吳松平, 修景一, 衛(wèi) 軍, 趙鑫磊, 陳澤峰
(1.海洋石油工程股份有限公司 建造事業(yè)部, 山東 青島 266520;2.海洋石油工程股份有限公司 特種設(shè)備分公司, 天津 300450)
35萬t浮式生產(chǎn)儲卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading,F(xiàn)PSO) P70深水項目為海洋石油工程股份有限公司的重大項目。因受臺風(fēng)和其他因素的影響,其中的M07模塊在集成前受損嚴(yán)重,經(jīng)核查,該模塊內(nèi)的2臺注氣撬裝式壓縮機(jī)需拆除并更換。由于新壓縮機(jī)到貨晚,考慮到項目的總體進(jìn)度,新壓縮機(jī)只能在模塊吊裝集成后在海上完成安裝和調(diào)試。新壓縮機(jī)能否高效可靠地完成回裝,直接影響著設(shè)備后續(xù)的調(diào)平對中、管網(wǎng)恢復(fù)和調(diào)試等工作,更對該FPSO能否按期交付有重要影響。
經(jīng)現(xiàn)場核實和3D工況模擬,受空間受限等影響,撬裝式壓縮機(jī)無法整體吊裝和滑移就位,因此考慮:在模塊集成前先完成舊壓縮泵、齒輪箱和電機(jī)等三大主體部件的拆除,并保留原有的設(shè)備底座;在模塊集成后,新壓縮機(jī)同樣拆分成壓縮泵、齒輪箱和電機(jī)等三大部分,并回裝至原有的底座上。其中,壓縮泵的施工空間最小,正常的側(cè)裝和拖拉無法成功安裝,根據(jù)設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)特點,經(jīng)分析和核算,可采取雙層軌道進(jìn)行拖拉。首先,通過軌道和坦克小車將底座滑移至M07模塊與M09模塊之間;接著,在底座本體上再搭設(shè)一層軌道,把壓縮泵吊裝至底座齒輪箱位置后再滑移至壓縮泵位置,拆除底座上的軌道后依次安裝齒輪箱和電機(jī);最后,整體滑移至安裝位置。在這種特殊作業(yè)條件下,利用雙層軌道二次滑移的方式將各設(shè)備安裝就位,為后續(xù)工程項目在狹小空間內(nèi)的設(shè)備側(cè)裝提供借鑒意義。
FPSO P70上部共有17個模塊,M07模塊為注氣撬裝式壓縮機(jī)模塊,位于船體左舷的M05與M09模塊之間。2臺撬裝式壓縮機(jī)為M07模塊的核心工藝設(shè)備,位于模塊的底層甲板。由于2臺壓縮機(jī)的側(cè)裝工藝完全相同,僅對其中1臺設(shè)備的側(cè)裝進(jìn)行描述。撬裝式壓縮機(jī)主要包括底座、電機(jī)、齒輪箱和壓縮泵等4個主體部分。設(shè)備及其部件的尺寸和質(zhì)量信息如表1所示。設(shè)備總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
表1 設(shè)備及其部件的尺寸和質(zhì)量
注:1.電機(jī);2.齒輪箱;3.壓縮泵;4.底座;5.減震器;6.結(jié)構(gòu)基座圖1 撬裝式壓縮機(jī)總體結(jié)構(gòu)
在M07模塊吊裝前的陸地階段,舊壓縮機(jī)拆除前有大量的準(zhǔn)備工作,包括松開和拆卸所有與設(shè)備連接的管線和電器件??紤]到設(shè)備滑移時增加軌道會抬高整個橇塊,為避免壓縮機(jī)上方大口徑管線的切除,在松開管線后可先拆除設(shè)備的減振器以降低設(shè)備高度,可確保設(shè)備在滑移與就位過程中不與管線相互作用。通過增加輔助平臺[1]、鋪設(shè)軌道和安裝同步小車的方式將設(shè)備整體滑移至模塊外側(cè),依次完成電機(jī)、齒輪箱和壓縮泵的拆除,并將原底座復(fù)位至模塊內(nèi)部。舊壓縮機(jī)的拆除此處不做贅述。
根據(jù)M07模塊所在位置和模塊自身結(jié)構(gòu)特點,底座僅能向M09模塊方向滑移。在底座下方結(jié)構(gòu)基座內(nèi)側(cè)鋪設(shè)軌道并安裝限位槽鋼,為確保軌道的承載強(qiáng)度,軌道選用H300×300型鋼,限位槽鋼根據(jù)小車的寬度選用25b槽鋼。使用4個50 t同步液壓千斤頂頂升底座至一定高度后,放置坦克小車并撤出千斤頂,底座頂升如圖2所示。使用倒鏈往M09模塊方向緩慢牽引底座,M07模塊與M09模塊的理論間距為1 750 mm,為避免壓縮機(jī)底座與M09模塊的欄桿碰撞,底座可牽引至M07模塊外側(cè)的距離為1 530 mm,如圖3所示。在底座牽引至指定位置后增加臨時支撐以固定底座。
