鉆井平臺(tái)上閥門、濾器和傳感器的物料運(yùn)輸方案研究

薛風(fēng)光，任軼麗，邢治濤，楊忠華，趙洋洋

（煙臺(tái)中集來(lái)福士海洋工程有限公司，山東煙臺(tái) 264000）

鉆井平臺(tái)上閥門、濾器和傳感器的物料運(yùn)輸方案研究

薛風(fēng)光，任軼麗，邢治濤，楊忠華，趙洋洋

（煙臺(tái)中集來(lái)福士海洋工程有限公司，山東煙臺(tái) 264000）

在挪威北海作業(yè)的鉆井平臺(tái)上，物料運(yùn)輸方案是HSE分析不可缺少的一部分。而平臺(tái)上閥門、濾器和傳感器的運(yùn)輸方案作為一個(gè)關(guān)鍵的HSE意見，被平臺(tái)操作者提出。眾所周知，船舶/平臺(tái)上有大量的閥門、濾器和傳感器，而他們的物料運(yùn)輸方案不像大件（如馬達(dá)等），大都沒(méi)有進(jìn)行過(guò)詳細(xì)的考慮。針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明和解釋，并對(duì)其在平臺(tái)上浮筒、立柱和甲板盒等不同部分的物料運(yùn)輸方案展開了分析。

物料運(yùn)輸；鉆井平臺(tái)；HSE；挪威北海；浮筒；立柱；甲板盒

0 引言

挪威現(xiàn)為西歐最大產(chǎn)油國(guó)、世界第三大石油出口國(guó)，近海石油工業(yè)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要支柱。挪威北海是世界上惡劣海況的海域之一，那里儲(chǔ)存著大量的油氣資源。隨著挪威對(duì)海事法律法規(guī)的完善，挪威對(duì)在該海域作業(yè)的船舶和平臺(tái)有著越來(lái)越嚴(yán)格的要求，這些要求最終形成法律、法規(guī)和規(guī)范（PSA， NMA和NORSOK等），來(lái)指導(dǎo)船舶/平臺(tái)的設(shè)計(jì)、作業(yè)和操作。

在挪威北海作業(yè)的鉆井平臺(tái)上，物料運(yùn)輸（Material Handling，MH）是HSE分析不可缺少的一部分，它也是NORSOK R-002規(guī)范［1］中的核心部分。在船舶/平臺(tái)上，物料運(yùn)輸方案一般都會(huì)涉及到馬達(dá)和經(jīng)常拆卸的大型設(shè)備［2］，而船舶/平臺(tái)上大量的閥門、濾器和傳感器相對(duì)重量較輕，且容易觸及，因此很少被考慮。但是規(guī)范NORSOK R-002要求大于25kg的設(shè)備都要有物料運(yùn)輸方案，因此它們的吊裝和運(yùn)輸方案在物料運(yùn)輸分析（material handling study）時(shí)作為一個(gè)重要的部分不能被忽略。

本文基于中集來(lái)福士船廠在建項(xiàng)目 North Dragon半潛平臺(tái)對(duì)閥門、濾器和傳感器的物料運(yùn)輸方案進(jìn)行了深入的分析。對(duì)于它們?cè)谄脚_(tái)上的物料運(yùn)輸要求，提出了如表1所示的幾個(gè)意見。

表1 平臺(tái)上閥門、濾器和傳感器的物料運(yùn)輸意見

本文在進(jìn)行閥門、濾器和傳感器運(yùn)輸方案的同時(shí)，引入國(guó)際石油和天然氣生產(chǎn)商協(xié)會(huì)（International Association of Oil & Gas Producers ，OGP）的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù)中的過(guò)程泄漏頻率［3］（Process release frequencies）來(lái)對(duì)閥門和濾器由于損壞導(dǎo)致泄漏的數(shù)量進(jìn)行評(píng)估和計(jì)算。

1 引用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

1.1 NORSOK R-002

挪威NORSOK規(guī)范中R-002部分，對(duì)平臺(tái)上設(shè)備的物料運(yùn)輸方案提出了明確和嚴(yán)格的要求，其中表B.1列出了物料運(yùn)輸方案的通用要求，如表2所示。

