協(xié)同多種設備完成大型船舶總段移位

崔寶寶 陳亮 詹永恒

(廣船國際技術中心、總裝部)

0 前言

在船舶建造過程中，分段或總段的移位主要采用兩種方式，一種是用平板車托運，一種是吊機吊運。另外還有一種形式，即對特殊的平直分段采用用于分段定位用的三維頂升機進行移位。分段或總段狀態(tài)不同、生產(chǎn)階段不同，采用的設備和方法也各不相同。如常規(guī)的離胎、上胎、進塢或上船臺搭載等多用吊機，而分段長距離轉(zhuǎn)運則采用平板車，而分段或總段精細搭載定位則經(jīng)常使用三維頂升機。如果遇到分段或總段超大、超重、需轉(zhuǎn)運范圍較廣，單一設備可能無法滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需求，因此考慮多種設備協(xié)調(diào)作業(yè)是非常有必要的。

1 選擇作業(yè)方案實施對象

在某型船建造過程中，其底部總段XD233 尺寸為53500mm X 31200mm X 6350mm，總段放置位置距離其理論搭載位置中心左右偏差約偏右2400mm，前后差200mm，總重約1165t?？偠文壳胺胖玫臓顟B(tài)相比較其應該處于船體中的位置，整體向右偏差較多。

為了能使總段順利搭載定位，需將總段整體往左偏2400mm，然后往后偏移200mm。此總段的重量超過了雙機聯(lián)吊的允許極限，因此不能采用吊裝的形式使其到位搭載，原計劃使用6 臺350t 三維頂升機。單靠三維頂升機來移動分段（或者可稱為運輸分段），頂升機的水平方向單臂行程最大只有250mm，實際操作時行程會小于250mm，操作工人每一次只能用頂升機將分段整個移動約200mm 后，將分段整體擱置在塢墩上，重新調(diào)整頂升機推拉油缸，調(diào)整擺放位置，然后重新將總段頂起進行平移運輸，整個平移（運輸）過程預計需要13 次。按照頂升機位置布置及受力計算，分段上單個支撐點受力較大，多次重復對支撐點的大力頂撐，對分段結構不利。對這個問題，如果采用龍門吊雙車抬吊總段，只施以適當拉力而不是把分段完全吊起，頂升機來負重剩余重力，用龍門吊上拉與頂升機上頂?shù)呐浜?，減輕結構局部受力，則理論上可使分段整體較為安全地平移至預期位置。也即吊運此XD233 總段是使用兩臺龍門吊（分別命名為1 號龍門吊、2號龍門吊）與多臺三維頂升機協(xié)同作業(yè)的一個很好的機會，檢驗設備協(xié)同作業(yè)保證對總段的托運力的同時大大減小結構變形的一個絕佳時機。

2 施工關注點

以上總段平移的計劃，需注意以下幾個方面的問題：

首先，一切施工必須以安全為前提。包括設備（龍門吊、頂升機）的操作、使用有關的安全注意事項，操作過程中人員人身防護，用電安全，重物打擊防護，變形防護，及其他需注意的安全防護問題。

其次，暫定兩臺龍門吊每車最大承重300t 力，需以此為根據(jù)，設計吊碼的布置方式、吊鉤掛鉤方式。

再次，搭載部門的頂升機運行工況需明確，整個作業(yè)過程至少需使用6 臺頂升機，其中4 臺頂升機聯(lián)動，統(tǒng)一行走方向，另兩臺機器輔助承重，隨動（水平油缸推拉臂被牽引）行走。

最后，設備操作人員需專業(yè)且固定，過程指揮人員需確定，指令溝通明確，確保指揮順暢，令行禁止，規(guī)范操作。

3 施工前的工作準備

3.1 設備檢查

開工前檢查龍門吊、頂升機等設備的狀態(tài)，確保設備具備良好的工作狀態(tài)，能實施工作要求的操作，實現(xiàn)施工要求的功能。如龍門吊鋼絲繩是否合格，吊具是否合理配置，頂升機聯(lián)動功能是否完善等等。