注:1.墊墩;2.千斤頂;3.墊板;4.軌道小車;5.限位槽鋼;6.軌道圖2 底座頂升示例
單位:mm圖3 壓縮機(jī)底座滑移位置示例
在壓縮機(jī)底座滑移后,新的壓縮泵無法直接吊裝至底座壓縮泵的支座上。根據(jù)底座自身的結(jié)構(gòu)特點,可預(yù)制一個帶軌道的平臺,軌道的一端由底座本體壓縮泵支座來支撐,另一端增加支腿支撐在底座下方的軌道上,壓縮泵可通過該軌道平臺先吊裝至齒輪箱位置再滑移至壓縮泵位置。由于壓縮泵與壓縮泵支座之間的間隙僅為25 mm,因此對該平臺的設(shè)計參數(shù)要求非常高。首先,根據(jù)吊裝壓縮泵的空間,即在吊裝和放置壓縮泵時不發(fā)生任何干擾的條件下設(shè)計軌道的長度;其次,根據(jù)壓縮泵支座的間距設(shè)計軌道的跨距。由于撬塊內(nèi)部詳細(xì)尺寸數(shù)據(jù)缺失,應(yīng)通過現(xiàn)場精確測量獲得,其中支腿的高度可根據(jù)現(xiàn)場實際情況作適當(dāng)調(diào)整??紤]到軌道平臺承受壓縮泵的全部載荷,軌道和支腿均選用H300×300型鋼。軌道平臺的預(yù)制安裝如圖4所示。
單位:mm圖4 軌道平臺預(yù)安裝示例
在新壓縮機(jī)運輸至碼頭并驗收完畢后,在壓縮泵吊裝前,須先在廠家指導(dǎo)下完成附屬管線和電器材料的拆除和保存,再拆除壓縮泵與支座之間的連接螺栓,確保在吊裝前所有的連接件已全部松開。根據(jù)設(shè)備重量、尺寸和吊點形式選取合適的索具[2-3],采用碼頭50 t起重機(jī)進(jìn)行吊裝作業(yè)。在吊裝前先進(jìn)行試吊,檢查所有與壓縮泵相連的部件是否已完全脫離,檢查起重機(jī)、撐桿、索具和吊耳是否工作正常。在吊裝全過程中應(yīng)實時觀察是否存在干擾和碰撞情況,存在任何異常情況應(yīng)停止作業(yè)。吊裝下放設(shè)備時必須緩慢平穩(wěn),調(diào)整壓縮泵在軌道上的位置,在壓縮泵完全放置在軌道小車上并與軌道兩側(cè)保持相同間距的情況下,方可摘除起重機(jī)勾頭。
由于在模塊內(nèi)側(cè)壓縮機(jī)的上方排布了密集的管線,在滑移壓縮泵前應(yīng)仔細(xì)核查滑移區(qū)域和安裝位置是否存在管線干擾,如果存在干擾應(yīng)提前調(diào)整管線。使用倒鏈緩慢平穩(wěn)地牽引壓縮泵至壓縮泵支座位置,由于軌道小車的滾動摩擦非常小,不能使用人力推動設(shè)備,避免滑移速度過快以出現(xiàn)不受控的情況。壓縮泵現(xiàn)場吊裝與滑移如圖5所示。在壓縮泵滑移至安裝位置后,使用4個10 t的倒鏈提升壓縮泵至一定高度,拆除軌道平臺和小車,將壓縮泵安裝到支座上并使用螺栓固定。
圖5 壓縮泵現(xiàn)場吊裝與滑移
在壓縮泵安裝后,依次完成新齒輪箱和電機(jī)的安裝,在吊裝前同樣須仔細(xì)核查所有與設(shè)備相連的材料已全部松開或脫離。齒輪箱實際是與油箱一體拆卸與安裝的,油箱嵌入底座內(nèi)。油箱外壁與齒輪箱支座內(nèi)壁間隙非常小,因此在提升和下放齒輪箱的過程中,油箱易與支座發(fā)生碰撞。應(yīng)對油箱進(jìn)行必要的防護(hù),可在支座內(nèi)壁固定膠皮;同時在吊裝前懸掛安全繩,盡可能減小起吊時設(shè)備的晃動。由于齒輪箱的安裝非??拷Y(jié)構(gòu)梁,因此在吊裝下放設(shè)備時須緩慢平穩(wěn),全過程應(yīng)仔細(xì)觀察齒輪箱與結(jié)構(gòu)梁外沿的間距,避免出現(xiàn)碰撞。齒輪箱吊裝如圖6所示。
圖6 齒輪箱吊裝示例
在完成齒輪箱與電機(jī)的吊裝和固定后,將撬塊牽引回安裝位置,然后用千斤頂頂升設(shè)備,拆除軌道和小車等臨時工裝,最后安裝新的減振器,并撤出千斤頂。后續(xù)完成附屬件的安裝、管網(wǎng)的恢復(fù)及調(diào)平對中工作。
大型設(shè)備的側(cè)裝作為海洋工程項目建造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其風(fēng)險和難度都非常大,方案設(shè)計人員應(yīng)充分考慮影響側(cè)裝的各種因素,根據(jù)設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)特點和現(xiàn)場的實際工況選擇既安全又高效的側(cè)裝工藝,并在吊裝前對施工人員進(jìn)行技術(shù)交底和工作安全分析[4-6],以確保側(cè)裝作業(yè)的安全實施。