大型吊機受限條件下導管架建造方案分析

楊文燈

摘 要：潿洲6-8油田導管架建造在合眾公司尚屬首次，在大型起重設備資源相對不足的條件下，通過優化設計，獲得了可行的建造立片方案。并通過SACS分析，結果表明立片過程中桿件的應力應變均滿足規范要求。

關鍵詞：大型吊機受限；導管架；立片。

本文主要對海上油氣田導管架建造過程中，在有限的起重設備資源條件下的立片方案進行分析，立片結構強度分析采用結構三維計算軟件SACS 5.2，吊點的設計及吊裝位移應力檢查遵循API RP 2A和AISC。導管架概貌如圖1所示。

1 方案介紹

方案一：導管架整體（包括所有附件）臥式建造完成后（類似于臥式建造），整體立片，一次成型，如圖2。

方案二：導管架一個單片、底層水平支撐、中層水平支撐及其間的樁腿臥式建造完成后立片，其余部分空中完成組對，如圖3。

導管架建造在合眾公司尚屬首次，可用的吊機資源僅為1臺350噸及1臺150噸液壓驅動履帶式吊機。由于吊機資源所限，只能選擇方案二，但可對其進行優化，即首先按照方案一整體臥式組對，將方案二所述部分（約280噸）焊接接成一個整體（部件1），主結構其余部件另焊接成一個整體（部件2，不包括附件），兩部分之間暫用點焊連接固定，首先保證導管架整體尺寸，準備立片時將兩部分分割開，待部件1完成立片并固定好后，再將部件2整體吊裝到相應位置，組對幾個預留接口即可，如圖4所示，這樣既容易控制整體尺寸，場地吊機資源又能夠滿足要求，而且減少了大量的空中作業。由于部件2的吊裝較容易操作，本文重點討論部件1的立片過程。

立片描述：在滑靴上面設置兩個馬鞍形墊墩作為立片時的支點，將單片底部φ914*25橫撐管穿過馬鞍形墊墩，導管架頂部端設置臨時支撐以保持整體平穩，翻轉部分臥式建造完成后，采用350噸吊機將其頂端緩慢抬起，以穿過馬鞍形墊墩的橫撐管為軸旋轉（下稱轉軸）完成立片，當立片重心越過馬鞍形墊墩后，采用1臺150噸吊機限制導管架依靠重力過快下落，使其平穩就位，焊接固定。

2 方案步驟

①滑靴改造、就位；②導管架待翻轉部分臥式建造完成后，350噸吊機、150噸吊機分別就位穿繩；③350噸吊機起吊，緩慢將導管架頂部一端吊起，在吊起的過程中緩慢前行，保持吊繩沿豎直方向。此時150噸吊機吊繩處于松弛狀態，直到導管架整體重心與底部轉軸處于一個豎直平面內（繞過了約68度角）。此過程中，350噸吊機吊點力從剛起吊時的最大值逐漸減小到零；④當導管架翻轉到約68度角時，350噸吊機的吊點力接近于零，即處于臨界狀態。此時150噸吊機開始進入受力狀態；⑤導管架重心越過臨界狀態后，依靠自重會自動向90度方向翻轉，此過程需用150噸吊機在轉軸另一端提供一個反方向阻力矩，以防止導管架過快翻轉，保證其平穩就位。此過程中，150噸吊機吊點力從零逐漸增大到最大值，即就位前瞬間；⑥導管架平穩就位后，固定好，撤吊機。

3 立片過程桿件強度分析

選取立片過程一系列特殊角度（0°、15°、30°、45°、60°、68°、80°、90°）進行靜力分析，經綜合對比分析，0°時為吊機受力最大、約68°（立片臨界值）時導管架全部重力都作用在轉軸上，即轉軸受力最大，為兩個最危險的時刻。其UC值經SACS模擬分析，導管架各桿件的UC值經SACS模擬分析均小于1.0，桿件強度滿足規范要求。

4 吊耳設計

選擇國家標準HG/T 21574-2008，《化工設備吊耳及技術要求》，第26頁，軸式吊耳AXB型，并通過靜力分析，吊耳強度滿足要求。

5 結束語

通過綜合分析對比，獲得了一個有效的、適用于吊機資源相對不足條件下的立片方案。并通過SACS模擬分析，確定了立片過程中各桿件的應力應變均滿足規范要求。

參考文獻：

[1]顧永寧.洋石油加工設計指南[J].中國海上油氣，2005，17 （3）：197-202.