3.2 安全事項交底培訓

向全體參與施工人員宣貫相關安全知識，包括設備操作規(guī)程，危險源辨識，調(diào)整塢墩操作時的足趾保護以及其他應急預案等。

圖1 總段搭載前狀態(tài)

圖2 檢查頂升機

圖3 頂升機布置示意

3.3 發(fā)放施工方案至施工人員并按方案做基礎工作

為此次施工設繪的XD233 總段吊碼圖發(fā)放到起運課，由起運施工課安排參與施工的人員了解吊裝方案，明確掛鉤方式。圖紙要求的吊碼需按照要求安裝到位并確定吊碼焊縫探傷合格。以上信息確認無誤后，起重工在起重指揮的安排下，按照吊碼圖掛鉤，做好起吊準備。

為此次施工設繪的XD233 總段頂升方案發(fā)放到搭載部搭載施工課及起運施工課，由搭載部安排參與施工的人員了解頂升方案，明確頂升位置。起運施工課負重將影響頂升機擺放的塢墩暫時拆除移走。同時起運施工課需安排一定人手在外板區(qū)域，準備塢墩打緊或其他工作。

3.4 三維頂升機施工安排

搭載部定位工段需指派一位頂升機機組指揮人員，另外給每一臺頂升機指派一位跟隨人員，負責設備的移位、擺放和設備運行階段的狀態(tài)跟蹤與觀察、反饋，以上操作均由機組指揮人員統(tǒng)一發(fā)指令指揮。按照XD233 總段頂升方案要求，機組指揮人員安排員工將頂升機擺放在確定位置，人員各就各位。四臺聯(lián)動的頂升機與另兩臺隨動頂升機的所有操作人員均需準備接收操作指令。同時搭載部需安排一定人手在外板區(qū)域，協(xié)助起運施工課工作人員調(diào)整塢墩。

3.5 其他施工安排

XD233 總段需由搭載課實施預修整工作，工序前移，總段到位后可節(jié)約余量修整的時間，使分段快速落墩。

4 總段移動過程操作策劃

以下為具體操作方案：

（1）頂升機機組在機組指揮負責人指揮下，所有頂升機主油缸升起，待頂升頭剛剛接觸分段外底板時設備暫停動作。由機組指揮人員確認所有頂升機主頂升頭完全與外板接觸后，準備下一步操作，通知起重指揮，準備接受指令。

（2）1 號、2 號龍門吊在起重指揮下，慢慢起鉤，使兩車的1、2 號鉤均承重75t，3 號鉤均承重150t，使得兩車分別總受力300t，兩車總受力600t。然后龍門吊停止動作。此時的各個鉤受力為此次平移過程中的最大允許受力，后續(xù)施工中，需時刻監(jiān)控吊鉤的受力變化。

（3）頂升機機組在機組指揮負責人指揮下，所有頂升機主油缸升起，同時，機組指揮負責人指揮起重指揮人，注意監(jiān)控龍門吊上各吊鉤的受力大小變化。此時監(jiān)控到的各個鉤受力應該為逐步減小。如此時監(jiān)控到部分吊鉤受力增大，甚至超過上述提到的特定單鉤最大允許受力，定義這種情況為異常情況，龍門吊司機需立刻反饋給起重指揮人員，起重指揮人員聯(lián)系機組指揮人員及總操作指揮人，暫停所有操作，迅速分析問題發(fā)生原因并進行調(diào)整。必要時，需先將超重位置的吊鉤逐步松掉，然后將整個龍門吊慢慢松鉤至不受力，然后頂升機機組的頂升油缸泄力，把整個分段擱置與塢墩上，然后仔細分析問題發(fā)生的情況、原因，制定補救措施。

圖4 每臺頂升機專人跟隨

圖5 龍門吊施工

圖6 總段按計劃移動中

圖7 總段按計劃移動中

圖8 總段到位

（4）在以上操作過程中，如果隨著機組頂升頭逐步升高，龍門吊上各吊鉤的受力相應逐步減小，則說明整個操作過程較順暢?，F(xiàn)場總指揮需根據(jù)龍門吊各鉤受力的減少情況，適當調(diào)整頂升機組的頂升情況，保證頂升機及總段均衡受力，同時在每臺龍門吊總受力減少100～150t 時，起重指揮應通知操作總指揮，知會機組操作暫停，然后通知龍門吊重新起鉤，至受力如第一點所要求。

