海洋平臺(tái)鉆機(jī)模塊用灰罐撬標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)應(yīng)用研究

張 倩，付林豐，李涵憶

(1. 中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津300451；2. 海德天潤(rùn)海上工程技術(shù)有限公司 天津300451)

0 引 言

水泥灰罐又稱為散料罐，是海洋石油采油平臺(tái)鉆機(jī)模塊輸灰系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，用于接收、儲(chǔ)存和輸送油井水泥、膨潤(rùn)土和重晶石等物料，其結(jié)構(gòu)形式一般為橢圓形封頭、圓柱形筒體、罐下部為錐形、橢圓封底，立式支腿支撐。在設(shè)計(jì)制造時(shí)需要根據(jù)客戶船舶的具體情況設(shè)計(jì)配套罐型，工程技術(shù)人員將對(duì)罐體高度、外徑、容積、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、開孔位置、管口方位等問題逐一確定，以確保結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)達(dá)到最佳裝載效果。本文選用以裝有不同介質(zhì)的 5臺(tái)灰罐組合成一個(gè)撬塊為例，通過比較以往項(xiàng)目進(jìn)一步闡述標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的重要性。

1 灰罐撬標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的重要性

由于灰罐成撬結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受工藝條件、環(huán)境因素、場(chǎng)地限制、業(yè)主要求等不同因素影響，均為非標(biāo)產(chǎn)品，需要進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。不但工作量大，專業(yè)性強(qiáng)，而且人為因素對(duì)設(shè)計(jì)效果的影響很大。如部分工作重復(fù)性強(qiáng)、設(shè)計(jì)深度廣度、圖面風(fēng)格及設(shè)計(jì)選型標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，增加了設(shè)計(jì)、采辦周期、現(xiàn)場(chǎng)溝通工作量，以及因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤返工造成的人、材、機(jī)和時(shí)間成本上升。容器撬塊標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)不但提升容器撬塊的設(shè)計(jì)質(zhì)量、技術(shù)水平，減少重復(fù)勞動(dòng)，為采辦和生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來(lái)方便，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降本增效，而且加強(qiáng)了專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍的建設(shè)，為企業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作提供了重要依據(jù)，切實(shí)促進(jìn)了企業(yè)體系的完善。

2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化就是為在一定的范圍內(nèi)獲得最佳秩序，對(duì)實(shí)際的或潛在的問題制定共同的和重復(fù)使用的規(guī)則的活動(dòng)?；夜耷嗽O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的表現(xiàn)形式為：簡(jiǎn)化、統(tǒng)一化、模塊化、組合化、通用化、設(shè)計(jì)優(yōu)化、系列化。

2.1 簡(jiǎn)化

復(fù)用圖的設(shè)計(jì)一方面要以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、方便識(shí)圖為原則，篩選適用范圍；另一方面需要考慮其覆蓋面能涵蓋各種設(shè)計(jì)工況。通用標(biāo)準(zhǔn)零部件的設(shè)計(jì)，提升了產(chǎn)品部件的互換性，節(jié)省后期維保成本。

5臺(tái)灰罐的介質(zhì)分別為 3臺(tái)水泥、1臺(tái)重晶石和1臺(tái)膨潤(rùn)土，密度見表 1，其設(shè)計(jì)參數(shù)除介質(zhì)密度和管口方位不盡相同外，其他設(shè)計(jì)參數(shù)均相同，管體的壁厚，每臺(tái)灰罐設(shè)計(jì)一套圖紙會(huì)有大量重復(fù)工作，繪制重復(fù)利用圖如設(shè)備銘牌、接地端子圖、焊接詳圖、梯子圖、護(hù)欄圖、內(nèi)件圖等，可以減少大量的重復(fù)性勞動(dòng)。

表1 物料及其密度Tab.1 Materials and their density

2.2 統(tǒng)一化

撬塊涉及專業(yè)范圍廣，設(shè)備形式多樣，需要根據(jù)各專業(yè)和各類產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，提煉需標(biāo)準(zhǔn)化的具體內(nèi)容，統(tǒng)一設(shè)計(jì)深度，設(shè)計(jì)內(nèi)容定性、定量，形成標(biāo)準(zhǔn)化模板和設(shè)計(jì)規(guī)定。

