海洋石油161平臺外輸滾筒收管改進(jìn)裝置設(shè)計(jì)

王 亮，莫文濤，龔 津，朱 峰，趙振杰

(1.天津修船技術(shù)研究所，天津 300456;2.天津新港船舶重工有限責(zé)任公司，天津 300456)

海洋石油161平臺外輸滾筒收管改進(jìn)裝置設(shè)計(jì)

王 亮1，莫文濤1，龔 津2，朱 峰1，趙振杰1

(1.天津修船技術(shù)研究所，天津 300456;2.天津新港船舶重工有限責(zé)任公司，天津 300456)

在海洋石油161平臺外輸滾筒下方增加一套輔助排管設(shè)備，在風(fēng)浪較大的工況下，滾筒收管的過程中用來限制軟管，并跟隨滾筒收管的水平速度行進(jìn)，使得軟管不產(chǎn)生過大的傾斜角度，能夠順利排入滾筒的溝槽中，達(dá)到較好的收管效果，保護(hù)軟管。

海洋石油平臺;輔助排管;改進(jìn)設(shè)計(jì)

1 設(shè)計(jì)背景

海洋石油161平臺是為適應(yīng)邊際油田采油而開發(fā)的“蜜蜂式”采油模式的自安裝儲油采油平臺，于2009年11月完工交船，外輸滾筒也同時(shí)投入使用。外輸滾筒在使用過程中一直存在以下問題:在收管過程中，海浪的作用導(dǎo)致軟管傾斜于豎直方向的角度過大，軟管不能順利進(jìn)入滾筒溝槽，軟管之間互相重疊、摩擦擠壓、受力不均，嚴(yán)重影響軟管的使用壽命和滾筒收管的效果。鑒于此，油建渤海裝備技術(shù)服務(wù)分公司要求在滾筒下方改造設(shè)計(jì)安裝一套排管裝置，作為收管輔助 (以下簡稱排管器)，保證在收管過程中避免上述問題的發(fā)生，達(dá)到較好的收管效果，使軟管順序排入滾筒溝槽，保護(hù)軟管;改造設(shè)計(jì)方案要求便于安裝，質(zhì)量輕，盡可能不改動原設(shè)備。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

海洋石油161平臺外輸滾筒是在低于6級風(fēng)(含6級)以下工作，大于6級風(fēng)時(shí)不工作，所以排管器的所有設(shè)計(jì)參數(shù)都基于6級風(fēng)工況。軟管總長250 m，最大外徑610 mm，軟管順序排入滾筒7圈。根據(jù)現(xiàn)場勘測和調(diào)研，并通過OrcaFlex軟件進(jìn)行流體模擬，計(jì)算在6級風(fēng)時(shí)，軟管與豎直方向偏角最大為17°，增大冗余度后，按20°進(jìn)行計(jì)算，得出軟管偏離甲板最大距離為1 850 mm。

設(shè)計(jì)的排管器既能縱向移動，也能橫向移動。縱向移動采用液壓油缸控制;橫向移動采用液壓馬達(dá)帶動絲杠，并帶動行走卡槽來回移動。排管器所實(shí)現(xiàn)的功能:在滾筒回收軟管過程中，用行走卡槽將軟管卡住，限制軟管隨波浪的傾斜和擺動，并沿著方鋼導(dǎo)軌跟隨滾筒回收軟管的水平速度左右行進(jìn)，保證軟管在回收的過程中與滾筒溝槽位置在同一豎直面內(nèi)，使軟管能順序回收到滾筒的溝槽中。

2.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

排管器安裝在滾筒正下方，兩底座之間，主要由以下3部分組成。

第一部分，兩側(cè)滑槽，每個(gè)滑槽長3 230 mm，1 850 mm在舷外，1 380 mm在舷內(nèi)，舷內(nèi)部分與滾筒兩側(cè)支架焊接，兩滑槽間距離為5 780 mm。

第二部分，方鋼導(dǎo)軌，由方鋼、絲杠、行走卡槽和液壓馬達(dá)組成，安裝在兩滑槽之間，液壓馬達(dá)驅(qū)動絲杠帶動行走卡槽可在方鋼上左右行進(jìn)。

