新型框架在海洋石油平台吊机拆装中的应用

刘宝祎， 畅 斌， 宋庆章， 王杨建， 张连杰

(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台吊机拆装中的应用

刘宝祎， 畅 斌， 宋庆章， 王杨建， 张连杰

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

吊机是海洋石油平台上重要设备之一。在一些特殊工况下，吊机影响了平台其他设备在海上的安装，所以要求吊机在陆地安装、调试完毕后，进行拆卸，待组块海上安装后，进行吊机的海上二次安装。为解决这一难题，设计了一款新型框架，用于吊机陆地拆卸、保存及海上二次安装。此框架的特殊结构形式，既解决了吊机整体拆装高度过高的问题，又解决了吊机重心偏离的问题，为海洋石油平台吊机的拆卸提供了一种新的可行的途径。

海洋石油平台；吊机；新型框架；拆装

0 引 言

海洋石油平台吊机(以下简称平台吊机)是海洋平台及工程船舶与外界联系的“桥梁”，是海洋工程和海洋油气开发工程的重要装备之一[1]。平台吊机从动力方面分类有电动和液压两种，目前平台吊机以液压驱动为主，液压驱动又分为电动液压和柴油机液压两种。目前已投产和在建的平台大多不止两台吊机，或两种形式的吊机各一台[2]。各式海洋平台的吊机通常在平台陆地建造阶段进行安装和调试，以保证海上施工期间能够发挥作用[3]，但由于平台海上安装中出现的一些特殊工况，吊机需要在海上安装前进行拆除，待平台海上安装完成后再进行吊机的恢复与海上调试，而在平台吊机的陆地拆装及海上安装过程中会产生一系列的技术难题。平台吊机的陆地拆除和海上安装有如下两种方案，第一种方案为“两吊方案”，即吊机旋转体和吊机立柱作为一个整体，制作吊装框架，进行整体拆除和海上安装；第二种方案为“三吊方案”，即吊机旋转体和吊机立柱作为单体，进行拆除和海上安装，其余对吊机扒杆、钩头和钢丝绳等附件的陆地拆除和海上安装方案与第一种相同[3]。本文主要以“两吊方案”为基础，为防止浮吊钩头上的锁具与吊机上的设备碰撞[4]，专门设计了一套平台吊机的拆装框架。

1 吊机拆装工艺难点及吊装框架优点分析

1.1 海洋石油平台吊机拆装难点分析

在平台建造中，吊机拆装及海上连接过程中主要技术难点有以下几点。

(1) 吊机拆装工艺总体流程。吊装工装及临时固定工装的设计必须综合考虑吊机尺寸及重心偏离、陆地保存、海上吊装等因素，整体式或分体式拆装各有优缺点，要进行方案对比，选择最佳的拆装流程。

(2) 工装的设计。根据现场施工的难易程度及人工成本优化设计，使框架的形式既满足工况要求，又避免人、机、料的过度投入。

(3) 吊机海上安装工艺。环境(风、浪等)产生的不稳定因素，控制浮吊吊装稳定性难度相对较大，如何保证立柱海上安装过程中的精度及垂直度都是应重点解决的问题。

1.2 吊装框架优点分析

根据上述海洋平台的结构、设备特点及项目拆卸要求，设计了一套四条支腿的软连接拆装框架。其具有以下优点： (1)通过计算整体重心，根据重心位置确定各支腿的安装位置、长度和角度，利用长度和安装角度来平衡重心；(2)四条支腿的设计中支腿等材料的选型便于利用库存；(3)吊机整体重量大，四条支腿的设计更加安全可靠；(4)支腿与上部方形框架间使用钢丝绳进行连接，减少了材料重量；(5)吊机整体不受破坏；(6)海上安装时，只需进行两部分的吊装即可，节约海上连接工作量；(7)通过整体吊装，减少陆地拆卸及海上安装的工作量，有效地防止了连接法兰面因二次安装可能造成的已加工表面的划痕或损伤。

2 典型案例应用

本文以垦利10-1 WHPA组块吊机作为拆装对象，设计了一套用于吊机拆卸的吊装框架(见图1)。设备WHPA-L-5401以及结构立柱整体重约90t，设备主要分3部分拆卸： 其中第一部分为钩头、钢丝绳等附件；第二部分为吊臂，重量约16t；第三部分包括除吊臂外的吊机主体及吊机立柱，作为一个整体进行拆卸吊装。吊装框架主要应用于第三部分的拆装。吊机立柱重量数据如表1所示。

