“海洋石油162”軟管絞車(chē)排管技術(shù)應(yīng)用

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中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300451

“海洋石油162”軟管絞車(chē)排管技術(shù)應(yīng)用

林建偉，趙雷剛

中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300451

分析“海洋石油162”軟管絞車(chē)排管的工作原理和排管裝置的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合排管裝置的控制及操作流程，通過(guò)“海洋石油162”軟管絞車(chē)的排管實(shí)例分析，認(rèn)為自動(dòng)排管技術(shù)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)更加突出。

軟管絞車(chē)；排管技術(shù)；排管裝置；海洋石油162

“海洋石油162”是國(guó)內(nèi)首個(gè)移動(dòng)式試采平臺(tái)，平臺(tái)上的原油外輸采用滾筒式外輸形式?！昂Ｑ笫?62”原油外輸系統(tǒng)主要由軟管絞車(chē)、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成，如圖1所示。其中，軟管絞車(chē)是原油外輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，非外輸作業(yè)時(shí)，軟管纏繞儲(chǔ)存于滾筒上；而外輸作業(yè)時(shí)，絞車(chē)將軟管釋放并與提油輪進(jìn)行對(duì)接，完成輸油作業(yè)。軟管絞車(chē)一般具有軟管的收放、排管、輸油、管系吹掃和安全保護(hù)等功能[1-2]。

圖1 “海洋石油162”原油外輸系統(tǒng)組成

軟管絞車(chē)的排管功能是絞車(chē)基本功能之一。一般通過(guò)絞車(chē)上的排管結(jié)構(gòu)配合滾筒旋轉(zhuǎn)來(lái)完成軟管的回收和釋放。軟管的纏繞規(guī)則程度主要取決于排管結(jié)構(gòu)及其控制和操作。為更好地應(yīng)用排管技術(shù)，在分析軟管絞車(chē)排管工作原理、結(jié)構(gòu)形式和排管方式的基礎(chǔ)上，確定排管控制及操作流程。

1 排管技術(shù)工作原理

“海洋石油162”平臺(tái)上軟管絞車(chē)受布置空間限制，單層纏繞不足以完成總長(zhǎng)200 m的軟管纏繞工作。所以，根據(jù)平臺(tái)總體的布置要求和軟管參數(shù)，軟管絞車(chē)滾筒設(shè)計(jì)參數(shù)如表1，軟管纏繞情況見(jiàn)圖2。

表1 軟管絞車(chē)容管量參數(shù)

圖2 軟管纏繞示意

軟管絞車(chē)采用雙主馬達(dá)共同驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過(guò)減速機(jī)和齒輪副放大，帶動(dòng)滾筒進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。滾筒正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)能夠自由切換，且為無(wú)極調(diào)速方式[3]，見(jiàn)圖3。

圖3 排管技術(shù)工作原理示意

排管裝置中的排管器由排管馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。排管馬達(dá)通過(guò)驅(qū)動(dòng)螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)排管器在橫梁上左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

滾筒旋轉(zhuǎn)和排管器的移動(dòng)分別由2個(gè)手柄單獨(dú)控制。軟管絞車(chē)的收管、放管作業(yè)需要同時(shí)操作2個(gè)手柄來(lái)完成，也即手動(dòng)排管方式。手動(dòng)排管方式工作原理如下(以收管為例)。

第1層收管時(shí)，同時(shí)操作滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)手柄和排管器移動(dòng)手柄，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋軟管纏繞狀況來(lái)調(diào)整手柄操作幅度。排管器移動(dòng)到右限位將停止運(yùn)動(dòng)，待過(guò)渡到第2層軟管纏繞，將排管器進(jìn)行左排管。

1.3 自動(dòng)排管的實(shí)現(xiàn)

以絞車(chē)滾筒驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)為主，排管器控制信號(hào)配合絞車(chē)滾筒而變化，收管和放管時(shí)控制滾筒旋轉(zhuǎn)手柄即可完成排管作業(yè)，也即為自動(dòng)排管。

針對(duì)第1層排管與第2層排管的不同速度，設(shè)置2擋進(jìn)行控制，分別為自動(dòng)排管1和自動(dòng)排管2。

2 排管裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

排管裝置一般可分為導(dǎo)向軌道式排管結(jié)構(gòu)和可伸縮式排管結(jié)構(gòu)[4]。

2.1 導(dǎo)向軌道式排管結(jié)構(gòu)