（5）重復以上步驟，直至分段整體高出塢墩約20mm，可以實施平移，定義此時為可平移狀態(tài)。在此過程中，只要發(fā)生有類似第3 點中提到的異常，則需按照應急預案第1 點的要求執(zhí)行，異常解除后方可繼續(xù)執(zhí)行。

（6）在分段達到可平移狀態(tài)后，由機組指揮人員統(tǒng)一指揮，操縱4 臺聯(lián)動頂升機整體拖動分段向左平移，平移距離200mm，不可平移過多，原因見應以預案第2 點。在平移過程中，各機器跟隨人員需認真觀察設備運行情況，注意油缸行程、分段結構變形情況及其他事項，如有異常，需立刻反饋給機組指揮人員，待后者做決定。同時起重指揮人員應與龍門吊司機密切聯(lián)系，注意龍門吊吊鉤受力，如果同樣發(fā)生有類似第3 點中提到的異常，則同樣按照應急預案第1 點的要求執(zhí)行，異常解除后方可繼續(xù)執(zhí)行。如果無異常發(fā)生或異常發(fā)生后順利處理并解除，則在機組平移分段的過程中，起重指揮要指示龍門吊，適當移動上下小車，配合分段移位，調(diào)整龍門吊受力不超過最大允許受力。

（7）在以上操作中，如分段達到可平移狀態(tài)，且最終順利按照要求平移了指定距離，則需將分段重新擱置在塢墩上。具體操作為：龍門吊以最慢的速度松鉤至龍門吊不受力。松車過程中，起重指揮負重人知會頂升機機組指揮負重人，由頂升機機組指揮負責人通知各頂升機跟隨人員監(jiān)控頂升機油缸承重情況，是否有電氣故障，分段結構變形情況，一旦發(fā)現(xiàn)頂升機出現(xiàn)支撐油缸無法承重，快速沉降，液壓油泄露，電氣報警等異?，F(xiàn)象，應及時通知頂升機機組指揮負責人，按照應急預案第三點執(zhí)行，處理。如無以上問題或以上異常被合理處理并解除，則待龍門吊松車后，由頂升機機組負責人指揮，將所有頂升機主頂升頭緩慢降下，使分段較為平穩(wěn)地放置于塢墩上，然后由塢墩調(diào)整人員迅速檢查所有塢墩并推緊。

（8）重復以上步驟，直至分段整體平移至中心線與全船理論中心線偏差在正負100mm 范圍。在此過程中，只要發(fā)生有類似第3 點及第7 點中提到的異常，則需按照應急預案第1 點及第3 點的要求執(zhí)行，異常解除后方可繼續(xù)執(zhí)行。

表1 重復過程中，龍門吊的實時受力監(jiān)測數(shù)據(jù)

（9）XD233 總段整體橫向被平直至預期位置后，施工人員繼續(xù)重復以上步驟，將XD233 總段整體往后平移。

5 應急預案

（1）起重指揮人，需注意通知龍門吊司機監(jiān)控龍門吊上各吊鉤的受力大小變化。如監(jiān)控到部分吊鉤受力增大，甚至超過上述提到的特定單鉤最大允許受力，定義這種情況為異常情況，龍門吊司機需立刻反饋給起重指揮人員，起重指揮人員聯(lián)系機組指揮人員及總操作指揮人，暫停所有操作，迅速分析問題發(fā)生原因并進行調(diào)整。必要時，需先將超重位置的吊鉤逐步松掉，然后將整個龍門吊慢慢松鉤至不受力，然后頂升機機組的頂升油缸泄力，把整個分段擱置與塢墩上，然后仔細分析問題發(fā)生的情況、原因，制定補救措施。

