海洋石油平臺吊機(jī)非常規(guī)安裝設(shè)計(jì)分析

王春光

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300459)

1 平臺吊機(jī)概述

吊機(jī)是海洋石油平臺(以下簡稱平臺)甲板上必備的配套起重設(shè)備，是海洋油氣開發(fā)作業(yè)中重要的生產(chǎn)和安全設(shè)備，在平臺的日常生產(chǎn)中擔(dān)負(fù)著各類物料的吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)和人員上下平臺的吊送。平臺吊機(jī)工作運(yùn)行需要起升、變幅和回轉(zhuǎn)這3個(gè)基本運(yùn)動(dòng)相互配合才能實(shí)現(xiàn)，各動(dòng)作均采用液壓驅(qū)動(dòng)，各動(dòng)作通過液壓比例換向閥實(shí)現(xiàn)換向和調(diào)速功能，所有動(dòng)作的控制手柄布置在駕駛室內(nèi)。其中2個(gè)動(dòng)作同時(shí)運(yùn)行稱“兩聯(lián)動(dòng)”，3個(gè)動(dòng)作同時(shí)運(yùn)行稱為“三聯(lián)動(dòng)”。吊機(jī)在主起升、變幅系統(tǒng)中設(shè)置了單向平衡閥，在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)中設(shè)置了雙向平衡閥。吊機(jī)聯(lián)動(dòng)功能是吊機(jī)能否適應(yīng)海上惡劣工作環(huán)境的主要影響因素，對整個(gè)平臺的正常生產(chǎn)至關(guān)重要。

1.1 平臺吊機(jī)結(jié)構(gòu)

WHPA平臺吊機(jī)整體質(zhì)量約84 t，結(jié)構(gòu)部分主要包括4大部分：吊臂、轉(zhuǎn)臺、A 字架和基柱。吊臂、轉(zhuǎn)臺和A字架結(jié)構(gòu)組成吊機(jī)的回轉(zhuǎn)部分，通過回轉(zhuǎn)支撐與基柱相連，吊臂通過滑動(dòng)軸承安裝在轉(zhuǎn)臺的前端，A 字架結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)臺通過銷軸連接，在A 字架的頂部布置有滑輪系統(tǒng)。吊機(jī)上的所有工作通道、平臺及回轉(zhuǎn)平臺沿邊均設(shè)置有護(hù)欄。

吊臂為桁架式結(jié)構(gòu)，主要由超高強(qiáng)度鋼管和鋼板等焊接而成，吊臂頭部安裝了變幅滑輪組、主鉤滑輪組。轉(zhuǎn)臺與A字架均為鋼板焊接而成的板梁結(jié)構(gòu)，兩者通過銷軸聯(lián)接，轉(zhuǎn)臺上安裝有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、機(jī)房、駕駛室等，A字架上安裝有變幅滑輪組。上部基柱由法蘭、高強(qiáng)度板卷制的筒體結(jié)構(gòu)和相應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)焊接而成，基柱法蘭通過高強(qiáng)度螺栓與回轉(zhuǎn)支撐連接，平臺吊機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 平臺吊機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 平臺吊機(jī)安裝設(shè)計(jì)思路

該項(xiàng)目WHPA平臺吊機(jī)因其所在位置距離平臺鉆修機(jī)橇塊較近，吊機(jī)立柱底部與鉆修機(jī)橇塊最近距離約1.2 m，頂部吊機(jī)工作平臺占據(jù)鉆修機(jī)撬塊上部空間。如果按照以往項(xiàng)目，平臺吊機(jī)在陸地焊接安裝完畢，會(huì)因平臺吊機(jī)整體位置的隔擋，導(dǎo)致鉆修機(jī)橇塊無法到達(dá)原定設(shè)計(jì)位置進(jìn)行安裝就位，而且吊裝過程中極易發(fā)生鉆修機(jī)橇塊與平臺吊機(jī)碰撞的可能，給施工作業(yè)帶來了很大的難度和較高的風(fēng)險(xiǎn)。

經(jīng)過設(shè)計(jì)人員多次討論，最終制定了一個(gè)比較安全可行的施工方案，即平臺在出海安裝就位后，先進(jìn)行鉆修機(jī)橇塊的安裝，再進(jìn)行吊機(jī)的安裝。為了確保平臺吊機(jī)在海上安裝后能夠正常的投入使用，要提前將吊機(jī)在陸地進(jìn)行結(jié)構(gòu)組裝，并安裝到平臺上進(jìn)行相關(guān)功能性調(diào)試和運(yùn)行。在平臺拖拉裝船前，根據(jù)海上安裝的便捷和安全性將吊機(jī)拆解成3大部分，即立柱部分、吊臂部分、附件部分。由特定船運(yùn)送到平臺附近，待鉆修機(jī)橇塊全部安裝完畢后，再由藍(lán)鯨號浮吊協(xié)助進(jìn)行電動(dòng)吊機(jī)的安裝。

2 安裝方案分析

2.1 施工前準(zhǔn)備

1)為確保吊機(jī)裝船運(yùn)輸安全和海上快速安裝，在陸地拆卸時(shí)將吊機(jī)拆解成3大部分，第一部分為立柱總成，包括：基柱、轉(zhuǎn)臺、電動(dòng)機(jī)動(dòng)力裝置、駕駛室、A字架等。第二部分為吊臂總成，包括：吊臂、滑輪組等。第三部分為附件，包括：鋼絲繩、滾筒、動(dòng)滑輪、吊鉤等。