第三部分，兩側(cè)油缸，通過油缸的伸縮可控制方鋼導(dǎo)軌沿著滑槽方向前進(jìn)和后退。

設(shè)備布置俯視圖如圖1所示 (點(diǎn)劃線左為舷外，右為舷內(nèi))。

圖1 設(shè)備布置俯視示意圖

2.3 液壓控制原理

排管器以原滾筒液壓站為動力源，系統(tǒng)壓力16 MPa，液壓原理圖如圖2所示，液壓系統(tǒng)主要控制以下2個(gè)動作。

圖2 液壓原理示意圖

1)行走卡槽的前進(jìn)與后退。行走卡槽的前進(jìn)與后退是通過液壓系統(tǒng)給兩側(cè)油缸供油，油缸推動整個(gè)方鋼導(dǎo)軌、絲杠和行走卡槽動作，油缸規(guī)格為80/56，單缸推力最大為40 kN，行程為2.6 m。2個(gè)三位四通換向閥控制油缸的前進(jìn)和后退，2個(gè)減壓閥分別控制2個(gè)油缸的壓力，2個(gè)節(jié)流閥分別控制2個(gè)油缸流量，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥，保證兩油缸前進(jìn)和后退的同步性。

2)行走卡槽的左右行進(jìn)。行走卡槽的左右行進(jìn)是通過液壓系統(tǒng)給液壓馬達(dá)供油，通過三位四通換向閥控制馬達(dá)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來驅(qū)動絲杠進(jìn)而帶動卡槽左右行進(jìn)，馬達(dá)正轉(zhuǎn)，卡槽向左行進(jìn)，馬達(dá)反轉(zhuǎn)，卡槽向右行進(jìn)。精密調(diào)速閥通過控制馬達(dá)的轉(zhuǎn)速進(jìn)而控制行走卡槽的左右行進(jìn)速度，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定好一個(gè)正常速度和一個(gè)加快速度。

以上所有功能都通過一個(gè)操作按鈕控制實(shí)現(xiàn)。

2.4 2個(gè)關(guān)鍵問題的解決方案

1)左右2個(gè)油缸的同步性。2個(gè)油缸的前進(jìn)后退4個(gè)動作，分成由4個(gè)油路單獨(dú)控制，每個(gè)動作都可以通過節(jié)流閥單獨(dú)控制。同時(shí)，在每一路中增加一個(gè)球閥，作為應(yīng)急關(guān)斷，一旦出現(xiàn)同步誤差過大的情況，可以關(guān)斷任何一路，單獨(dú)運(yùn)行其他路，達(dá)到同步的目的。

2)絲杠全長5.1 m，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中跳動不可避免，為了防止絲杠跳動對設(shè)備運(yùn)行的影響，采用中間運(yùn)行卡槽將絲杠螺母固定，以減小絲杠跳動量，滿足裝置運(yùn)行要求。

3 總結(jié)和展望

由于現(xiàn)場實(shí)際工況的限制，只能與原滾筒液壓站共用其動力源，限制了其它更好方案的實(shí)施。

此設(shè)備功能完善，成本較低，安裝方便，目前，已經(jīng)在海洋石油161平臺上安裝完成且調(diào)試完畢，實(shí)現(xiàn)了所有預(yù)計(jì)的功能，且運(yùn)行狀況良好。

［1］聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 ［M］.5版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［2］雷天覺.液壓工程手冊 ［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

A set of assistant pipe arranging equipment has been added below the roller on ocean oil 161 platform.The equipment will be used to limit the pipe not to incline big angle and make the pipe enter into the groove of the roller during pulling back the pipe in bigger wind condition.Thus，the result of pulling back pipe will be better and the pipe will be protected.

offshore platform;assistant pipe arranging;improving design

TE95

C

1001－8328(2012)05－0055－02

王亮 (1982-)，男，河北張家口人，工程師，碩士，主要從事海洋平臺設(shè)計(jì)工作。

2012－04－28