（2）因頂升機水平推力約為80t，水平拉力約為40t，力量較大，在分段平移階段，當某一臺頂升機行程走完后，如果另一臺頂升機仍舊有水平方向的推力，則會對已經(jīng)走完的設備有較大作用力，可能造成設備損傷或其他事故，因此頂升機預設的水平油缸不得收至最末端，應預留出約50mm 不收回。水平行程不能超過200mm，一旦設備的單個跟隨人員發(fā)現(xiàn)設備行程已經(jīng)走完，需立即匯報給機組指揮，由機組指揮人員決定下一步操作。

（3）在將分段擱置在塢墩上的過程中，如出現(xiàn)頂升機支撐油缸無法承重，快速沉降，液壓油泄露，電氣報警等異?，F(xiàn)象，頂升機跟隨人員應立即通知頂升機機組負責人，頂升機機組負責人知會起重指揮負責人和總指揮?？傊笓]應第一時間傳達指令給待命調(diào)整塢墩的起重工和定位工，迅速將外板區(qū)域一定數(shù)量的塢墩推緊，范圍要平均，位置要合理，根據(jù)總段重量，最少要有11 組塢墩需要被推緊。然后龍門吊松鉤至不受力，然后由頂升機機組負責人指揮，將所有頂升機主頂升頭緩慢降下，以防止頂升機沉降造成龍門吊受力突然增大、分段失穩(wěn)、頂升機機組受力不均勻局部受力過大等。從而把分段較為平穩(wěn)地放置于塢墩上，然后由塢墩調(diào)整人員迅速將其余塢墩推緊。待頂升機故障排除后，下次分段被頂起離開塢墩后，由塢墩調(diào)整人員將之前推高的塢墩調(diào)整至原高度。

6 操作指揮系統(tǒng)

在操作中，必須做到施工指揮上令下達清晰明了?？傊笓]、吊機指揮、頂升機組指揮各司其職，指令下達、指令接受、指令反饋、動作確認有序連貫。任何其他閑雜人員不得干涉整個指揮系統(tǒng)，從而避免意外發(fā)生。除此之外，動能、機修等部門配合人員需在現(xiàn)場時刻待命，隨時準備對設備進行檢查和維修，保證施工操作。

7 實施過程效果

在制定以上較為詳細的方案及預先考慮到可能出現(xiàn)的情形并制定應急措施后，相關施工人員按照既定方案實施XD233 總段的平移。在此過程中，詳細過程如下：

（1）將頂升機機組按圖紙要求擺放至既定位置，且設置好頂升頭與外板接觸，一切正常進行。

（2）龍門吊提升至既定受力，一切正常。

（3）頂升機開始頂撐抬升分段，此階段出現(xiàn)了與預想方案不完全一致的情況，在分段頂撐階段，龍門吊的受力確實在減少，但減少的額度比預想要小很多，原設想可能會減小100t 到150t，實際上1號龍門吊減少了約70t 力，2 號龍門吊只減少了約30t 力。初步估計為龍門吊鋼絲繩彈性形變引起，即分段輕微抬升時，鋼絲繩長度形變量減少導致的彈性力度減少，反應在吊車受力指示上即為吊鉤受力輕微減少，而非所有受力直接消失。此時實際的龍門吊受力比預想中的受力要大，則無需原方案中的龍門吊二次提升步驟，而相應頂升機機組受力也比預想的受力小，這對整個方案的實施，是一個沒有想到的有利因素，安全性更好，過程更加簡潔。

（4）頂升機對分段的實際抬升高度，原計劃是20mm，實際施工中未能控制到如此精確，實際的分段抬升高度在10mm～40mm 之間。

（5）分段抬升后的平移過程順暢，一切按計劃實施。

（6）在整個過程中，龍門吊作為需重點關注的設備，其受力狀況一直穩(wěn)定。

8 結束語

三維頂升機和龍門吊配合，實現(xiàn)了多種設備協(xié)同配合，完成了超大型總段安全精準的平移作業(yè)，為超大型總段的移動及定位作業(yè)，提供了一種新的解決思路。