表2 物料運(yùn)輸要求

1.2 OGP - Process release frequencies

本文基于OGP - Process release frequencies中的表3和表4的泄漏頻率對(duì)手動(dòng)閥門、遙控閥和濾器進(jìn)行閥門的損壞泄漏數(shù)量計(jì)算。根據(jù)表3的泄漏頻率對(duì)濾器進(jìn)行的損壞泄漏數(shù)量計(jì)算。OGP - Process release frequencies作為石油和天然氣行業(yè)的公認(rèn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)被廣泛認(rèn)知和使用。

在表3和表4中，如果閥徑處于兩個(gè)數(shù)據(jù)之間，則采用大管徑的。第一列的泄漏孔徑（mm）意味著，任何一種泄漏都將被視作泄漏點(diǎn)直徑。最后一行的TOTAL頻率將作為總體泄漏頻率為本文計(jì)算使用。

2 維護(hù)和泄漏頻率

2.1 平臺(tái)上的閥門、濾器和傳感器統(tǒng)計(jì)

在North Dragon平臺(tái)上，有大量的閥門、濾器和傳感器，為了適應(yīng)物料運(yùn)輸方案的要求，本文針對(duì)NORSOK R-002的物料運(yùn)輸要求對(duì)25kg以上的閥門、濾器和傳感器進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如表3所示。

表3 設(shè)備類型：（3）手動(dòng)閥

表4 設(shè)備類型：（4）控制閥

表5 設(shè)備類型：（15）濾器

表6 平臺(tái)上閥門、濾器和傳感器統(tǒng)計(jì)

根據(jù)OGP - Process release frequencies的主要分類，本文將截止閥、快關(guān)閥、手動(dòng)蝶閥、閘閥和手動(dòng)高壓閥等列為手動(dòng)閥（manual valves）系列。將HVAC水密閥、壓力釋放閥、溫控閥、遙控閥和遙控高壓閥作為自動(dòng)控制閥（actuated valves）系列。將泥箱和過(guò)濾器列為濾器系列。將壓力表、壓力傳感器、溫度表、溫度傳感器、壓差傳感器、油檢測(cè)器和液位傳感器列為傳感器系列。

2.2 正常維護(hù)

2.2.1 閥門和濾器的正常維護(hù)

所有類型的閥門和濾器都需要定期的檢查和維護(hù)，如潤(rùn)滑、壁厚檢查和緊固件檢查等，這些正常維護(hù)不需要拆卸閥門和濾器。

2.2.2 傳感器的正常維護(hù)

根據(jù)表6的統(tǒng)計(jì)，傳感器的重量都不超過(guò)25kg。傳感器是用來(lái)向操作者顯示壓力、溫度和壓差等信息的，因此它們一般都處于設(shè)備的附近，且容易觸及和查看，這也是平臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)其布置的基本要求。

由于傳感器的質(zhì)量和在平臺(tái)上的布置，比較容易拆卸和運(yùn)輸，因此它們的物料運(yùn)輸方案不需要過(guò)多的描述。

2.3 基于泄漏的拆卸維修

這種拆卸維修有別于2.2.1所提的正常維護(hù)，它需要將閥門和濾器從系統(tǒng)上拆下來(lái)維修。這種拆卸維修頻率是與閥門或?yàn)V器多長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)非正常工作或不工作相關(guān)的，而非正常工作或不工作主要是由于其泄漏導(dǎo)致的。因此本文將根據(jù)OGP - Process release frequencies的泄漏頻率對(duì)閥門和濾器進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

2.3.1 計(jì)算公式

其中，n1為重量處于25kg～200kg之間的設(shè)備的數(shù)量；n2為重量大于200kg的設(shè)備的數(shù)量；p1為每年度總體泄漏頻率；p2為每五年度總體泄漏頻率；n11為重量處于25kg～200kg之間，每年度泄漏數(shù)量；n12為重量處于25kg～200kg之間，每五年度泄漏數(shù)量；p11為重量大于200kg，每年度泄漏數(shù)量；p12為重量大于200kg，每五年度泄漏數(shù)量。

