FPSO單點液滑環(huán)解體大修工藝

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(中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務文昌分公司,廣東 湛江 524057)

FPSO單點液滑環(huán)解體大修工藝

林華春，朱澤錦，吳希明

(中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務文昌分公司,廣東 湛江 524057)

考慮到液滑環(huán)大修作業(yè)的特殊性，從油田管理的角度強調(diào)技術核心的重要性，以液滑環(huán)解體大修經(jīng)驗為基礎，對液滑環(huán)的結構、解體大修的作業(yè)內(nèi)容和關鍵的工藝要點進行分析和總結。

FPSO；單點液滑環(huán)；解體大修

液滑環(huán)(又稱液旋轉(zhuǎn)接頭)是單點系泊系統(tǒng)的核心部件，其內(nèi)環(huán)與FPSO海底相對固定，外環(huán)與FPSO船體相對固定[1],它能在FPSO圍繞單點進行360°旋轉(zhuǎn)的同時保證一定溫度、壓力和流量下的流體傳輸，可以在一個液滑環(huán)上設置多個流體通道，也可以將多個液滑環(huán)疊加使用[2]。液滑環(huán)的結構如圖1所示，其主要部件包括軸芯、滑環(huán)外環(huán)、滑環(huán)內(nèi)環(huán)軸向軸承、軸承壓板、鎖緊大螺母等。

圖1 液滑環(huán)結構

軸芯內(nèi)部加工有原油通道，由軸向通道和徑向通道組成。另外，滑環(huán)內(nèi)環(huán)和滑環(huán)外環(huán)組成一個環(huán)形的原油通道，滑環(huán)和軸芯接觸的地方設有密封[3]。原油從滑環(huán)軸芯底部的入口進入，沿著軸向原油通道向上流動，經(jīng)過徑向的原油通道進入滑環(huán)的環(huán)形通道，最后從滑環(huán)出口流出。

液滑環(huán)由旋轉(zhuǎn)、靜止和密封3大部分組成。液滑環(huán)在旋轉(zhuǎn)的時候，如圖1所示，圖中3個軸承壓板和2個滑環(huán)外環(huán)將聯(lián)結為一體相對于軸芯及其他部件旋轉(zhuǎn)。密封部分對靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分接觸面之間的流體進行密封，因此軸承壓板的上表面、內(nèi)側(cè)面、外側(cè)面即為液滑環(huán)的關鍵密封區(qū)域，需要安裝密封圈進行密封，與密封圈配合的表面均為重要的密封面，必須處理光滑,滿足密封要求[4]。內(nèi)環(huán)和外環(huán)、軸承壓板和內(nèi)外環(huán)之間的相對運動的密封面均設置了多道密封，提供多重密封保護[5]。密封部分配備密封滑油系統(tǒng)，為密封圈提供密封壓力和潤滑，同時液位液滑環(huán)的滾動軸承提供潤滑[6]。

1 液滑環(huán)大修的工作內(nèi)容

單點系泊系統(tǒng)在應用中出現(xiàn)過各類故障，液滑環(huán)作為單點核心部件，一旦出現(xiàn)泄漏等故障將直接導致油田停產(chǎn)，產(chǎn)生重大的經(jīng)濟損失，因此，在液滑環(huán)出現(xiàn)密封異常或者需要延長使用壽命時，均需要考慮進行大修[7]。

液滑環(huán)大修主要是更換內(nèi)部的軸向軸承、軸襯、密封等易老化、磨損的零件，同時對滑環(huán)內(nèi)部進行檢查，并修復損傷的零部件，其中各個零部件安裝密封位置的密封表面需要重點關注。

液滑環(huán)的安裝原理是將各個滑環(huán)、軸承壓板等環(huán)形部件從下至上逐個套在軸芯上，最后通過鎖緊大螺母將所有套在軸芯上的各部件壓緊鎖固。為了實現(xiàn)大修，必須將液滑環(huán)解體，將鎖緊大螺母拆下，然后將各滑環(huán)、軸承壓板按從上至下的順序拆下，進行相應的更換、維修和重新組裝。