通過規(guī)范材料的選型和余量設(shè)計(jì)，使采辦成本和周期得到有效控制。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化出圖減少了現(xiàn)場(chǎng)溝通協(xié)調(diào)工作量，控制了因定性定量不明確、識(shí)圖錯(cuò)誤、設(shè)計(jì)交底不充分等造成的現(xiàn)場(chǎng)人工、材料和時(shí)間損失。

2.3 模塊化

整撬結(jié)構(gòu)合理拆分可滿足吊裝、運(yùn)輸?shù)刃枰?臺(tái)灰罐組合成一個(gè)撬塊，整撬長(zhǎng)近 12m，吊裝、運(yùn)輸?shù)染嬖诤艽髥栴}，考慮系統(tǒng)工藝及承重等因素，最終確定方案將底撬設(shè)計(jì)成分體式結(jié)構(gòu)，選擇其中重晶石罐和膨潤(rùn)土罐合用一個(gè)底撬，3臺(tái)水泥罐共用1個(gè)底撬。撬內(nèi)連接管線在兩個(gè)撬塊連接處設(shè)置法蘭口，分撬吊裝、運(yùn)輸。

2.4 組合化

撬裝設(shè)備平臺(tái)設(shè)計(jì)見圖 1。由于運(yùn)輸尺寸限制，撬塊中梯子、護(hù)欄全部采用螺栓活連接設(shè)計(jì)，并充分利用護(hù)欄、梯子復(fù)用圖，減少重復(fù)勞動(dòng)。將平臺(tái)中需要彎曲的角鋼替換成焊接鋼板，便于現(xiàn)場(chǎng)施工。

圖1 平臺(tái)布置Fig.1 Platform layout

由于灰罐撬為稱重儀稱重，為了不影響稱重效果，各灰罐平臺(tái)間需互相獨(dú)立，并要求灰罐管口(進(jìn)灰、出灰、進(jìn)氣、透氣)與外接管線連接必須采用軟連接(彈性接頭)。

2.5 通用化

以往項(xiàng)目中設(shè)備內(nèi)件尺寸較大且為全焊接結(jié)構(gòu)，要在封頭組焊前安裝到罐體內(nèi)部。為方便現(xiàn)場(chǎng)安裝及后期維修保養(yǎng)，內(nèi)件結(jié)構(gòu)改為可拆卸標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)，選用螺栓連接，控制可拆件尺寸，方便從 DN600的設(shè)備入孔進(jìn)出，無(wú)需再單獨(dú)考慮設(shè)備組焊順序。

2.6 設(shè)計(jì)優(yōu)化

優(yōu)化進(jìn)、出料管管節(jié)工藝。采用整根管彎制，避免管節(jié)與彎頭焊接處管內(nèi)殘留毛刺對(duì)進(jìn)、出料的影響，提高進(jìn)、出料效率。

優(yōu)化灰罐撬的物料承重方式?；夜薜奈锪铣兄赜袃煞N方式，一種是選用料位傳感器監(jiān)測(cè)物料重量，另一種是灰罐支腿底部加裝稱重儀監(jiān)測(cè)罐內(nèi)物料重量。第二種方式對(duì)罐體稱重支座及鉸鏈支座強(qiáng)度要求較高，在灰罐制造過程中要確?；夜薮怪倍取⒅却怪倍?，及支腿沿灰罐圓周的角度定位精度。

2.7 系列化

灰罐撬按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)要求完成設(shè)計(jì)后，需對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查(見表2)。

表2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)審查記錄表Tab.2 Record of standardized design review

6 數(shù)字審查審查數(shù)值是否正確、是否符合一定的規(guī)律，有關(guān)數(shù)值之間有無(wú)矛盾7 圖形審查 是否符合機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)8 文字審查是否做到了層次分明、語(yǔ)言通順、文字簡(jiǎn)練、限定準(zhǔn)確、用語(yǔ)得當(dāng)、用字正確、標(biāo)點(diǎn)清楚

3 總 結(jié)

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工作是設(shè)計(jì)技術(shù)管理的重要組成部分。搞好設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化工作，有利于穩(wěn)定和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量及技術(shù)水平，減少重復(fù)勞動(dòng)，提高效益，符合國(guó)家節(jié)約資源、降本增效的基本產(chǎn)業(yè)政策。各級(jí)設(shè)計(jì)人員必須密切協(xié)作，共同努力，保證標(biāo)準(zhǔn)化工作貫徹執(zhí)行于設(shè)計(jì)工作始終。