2.3.2 泄漏數(shù)量計(jì)算

根據(jù)以上計(jì)算公式，對(duì)閥門和濾器進(jìn)行每年度和每五年度泄漏損壞數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，如表7～表9所示。

表7 手動(dòng)閥泄漏數(shù)量統(tǒng)計(jì)

表8 自動(dòng)控制閥泄漏數(shù)量統(tǒng)計(jì)

表9 濾器泄漏數(shù)量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)以上計(jì)算統(tǒng)計(jì)，沒(méi)有一個(gè)閥門和濾器在每年度和五年度期間會(huì)泄漏。

2.4 基于更換墊片的拆卸維護(hù)

除了在2.2.1節(jié)提到的正常維護(hù)和2.3節(jié)提到的基于泄漏的拆卸維修，閥門的維護(hù)也應(yīng)該包括每2年或3年更換墊片的維護(hù)。

更換墊片可以在閥門附近區(qū)域展開，不需要將閥門拆除至車間進(jìn)行此類維護(hù)。

如果閥門需要運(yùn)輸至車間或主甲板進(jìn)行大修，則需要對(duì)其進(jìn)行物料運(yùn)輸方案進(jìn)行解釋，這個(gè)問(wèn)題將在下面3.3節(jié)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

3 閥門、濾器和傳感器的物料運(yùn)輸方案

3.1 總結(jié)

根據(jù)以上分析和計(jì)算，閥門、濾器和傳感器的運(yùn)輸方案形成了以下要求：

1）對(duì)于重量處于25kg和200kg之間的閥門（手動(dòng)閥和自動(dòng)控制閥），根據(jù)表2的物料運(yùn)輸要求，以及表7和表8的計(jì)算，它們的物料運(yùn)輸要求為C，也就是說(shuō)對(duì)這些閥門的物料運(yùn)輸方案無(wú)要求，可以忽略。但是根據(jù)2.4節(jié)的分析，閥門需要進(jìn)行每2年或3年更換墊片的維護(hù)，而更換墊片需要將閥門拆、吊下來(lái)，不建議在線更換，因此閥門的物料運(yùn)輸要求需要更改為B，也就是說(shuō)閥門上方的鄰近空間需要有位置加臨時(shí)吊裝設(shè)備。根據(jù)North Dragon平臺(tái)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，閥門上方鄰近空間可以保證安裝臨時(shí)吊裝設(shè)備，因此，這些閥門的物料運(yùn)輸要求就可以描述為“確保閥門上方鄰近空間可以安裝臨時(shí)吊裝設(shè)備”。

2）對(duì)于重量大于200kg的閥門（手動(dòng)閥和自動(dòng)控制閥），根據(jù)表2的物料運(yùn)輸要求及表7和表8的計(jì)算，它們的物料運(yùn)輸要求為B，也就是說(shuō)閥門上方的鄰近空間需要有位置加臨時(shí)吊裝設(shè)備。同樣，這些閥門上方鄰近空間可以保證安裝臨時(shí)吊裝設(shè)備。因此這些閥門的物料運(yùn)輸要求就可以描述為“確保閥門上方鄰近空間可以安裝臨時(shí)吊裝設(shè)備”。

3）對(duì)于重量處于25kg～200kg之間的濾器，根據(jù)表2的物料運(yùn)輸要求和表9的計(jì)算，它們的物料運(yùn)輸要求為C，也就是說(shuō)對(duì)這些濾器的物料運(yùn)輸方案無(wú)要求，可以忽略。

4）對(duì)于重量大于200kg的濾器，根據(jù)表2的物料運(yùn)輸要求和表9的計(jì)算，它們的物料運(yùn)輸要求為B，也就是說(shuō)閥門上方的鄰近空間需要有位置加臨時(shí)吊裝設(shè)備。同樣，這些濾器上方鄰近空間可以保證安裝臨時(shí)吊裝設(shè)備。因此，這些濾器的物料運(yùn)輸要求就可以描述為“確保濾器上方鄰近空間可以安裝臨時(shí)吊裝設(shè)備”。