液滑環(huán)大修的關鍵作業(yè)過程包括：鎖緊大螺母的拆裝、環(huán)形部件的拆裝、鎖緊大螺母的修復、各部件密封面的修復。

2 關鍵工藝分析

2.1 鎖緊大螺母的拆裝

鎖緊大螺母安裝在液滑環(huán)頂部，與軸芯頂部的螺紋相配合旋緊，如圖2所示。

圖2 鎖緊大螺母與軸芯頂部螺紋配合示意

鎖緊大螺母的拆除分2步完成：①螺母預松；②螺母拆除。

首先在軸芯頂部安裝鎖緊大螺母預緊工裝，通過螺栓將預緊工裝在軸芯頂部進行固定，然后在預緊工裝和滑環(huán)外環(huán)之間均勻布置4個液壓千斤頂，如圖3所示。液壓千斤頂將軸芯頂起拉伸，消除鎖緊大螺母的鎖緊力后使用加力桿將螺母擰松半圈完成預松。

圖3 液壓千斤頂布置示意

鎖緊大螺母直徑約1.5 m，重量接近1 t，為了避免拆除大螺母時損壞螺紋，需要使用吊機將大螺母吊起，通過在吊索具中安裝拉力計，對吊機拉力進行實時監(jiān)控，保持吊機對鎖緊大螺母的拉力等于鎖緊大螺母的重力，在吊機拉力和重力平衡的狀態(tài)下使用加力桿將鎖緊大螺母完全擰下拆除，如圖4所示。

圖4 鎖緊大螺母拆除示意

在這種狀態(tài)下鎖緊大螺母的螺紋受力最小，容易擰松螺母且不易造成螺紋損傷。要特別注意的是，在擰松鎖緊大螺母的過程中，吊機拉力會隨著鎖緊大螺母向上松動的過程而逐漸減小。因此，需要注意觀測拉力計的拉力數(shù)值變化并及時調(diào)整吊機拉力，保持吊機拉力和鎖緊大螺母拉力的平衡。

鎖緊大螺母安裝的工藝要點和拆除的工藝要點相同，重點是在大螺母安裝的過程中進行吊機拉力調(diào)整，保持吊機拉力的平衡。

在鎖緊大螺母安裝過程中由于吊機拉力控制失誤導致螺紋損傷而需要再次修復和重新安裝。根據(jù)安裝工藝要點的分析，建議拆裝大螺母時，在吊索具中間增加一個手拉葫蘆，利用手拉葫蘆的微調(diào)控制吊機拉力，能夠最大限度避免螺紋損傷，提高安裝成功率。

3.2 滑環(huán)環(huán)形部件的拆裝

液滑環(huán)是由多個套在軸芯上的多個環(huán)形部件組成的，包括滑環(huán)外環(huán)、滑環(huán)內(nèi)環(huán)、軸承壓板等。這些環(huán)形部件和軸芯共同構成了液滑環(huán)的液體通道，環(huán)形部件與軸芯之間的配合面、不同環(huán)形部件之間的配合面均是經(jīng)過拋光處理的密封面，因此在拆裝的時候需要特別注意密封面的保護。

以軸承壓板的拆裝為例，在液滑環(huán)的上、中、下共布置有3個軸承壓板，軸承壓板的主要作用是用于布置軸向軸承、動密封、靜密封，如圖5所示。

圖5 液滑環(huán)軸承壓板示意圖

軸承壓板的拆裝需要用到專用的筒形裝配工裝，該工裝可以在拆裝過程中保護各部件的密封面不受損傷。筒形裝配工裝由吊裝工裝和導向工裝兩部分組成，吊裝工裝形狀為筒形，類似一個倒扣的圓筒桶，內(nèi)徑比軸芯外徑略大，可以套入軸芯完成各個環(huán)形部件的吊裝。導向工裝安裝在軸芯頂部作為筒形吊裝工裝的就位導向，其最大外徑比筒形吊裝工裝內(nèi)徑略小,如圖6。

圖6 專用的筒形裝配工裝

筒形裝配工裝在使用時首先要在軸芯頂部安裝導向工裝，然后將吊裝工裝在導向工裝的導向下套入軸芯。吊裝工裝落在被吊部件頂部后，使用連接螺栓將吊裝工裝和被吊部件，最后被吊部件和吊裝工裝一起被吊起，如圖7所示。

