對海洋平臺重量控制及結構開孔補強的研究

2012-02-07 10:09:44程友明

船舶標準化工程師 2012年4期

關鍵詞：結構設計

程友明

（上海振華重工集團股份有限公司，上海 200125）

0 引言

隨著國民經濟和科學技術的高速發展，石油資源的需求量日趨增大。石油的開采由陸地到淺海，再到深海，這是一個大趨勢。而海洋平臺作為海洋油氣資源勘探、開發的主要裝備，其市場的需求也日趨強盛。

1 海洋平臺的重量控制的重要性

海洋平臺的總重量，由空平臺重量和可變載荷兩大部分組成。

按IMO、ABS規范，空船重量是指整個平臺的結構重量，連同安裝的機械、設備和舾裝，包括固定壓載、備件以及機械和管系中正常工作液面的各種液體的重量，但不包括液艙的油水等。可變載荷包括壓載水、可移動設備重量、油水食品、鉆井材料等消耗品和鉆臺鉆井載荷。可變載荷是衡量平臺作業水平和作業效率的關鍵技術指標之一。

平臺的排水量分成空平臺重量和可變載荷兩部分。在平臺主尺度不變的情況下，排水量隨著吃水的不同而不同。若排水量一定，空平臺重量的增加，勢必降低平臺可變載荷的數值。對于外伸懸臂梁自升式平臺，如果空平臺重量的變化超出設計范圍，也勢必影響到外伸懸臂梁縱向和橫向外伸的極限值。對于坐底式和自升式平臺穩性計算中，空平臺的重量和重心也是穩性決定性的因素。因此，在海洋平臺各個設計階段和建造階段，控制平臺的重量始終是工作的重點。把空平臺重量控制在方案設計時預估的范圍之內，不僅能確保可變載荷滿足設計指標，而且也能確保整個平臺的浮態、穩性及鉆井等各項性能指標。

2 海洋平臺的重量控制方法和措施

控制海洋平臺的重量，貫穿于基本設計、詳細設計、生產設計及生產建造各個階段，使重量的變化在設計預估的范圍之內，以確保可變載荷滿足設計性能指標。

1）在基本和詳細設計階段，在確保海洋平臺功能使用和安全的前提下，簡化設備，從總體、結構、舾裝、輪機（包括管系）、電氣、鉆井和冷空通風各專業進行優化設計，減少冗余布置設計，以降低冗余重量。在不影響強度的前提下，盡可能地采用輕質材料。如管系專業，采用玻璃管替代鋼管；如對飛機平臺結構，用鋁合金替代鋼結構；如舾裝專業，用鋁合金梯替代鋼梯，用鋁合金格柵替代鋼格柵；如電氣專業，盡可能采用鋁合金電纜托架，等等。

2）在生產設計階段，對平臺主體工作區域及生活樓的設備、管線、電纜和冷通風空調管線進行優化設備布置，優化電纜、管線合理走向，使管線和電纜走向的路徑最短、最優，以降低管線和電纜的重量。

3）在生產建造階段，嚴格控制材料代用。若確是現場需要，應盡可能地采用同等材質、同等強度、同等重量的代用材料。在建造中，不得隨意添加肘板、墊板、管支架等。嚴格控制焊角的大小。對于完工后用過的吊碼、臨時支撐、墊板等必須拆除，以減少不必要的重量。

在平臺狹小的空間內，管線和電纜貫穿平臺強結構。以下內容將談及管線及電纜貫穿的結構開孔，介紹既不降低結構強度又能控制結構重量不顯著增加的方法。