ)了吊機(jī)整體拆裝領(lǐng)域的空白，為以后編制此類吊機(jī)拆裝方案具有指導(dǎo)性的意義。

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

Xu Xiao-peng, Wang Ding-ya. Research on key technology for offshore platform crane and its development trend [J]. Petroleum Machinery, 2013，41(6)： 54.

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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