圖7 筒形裝配工裝工作示意

拆裝軸承壓板的工藝要點是避免吊裝過程中發(fā)生碰撞而導致各部件的密封面損傷，主要通過2種方式實現(xiàn)對密封面的保護：①保持吊裝工裝的準確對中，通過吊機的操作和導向工裝的輔助，在筒形吊裝工裝的下落過程中根據(jù)情況不斷調(diào)整對中；②通過時刻監(jiān)控吊索具中的拉力計讀數(shù)，觀測吊裝過程中是否發(fā)生摩擦刮碰。如果吊裝工裝和軸芯之間有接觸，會立刻在拉力計讀數(shù)的變化上反映出來。拆裝過程中應保持吊裝速度緩慢均勻，盡可能中途不停止。如果下落的時候讀數(shù)變小或者上升的過程中讀數(shù)突然變大，要及時暫停，觀測是否有刮碰。建議在筒形吊裝工裝內(nèi)部安裝防碰墊片或者進行適當?shù)耐克芴幚怼?/p>

2.3 鎖緊大螺母的修復

鎖緊大螺母的螺紋以及對應的滑環(huán)軸芯上的螺紋在拆的過程中由于吊機動作和擰松螺母動作的不同步會產(chǎn)生劃傷、壓痕等損傷，這些損傷需要

修復后才能重新安裝大螺母。首先使用銼刀沿著螺紋方向銼平表面比較嚴重的損傷，然后使用A400砂紙沿著螺紋方向進行打磨修復，要求外觀光滑，手感順滑，沒有異常的粗糙感。

2.4 各部件密封面的修復

滑環(huán)完全解體后需要對拆下來的各個部件進行檢查。各個部件的配合密封面在解體過程中的反復吊裝不可避免都會存在或多或少的劃痕，特別是吊裝過程中產(chǎn)生的徑向和軸向劃痕會嚴重影響密封的效果，因此在實際作業(yè)過程中全都需要打磨修復，這是一項非常重要的工作。

軸芯的密封面修復是打磨修復工作的重點，解體過程中裝配工裝反復經(jīng)過軸芯很容易在配合密封面上產(chǎn)生多處軸向劃痕，而且會有不少較嚴重的劃痕需要進行打磨修復。打磨需要選擇與滑環(huán)各部件材質(zhì)相匹配的工具，滑環(huán)部件的材料既要考慮其耐油介質(zhì)腐蝕、耐海水腐蝕，還要考慮其耐壓性和結構強度，通常材料為雙向不銹鋼[8]。較輕的劃痕使用A400-A600的砂紙帶沿著周向進行打磨修復。較嚴重的劃痕使用拋光機配合A400-A600的圓砂紙進行打磨修復。為了達到更好的修復效果，最后可以使用規(guī)格12 MICRON的拋光液進行拋光處理。

[1] 徐化奎,劉錫鵬.FPSO單點系泊核心部件液體滑環(huán)的修復研究與應用[J].石化技術,2005(7)：95-96.

[2] 海洋石油工程設計指南編委會.海洋石油工程設計指南:海洋石油工程FPSO與單點系泊系統(tǒng)設計[M].北京：石油工業(yè)出版社,2007.

[3] 張世雙.單點系泊(液滑環(huán))功能性試驗技術研究[J].重工與起重機技術，2012(4):15-16.

[4] 宋志鵬,鄭紹春.浮式生產(chǎn)儲油卸油船多通道流體旋轉(zhuǎn)接頭性能分析[J].船海工程，2010(4):53-57.

[5] 譚家翔.邊際油田水下液滑環(huán)總體設計分析[J].船海工程，2010，39(5):53-59.

[6] 胡國后.機械滑環(huán)系統(tǒng)維護與管理分析[J].機電工程技術，2013(3):90-92.

[7] 劉生法.單點系泊系統(tǒng)關鍵技術探討[J].中國海洋平臺，2012(1):39-43.

[8] 黃佳,范模,王忠暢,等.南海單點系泊系統(tǒng)故障分析[J].船海工程，2015，44(5):88-92.

On Overhual Technology of FPSO Process Swivel

LINHua-chun,ZHUZe-jin,WUXi-ming

(Wenchang Oil Production Servises Company, CNOOC Energy Technology & Services Company, Zhanjiang Guangdong 524057, China)

Considering the speciality of the swivel overhaul is that it only can be taken place when FPSO in dry dock, which also the most tight schedule peroid. The manage group of field side need to know the key of swivel technology that the swivel overhaul can go on well. Based on the experience of process swivel overhaul, the structure of proce swivel and the work scope were analyzed, so as to make valuable conclustion and suggestion for the importance technological requirements of overhaul.

FPSO; process swivel; disassemble and overhaul

P754

A

1671-7953(2017)05-0099-04

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.027

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.026

2017-07-12

修回日期：2017-08-31

林華春(1982—)，男，碩士，工程師

研究方向：海上油氣開發(fā)