因此，閥門、濾器和傳感器的物料運(yùn)輸要求總結(jié)為表10所示。

表10 閥門、濾器和傳感器的物料運(yùn)輸要求

3.2 臨時(shí)吊裝設(shè)備

為了確保臨時(shí)吊裝設(shè)備能夠被安全和有效的使用，只有物料輸運(yùn)要求為B的設(shè)備才可以使用臨時(shí)吊裝設(shè)備進(jìn)進(jìn)行吊裝及物料運(yùn)輸。

臨時(shí)吊裝設(shè)備主要有夾鉗（可以在球扁鋼、扁鋼和凸緣上使用）和梁鉗/萬(wàn)用鉗（在型材面板上使用），如圖1和圖2所示，它們最大承重2t（NORSOK R-003［4］要求）。

為了增加平臺(tái)上設(shè)備吊裝的安全性和有效性，便攜式龍門吊（如圖3所示）在平臺(tái)上也被廣泛使用。便攜式龍門吊之所以安全和有效，是因?yàn)楸銛y式龍門吊可以代替多個(gè)吊耳（或夾鉗）垂直和水平方向的移動(dòng)。

另外，手推車、叉車也可作為物料運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)重要設(shè)備在平臺(tái)上使用。

圖1 典型的夾鉗

圖2 梁鉗/萬(wàn)用鉗

圖3 便攜式龍門吊

3.3 詳細(xì)物料運(yùn)輸方案

根據(jù)3.1和3.2節(jié)的分析，形成了閥門、濾器和傳感器的物料運(yùn)輸要求。除了2.4節(jié)提到的拆卸維修，閥門和濾器在需要大修或更換時(shí)，它們需要在車間或主甲板到安裝位置之間進(jìn)行運(yùn)輸。為此，形成了表10中B類型設(shè)備的詳細(xì)物料運(yùn)輸方案，如表11所示。

對(duì)于傳感器的詳細(xì)物料運(yùn)輸方案，由于表9中物料運(yùn)輸要求顯示為C，因此其物料運(yùn)輸方案可以不予考慮，利用人力完全可以完成其拆卸和維護(hù)。

表11 閥門和濾器的詳細(xì)物料運(yùn)輸方案

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)平臺(tái)上閥門、濾器和傳感器的物料運(yùn)輸方案的研究，確定了其維護(hù)頻率與吊裝頻率的關(guān)系，設(shè)計(jì)了其在平臺(tái)上不同位置對(duì)應(yīng)的不同運(yùn)輸計(jì)劃和方案，解決了長(zhǎng)久以來(lái)大家關(guān)注的閥門、濾器和傳感器如何開展其物料運(yùn)輸?shù)碾y題，對(duì)海工平臺(tái)的基礎(chǔ)研究及規(guī)范化設(shè)計(jì)和建造有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和促進(jìn)。

［1］ NORSOK STANDARD R-002 Lifting equipments，Edition 2［S］. September 2012.

［2］ 吳松平， 王剛， 謝維綸. 淺談海洋平臺(tái)大型設(shè)備吊裝實(shí)施策略［C］//第十四屆中國(guó)海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文， 2012.

［3］ OGP Risk Assessment Data Directory- Process release frequencies［R］. Report No. 434 -1， March 2010.

［4］ NORSOK STANDARD R-003 Safe use of lifting equipment， Edition 2［S］. September 2012.

Research of Material Handling Plan of Valves， Filters and Sensors for Drilling Platform

Xue Feng-guang， Ren Yi-li， Xing Zhi-tao， Yang Zhong-hua， Zhao Yang-yang
（Yantai CIMC Raffles Offshore Ltd.， Shandong Yantai 264000， China）

The material handling plan is an essential part of the HSE analysis for drilling platform operating in North Sea. The material handling plan for valves， filters and sensors of the platform is raised by operator as a critical HSE comment. As all know， there are a large number of valves， filters and sensors on ship/platform， and their material handling plan is not considered as big parts such as motors. The paper specifies and explains about this issue， and developes the material handling plan on differenct parts of drilling platform as pontoon， column and deck box.

material handling； drilling platform； HSE； North Sea； pontoon； column； deck box

U674.38

A

10.14141/j.31-1981.2016.01.013

薛風(fēng)光（1980—），男，碩士研究生，研究方向：船舶管路設(shè)計(jì)、HSE及WE風(fēng)險(xiǎn)分析。