指在滾筒表面沿滾筒軸線(xiàn)方向焊接螺旋狀形式的導(dǎo)向架。軟管絞車(chē)收管時(shí)，軟管沿著導(dǎo)向架的軌道自動(dòng)地整齊排列，見(jiàn)圖4。

圖4 導(dǎo)向軌道式排管結(jié)構(gòu)

這種形式的排管結(jié)構(gòu)不需要單獨(dú)設(shè)計(jì)排管機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。導(dǎo)向架的高度一般不高于軟管直徑，其邊緣必須圓滑過(guò)渡，以避免與軟管接觸時(shí)對(duì)軟管造成損傷。此外，導(dǎo)向軌道的布置只能對(duì)第一層軟管具有導(dǎo)向作用，一般用于單層纏繞的滾筒。

2.2 可伸縮式排管結(jié)構(gòu)

可伸縮式排管結(jié)構(gòu)是針對(duì)排管而獨(dú)立設(shè)計(jì)的裝置，結(jié)構(gòu)和布置形式可以多樣，但一般由排管器來(lái)對(duì)軟管進(jìn)行導(dǎo)向。這種排管裝置主要由托架、排管器、橫梁、排管油缸、排管馬達(dá)和螺桿機(jī)構(gòu)等組成，見(jiàn)圖5。

圖5 可伸縮式排管結(jié)構(gòu)示意

外輸作業(yè)時(shí)，排管裝置由排管油缸推出，并保持支撐狀態(tài)直至外輸作業(yè)結(jié)束。處于抬起狀態(tài)的排管裝置改變了漂浮軟管在滾筒纏繞的徑向角度，能夠適應(yīng)復(fù)雜變化的海洋環(huán)境對(duì)漂浮軟管的作用和時(shí)變海洋波、浪、流對(duì)排管過(guò)程的影響。

排管馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)排管器在橫梁上移動(dòng)，左右移動(dòng)方向可自由切換，為無(wú)極調(diào)速方式。排管器可配合滾筒完成收管和放管作業(yè)。左、右限位為排管馬達(dá)提供安全保障，當(dāng)排管器觸發(fā)限位時(shí)，排管馬達(dá)即停止，排管器停止移動(dòng)。采用螺桿驅(qū)動(dòng)排管器移動(dòng)，可以精確控制軟管的橫向移動(dòng)精度，解決軟管在滾筒上排管的誤差[5-7]。

“海洋石油162”采用這種可伸縮式排管結(jié)構(gòu)，有利于雙層排管的導(dǎo)向作用，排管器的參與排管，使第1層向第2層纏繞更加方便、可靠，易于操作，收管和放管的工作效率高。

2.3 排管器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

排管器由排管器支架和滾動(dòng)軸組成，滾動(dòng)軸布置于排管器底部和側(cè)面，內(nèi)設(shè)軸承，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。收管和放管過(guò)程中，滾動(dòng)軸直接接觸軟管，軟管通過(guò)滾動(dòng)軸獲得支撐，同時(shí)，軟管能夠在滾動(dòng)軸上滾動(dòng)摩擦，見(jiàn)圖6。

圖6 排管器結(jié)構(gòu)示意

滾動(dòng)軸的設(shè)計(jì)，能夠使排管器與軟管的摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，減少軟管的磨損，從而提高軟管的使用壽命，節(jié)省使用成本。

3 排管操作流程

3.1 外輸作業(yè)操作流程

“海洋石油162”平臺(tái)軟管絞車(chē)進(jìn)行外輸作業(yè)時(shí)操作流程見(jiàn)圖7。打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)后，選擇司機(jī)室的操作權(quán)限，系統(tǒng)壓力調(diào)至高壓，然后進(jìn)行放管、外輸、收管等作業(yè)。

圖7 外輸作業(yè)操作流程

其中收管和放管需進(jìn)行排管操作。

3.2 排管操作及要求

3.2.1 放管操作

1)手動(dòng)放管操作：將排管模式開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)狀態(tài)。緩慢地向前推動(dòng)“軟管絞車(chē)手柄”，滾筒向放管(逆時(shí)針)方向緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，輕輕向右推動(dòng)的“排管裝置手柄”，待排管器向排管方向緩慢移動(dòng)后，再將手柄拉到底，進(jìn)行第2層軟管的釋放。排管器移動(dòng)到最右邊，待滾筒第2層軟管釋放完成后，將“排管裝置手柄”向左推動(dòng)，使軟管進(jìn)行第1層放管并全部放出。放完后，同時(shí)停止絞車(chē)手柄和排管裝置手柄的操作。