2)為確保施工中吊機(jī)立柱與平臺結(jié)構(gòu)的連接安裝能夠準(zhǔn)確、快捷，在留在平臺上的結(jié)構(gòu)立柱上點(diǎn)焊8個(gè)間隙固定塊，以減少吊機(jī)在就位時(shí)的同軸度誤差，間隙塊應(yīng)與立柱外表面齊平安裝。間隙塊安裝位置示意圖見圖2所示。

圖2 間隙塊安裝位置示意圖

3)在吊機(jī)立柱總成調(diào)直過程中，如果出現(xiàn)立柱總體傾斜情況，使用千斤頂?shù)葯C(jī)具作用在吊機(jī)立柱底部將立柱頂正。從船上卸下立柱總成時(shí)，將裝船固定時(shí)焊接在吊機(jī)立柱底部上的輔助板，在其過焊口處沿水平方向切除，平臺安裝連接時(shí)，通過千斤頂作用在立柱底部的固定支座上，進(jìn)行立柱垂直度調(diào)整。

2.2 立柱總成安裝

吊機(jī)立柱總成質(zhì)量、高度較大，是本次安裝工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對施工人員的技術(shù)能力要求也非常高。為確保吊裝的安全可靠，根據(jù)吊機(jī)立柱信息(見表1)，通過詳細(xì)的計(jì)算確定施工時(shí)所需的吊索具信息(見表2)，且所有吊索具均需有合格證和CCSI檢驗(yàn)證書，方能使用。

表1 吊機(jī)立柱信息

表2 吊索具信息

立柱總成吊裝到平臺上方后，開始進(jìn)行吊機(jī)立柱的安裝。參照之前劃好的2條標(biāo)定線，確定結(jié)構(gòu)立柱安裝的方位示意圖。確定好安裝方位后，參照之前標(biāo)記的4個(gè)標(biāo)定點(diǎn)，確保上下兩點(diǎn)所在直線垂直，吊機(jī)立柱標(biāo)定點(diǎn)示意圖如圖3所示。

圖3 吊機(jī)立柱標(biāo)定點(diǎn)示意圖

待調(diào)整完畢后，重新測量吊機(jī)立柱4個(gè)標(biāo)定點(diǎn)所在直線是否垂直，垂直度是否滿足設(shè)計(jì)要求。待相關(guān)人員簽署吊機(jī)立柱垂直度檢測報(bào)告后,方可進(jìn)行下一步工序。滿足要求后經(jīng)第三方檢驗(yàn)合格，按照結(jié)構(gòu)圖紙要求對立柱進(jìn)行焊接工作。待焊接檢驗(yàn)合格后才允許摘鉤，在以上工作過程中，不能摘鉤，浮吊一直處于工作狀態(tài)，防止意外發(fā)生。在吊機(jī)立柱周圍搭設(shè)腳手架，方便施工人員對吊機(jī)立柱上的輔助部件進(jìn)行安裝和吊索具的拆卸。

2.3 吊臂的安裝

吊機(jī)立柱總成安裝完成后，吊機(jī)主體方向如果影響到吊臂的安裝，應(yīng)將吊機(jī)主體方向調(diào)整到適合吊臂安裝的方向，即吊機(jī)主體上連接吊臂的銷軸、吊機(jī)休息臂、吊臂頭在一個(gè)方向，用銷軸固定。吊臂與吊機(jī)主體連接后直接放置到吊機(jī)休息臂上。

2.4 附件的安裝

主、副鋼絲繩的穿繩，動(dòng)滑輪的安裝以及主、副鉤的安裝都要嚴(yán)格按照廠家技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行。此項(xiàng)工作程序與陸地施工基本相同，難度較小。

3 安全技術(shù)分析

整個(gè)施工過程必須嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，一旦出現(xiàn)問題都將給整個(gè)項(xiàng)目帶來很大的損失，因此施工中必須嚴(yán)格按照如下幾個(gè)方面進(jìn)行操作。

1)吊機(jī)安裝時(shí)，應(yīng)選在天氣、海況良好的時(shí)候進(jìn)行，否則會(huì)增加施工難度和風(fēng)險(xiǎn)。

2)所有的焊接工作都應(yīng)參照焊接規(guī)格書要求進(jìn)行。

3)吊機(jī)立柱焊接應(yīng)參照結(jié)構(gòu)圖紙要求進(jìn)行。

4)在安裝過程中，一定要確保上一工序驗(yàn)收合格后再進(jìn)行下一工序，只有這樣才能確保整個(gè)施工是安全可靠的。

5)吊機(jī)立柱安裝時(shí)，一定要確保其標(biāo)記點(diǎn)所在直線垂直后再進(jìn)行焊接。

6)吊機(jī)鋼絲繩、吊鉤的安裝一定要嚴(yán)格按照廠家指導(dǎo)規(guī)范。如出現(xiàn)失誤，會(huì)加快鋼絲繩磨損，減少使用壽命，增大工作中的風(fēng)險(xiǎn)。