撬裝式壓縮機(jī)側(cè)裝新工藝及工程應(yīng)用

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)

0 引 言

35萬(wàn)t浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading，F(xiàn)PSO) P70深水項(xiàng)目為海洋石油工程股份有限公司的重大項(xiàng)目。因受臺(tái)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(tái)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(xiàng)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(duì)中、管網(wǎng)恢復(fù)和調(diào)試等工作，更對(duì)該FPSO能否按期交付有重要影響。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)和3D工況模擬，受空間受限等影響，撬裝式壓縮機(jī)無(wú)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(wú)法成功安裝，根據(jù)設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)分析和核算，可采取雙層軌道進(jìn)行拖拉。首先，通過(guò)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(xiàng)目在狹小空間內(nèi)的設(shè)備側(cè)裝提供借鑒意義。

1 吊裝前準(zhǔn)備

1.1 設(shè)備概述

FPSO P70上部共有17個(gè)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(tái)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(tái)壓縮機(jī)的側(cè)裝工藝完全相同，僅對(duì)其中1臺(tái)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(gè)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(kāi)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(shí)增加軌道會(huì)抬高整個(gè)橇塊，為避免壓縮機(jī)上方大口徑管線的切除，在松開(kāi)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(guò)程中不與管線相互作用。通過(guò)增加輔助平臺(tái)[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。

1.2 壓縮機(jī)底座滑移

根據(jù)M07模塊所在位置和模塊自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(gè)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(shí)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

1.3 軌道平臺(tái)預(yù)制與安裝

在壓縮機(jī)底座滑移后，新的壓縮泵無(wú)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(diǎn)，可預(yù)制一個(gè)帶軌道的平臺(tái)，軌道的一端由底座本體壓縮泵支座來(lái)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(guò)該軌道平臺(tái)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(duì)該平臺(tái)的設(shè)計(jì)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(shí)不發(fā)生任何干擾的條件下設(shè)計(jì)軌道的長(zhǎng)度；其次，根據(jù)壓縮泵支座的間距設(shè)計(jì)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)精確測(cè)量獲得，其中支腿的高度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整?？紤]到軌道平臺(tái)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(tái)的預(yù)制安裝如圖4所示。

單位：mm圖4 軌道平臺(tái)預(yù)安裝示例

2 設(shè)備吊裝與滑移

2.1 壓縮泵吊裝與滑移

在新壓縮機(jī)運(yùn)輸至碼頭并驗(yàn)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(kāi)。根據(jù)設(shè)備重量、尺寸和吊點(diǎn)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(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)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(shí)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(dòng)摩擦非常小，不能使用人力推動(dòng)設(shè)備，避免滑移速度過(guò)快以出現(xiàn)不受控的情況。壓縮泵現(xiàn)場(chǎng)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(gè)10 t的倒鏈提升壓縮泵至一定高度，拆除軌道平臺(tái)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(chǎng)吊裝與滑移

2.2 齒輪箱與電機(jī)的安裝

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(kāi)或脫離。齒輪箱實(shí)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(guò)程中，油箱易與支座發(fā)生碰撞。應(yīng)對(duì)油箱進(jìn)行必要的防護(hù)，可在支座內(nèi)壁固定膠皮；同時(shí)在吊裝前懸掛安全繩，盡可能減小起吊時(shí)設(shè)備的晃動(dòng)。由于齒輪箱的安裝非常靠近結(jié)構(gòu)梁，因此在吊裝下放設(shè)備時(shí)須緩慢平穩(wěn)，全過(guò)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(shí)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(duì)中工作。

3 結(jié) 語(yǔ)

大型設(shè)備的側(cè)裝作為海洋工程項(xiàng)目建造過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其風(fēng)險(xiǎn)和難度都非常大，方案設(shè)計(jì)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(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況選擇既安全又高效的側(cè)裝工藝，并在吊裝前對(duì)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(shí)施。