2)自動(dòng)放管操作：將排管模式開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)2排管狀態(tài)。向前推動(dòng)“軟管絞車(chē)手柄”至最大位置，滾筒以最大速度逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)排管器自動(dòng)移動(dòng)跟隨，進(jìn)行第2層軟管的釋放。當(dāng)排管器移動(dòng)到橫梁邊緣觸碰限位開(kāi)關(guān)后，排管器自動(dòng)停止移動(dòng)，待滾筒第2層軟管釋放完成后，將“排管裝置手柄”向左推動(dòng)進(jìn)行換向。

3.2.2 收管操作

1)手動(dòng)收管操作：將排管模式開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)狀態(tài)。緩慢地向后拉動(dòng)“軟管絞車(chē)手柄”，滾筒向收管方向(順時(shí)針)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，輕輕向右推動(dòng)的“排管裝置手柄”，待排管器向排管方向緩慢移動(dòng)后，再將手柄拉到底，進(jìn)行第1層軟管的纏繞。排管器移動(dòng)到最右邊，待滾筒第1層軟管纏繞完成后，將“排管裝置手柄”向左推動(dòng)，使軟管進(jìn)行第2層收管，第2層收管至最后一節(jié)主線(xiàn)管末端時(shí)，同時(shí)停止絞車(chē)手柄和排管裝置手柄的操作(尾管不通過(guò)排管器排管纏繞)。

2)自動(dòng)收管操作：將排管模式開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)1排管狀態(tài)。向后拉動(dòng)“軟管絞車(chē)手柄”至最大位置，滾筒以最大速度順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)排管器自動(dòng)移動(dòng)跟隨，進(jìn)行第1層軟管的回收。當(dāng)排管器移動(dòng)到橫梁邊緣觸碰右限位開(kāi)關(guān)后，排管器自動(dòng)停止移動(dòng)，待滾筒第1層軟管回收完成后，將“排管裝置手柄”向左推動(dòng)進(jìn)行換向[8-9]。

在收管和放管過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作情況可自行選擇操作模式：自動(dòng)排管或手動(dòng)排管。而在操作過(guò)程中，2種模式也可進(jìn)行切換。這種控制方式，靈活性強(qiáng)，可滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)多變的操作情況，從而提高操作的適應(yīng)性。

[1] 劉愛(ài)俠，榮克佳，張志平.FPSO原油外輸系統(tǒng)研究[J].中國(guó)造船,2010，51(1):74-78.

[2] 童波.深水浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置(FPSO)外輸油浮筒系統(tǒng)研究[J].船舶與海洋工程,2012(1):25-29.

[3] 趙偉，呂英民.海上漂浮輸油軟管收放絞車(chē)的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].液壓與氣動(dòng),2003(1):5-6.

[4] 金向東.國(guó)產(chǎn)外輸滾筒在自安裝采油平臺(tái)的應(yīng)用[J].石油與鉆掘工程,2011(2);60-61.

[5] 徐慧，張彩瑩，羅延生，等.海上漂浮輸油軟管拉伸與彎曲力學(xué)特性[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2012，31(4):47-50.

[6] 趙耕賢.FPSO設(shè)計(jì)綜述[J].中國(guó)海洋平臺(tái),2006，21(1)：5-9.

[7] 曹葛軍，姜安，劉建華，等.氮?dú)獯祾呒夹g(shù)在渤海友誼號(hào)浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油裝置上的應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣,2011，23(2)：74-76.

[8] 許海東，李桂忠，穆勝軍.外輸滾筒旋轉(zhuǎn)接頭軟管連接裝置研究 [J].資源節(jié)約與環(huán)保,2012(5)：102-104.

[9] 王亮，莫文濤，龔津，等.海洋石油161平臺(tái)外輸滾筒收管改進(jìn)裝置設(shè)計(jì)[J].中國(guó)修船,2012(5)：61-62.

Research on HYSY162 Spooling Equipment for Hose Reel

LINJian-wei,ZHAOLei-gang

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Company, Tianjin 300451, China)

The working principle and structure of spooling equipment for hose reel was analyzed. In light of the control and operation process, the HYSY162 hose reel was taken as an example to explain the spooling technology. It was concluded that advantages of the automatic pipe line technology are more prominent.

hose winch; spooling technology; pipe arrangement; HYSY162

P754

A

1671-7953(2017)05-0057-04

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.015

2017-07-12

修回日期：2017-08-31

工信部聯(lián)裝【2012】533號(hào)批復(fù)項(xiàng)目

林建偉(1982—)，男，學(xué)士，工程師

研究方向：海洋石油機(jī)械裝備