表1吊机立柱总体信息

Table1Messageforcrane’sstandcolumnt

名称立柱结构厂家吊机重量吊装支撑重量其他结构净重结构总重重量30004200417076177998

注： (1)结构净重根据详设最新版图纸和吊机厂家资料得出；(2)结构总重量包含1.05倍重量不确定系数。

图1 吊装框架模型示意图Fig.1 Model of the frame for crane installation

对四支腿软连接吊装框架强度校核结果为： 计算工况中所有杆件UC值均小于1，材质强度均满足工作要求。此框架可满足工况要求。

3 吊装框架的施工操作要点

3.1 施工前的准备

3.1.1插尖保护

为保证后续吊机拆卸中切割吊机立柱时保护插尖不被破坏，结构吊机立柱带插件部分在与下部结构立柱焊接时，在插尖的外表面坡口的内侧围上一层防火棉。防火棉应覆盖插尖裸露部位，并使用细钢丝绳进行固定，如图2所示。

图2 防火棉安装示意图Fig.2 Installation for firewool

3.1.2吊机底座法兰水平度标定

为方便后续海上吊装吊机调水平，须标定吊机底座法兰水平度，在电动吊机结构立柱上，位于顶层甲板以上1.5m处点焊2处角钢，长度为水平尺的长度最佳，必须保证点焊的两处角钢水平度与底座法兰水平度相同，用作海上安装调水平参照物，如图3所示。

图3 法兰水平度标定示意图Fig.3 Calibration of flange horizontality

3.1.3立柱垂直度标定

为方便吊机立柱海上安装定位，须标定立柱垂直度，在电动吊机结构立柱上，位于顶层甲板以上1.5m处利用铅垂、划线工具等画出两条标定线，所画标定线必须清晰且不易清除。标定线连通结构立柱与甲板，如图4所示。

图4 立柱垂直度标定示意图Fig.4 Calibration of stand column verticality

3.2 吊机拆装步骤

KL10-1 WHPA组块电动吊机(WHPA-L-5401)的拆卸吊装。设备WHPA-L-5401以及结构立柱整体重约90t，设备主要分3部分拆卸： 钩头、钢丝绳等附件的拆卸；吊臂的拆卸；包括除吊臂外的吊机主体与回转部分的拆卸。施工细节如下。

首先是钩头、钢丝绳等附件的拆卸： 提前将吊臂放置在吊机休息臂上，利用吊臂头(末端的)维修平台将钩头拆卸。钩头拆除后，将钢丝绳利用卷扬机或其他工具将拆卸物收好，在拆卸过程中注意钢丝绳应缠绕均匀，不能磨损钢丝绳。

其次是吊臂的拆卸： 将吊索具安放在吊臂自身的吊点位置并固定好卸扣。拆卸使用400t 2#吊车进行，待吊臂吊离吊机休息臂0.3m后应停留约1min，检查所有吊车读数及构件是否存在安全隐患，确认安全后方可进行下一步工作。吊至吊臂安放场地垫木上方，调整至吊臂方向与垫木摆放方向一致后，缓慢放置到垫木上。吊臂拆卸后，应注意对销轴的保护，如涂黄油并缠绕帆布等。

最后是吊机立柱及回转部分的拆卸： 利用脚手架将吊索具连接到吊装框架[见图5(a)]，并检查确认吊索具连接正确。现场安装吊装框架时如与吊机附件碰撞，附件需拆除；吊机调试完毕后实际停留方位应与吊装计算一致。

起吊至钢丝绳受力紧绷状态，检查所有吊车读数及构件是否存在安全隐患，确认安全后方可进行下一步工作。利用切割工具等在顶层甲板以上800mm处将吊机立柱切开，切割过程中应保护好插尖不被破坏，并保证吊机立柱高度损失在80mm以内。切割完毕，吊车将吊机立柱平稳提升至要求的高度后，将吊机立柱吊离组块。最后将吊机立柱移动到指定位置，将立柱安放固定在脚鞋上[见图5(b)]。

(a) 连接吊索具

(b) 安装立柱

4 结 语

此次框架设计中，采用了不同尺寸的结构腿，用于平衡重心的偏差，避免吊装物的倾覆风险；软连接的设计既降低了吊装整体重量，又有效保护了设备不受破坏。此套吊装框架，组合使用方便，能够适应不同工况的场地，便于运输，实用性强；框架经过涂装及防腐处理后可重复使用。此次的吊机陆地拆装填补了吊机整体拆装领域的空白，为以后编制此类吊机拆装方案具有指导性的意义。

[1] 徐小鹏，王定亚.海洋平台吊机关键技术及发展趋势研究[J].石油机械,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.

[2] 姚震球，韩强.海上风机吊装运输船及其吊装方式的研究概况[J].船舶,2011，22(2)： 54.

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

[3] 朱传超，白雪涛.平台吊机陆地拆除及海上安装方案与分析[J].石油和化工设备，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.

[4] 惠丹，王进.海上平台吊装撑杆的设计[J].石油和化工设备,2014，17(4)： 29.

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

刘宝祎(1982—)，女，工程师，主要从事海洋石油装备方面的研究。

P752

A

2095-7297(2017)03-0141-04