番禺某STP形式單點電滑環(huán)在線回裝作業(yè)

李德斌，張寶雷，孫冰，張賀賀

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油服務(wù)分公司，天津 300452)

番禺油田群由番禺4-2油田，番禺5-1油田及番禺10-2油田組成，油田群位于15/34珠江口盤底的區(qū)塊，屬于南海海域，距離香港約200 km，區(qū)域水深為95～105 m。2003年10月，番禺油田投產(chǎn)。2013—2014年間，油田群新增番禺4-2B平臺和番禺5-1B平臺及番禺10-2平臺。某FPSO的單點系泊系統(tǒng)由一個單點轉(zhuǎn)塔浮筒以及9條錨腿組成。常規(guī)的滑環(huán)維修作業(yè)一般采用大型浮拖吊裝，陸地維修的方案。結(jié)合工程實例，選用無浮拖吊裝作業(yè)方式，解決以往在調(diào)配大型施工資源的工程待機問題，縮減回接作業(yè)時間。

1 電滑環(huán)的結(jié)構(gòu)及原理

滑環(huán)是FPSO單點系泊系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件、連接固定部分和旋轉(zhuǎn)部分的連接件及輸送電能與信號的電氣部件?；h(huán)部件包括旋轉(zhuǎn)和靜止兩種，旋轉(zhuǎn)部件也稱為轉(zhuǎn)子，用于連接設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部分并與之一起轉(zhuǎn)動；靜止部件也稱為定子，用于連接設(shè)備的固定部分。轉(zhuǎn)子部件和定子部件按照精密疊加的單通路結(jié)構(gòu)設(shè)計，將轉(zhuǎn)子與定子的通路一一搭接，形成定子與轉(zhuǎn)子之間的回路。各通路之間的電氣特性彼此獨立，互不干涉。而定子與轉(zhuǎn)子之間通路的形成是通過兩者間的接觸實現(xiàn)的，他們的觸點是整個滑環(huán)的功能部位，是整個滑環(huán)各種性能體現(xiàn)的載體。因此，必須通過合理選擇接觸件材質(zhì)，保證各部件之間配合的精密度，采用合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)等，組成可靠、穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)連通系統(tǒng)。在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上裝設(shè)滑環(huán)，通過滑環(huán)的兩端引線，在旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，即可傳輸所需的各類信號。見圖1。

圖1 某STP形式單點滑環(huán)堆?？偝?/p>

電滑環(huán)亦稱作導(dǎo)電滑環(huán)、集電環(huán)、電刷、換向器等，是實現(xiàn)兩個相對旋轉(zhuǎn)設(shè)備間電流、數(shù)據(jù)或圖像信號及動力傳遞的精密傳輸裝置，常用于360°無限連續(xù)旋轉(zhuǎn)，要求從固定設(shè)備到旋轉(zhuǎn)設(shè)備傳輸電能、數(shù)據(jù)信號等的機電系統(tǒng)。

2 電滑環(huán)吊裝作業(yè)

單點電滑環(huán)在的回裝過程存在兩大安全把控點：吊裝和移運作業(yè)，需利用輔助結(jié)構(gòu)，如單軌門吊梁、吊擔(dān)及Γ型梁等。

2.1 工程準(zhǔn)備階段

海上施工動員主要為人員、機物料動員。在確?，F(xiàn)場作業(yè)人員到位的前提下，將所需施工機具、材料，根據(jù)工序，分批吊至油船左舷吊裝區(qū)域，再使用3 t液壓手推車轉(zhuǎn)運至施工現(xiàn)場。

1)對設(shè)施上的大型絞車進行盤繩、運轉(zhuǎn)測試、剎車測試。要對絞車進行外觀檢查和潤滑保養(yǎng)，通過帶點啟動液壓系統(tǒng)對絞車進行空轉(zhuǎn)檢查，運轉(zhuǎn)過程中無關(guān)人員不能靠近，盤卷鋼絲繩不能靠近鋼絲繩，同時嚴(yán)格設(shè)置隔離警示區(qū)域。

2)針對關(guān)鍵器重設(shè)備進行測試，重點進行設(shè)備穩(wěn)定性檢查和潤滑保養(yǎng)，注意檢查易松動部件、螺絲、鉤舌，掛接電動葫蘆和卸扣，注意掛接后葫蘆鉤頭的鉤舌須扣住卸扣。通電后，檢查正反向動作、制動動作。

3)進行吊裝吊耳以及力矩臂門架復(fù)位環(huán)節(jié)。重點關(guān)注門吊梁上的主吊耳復(fù)探，Γ型吊架及臨時吊耳復(fù)探，見圖2。

圖2 艙口蓋Γ型吊架工作現(xiàn)場

2.2 工程實施階段

電滑環(huán)是利用單軌門吊梁進行翻身作業(yè)，明確吊裝高度，有效利用現(xiàn)場門吊梁對船甲板的凈高，對電滑環(huán)翻身作業(yè)的安全很重要。

1)對設(shè)施的艙口蓋進行吊裝作業(yè)，吊裝利用Γ型梁及臨時吊耳。待艙口蓋翻身就位后，利用2組頂塊分別頂住艙口蓋的下端部，以防止艙口蓋滑動，頂塊與艙口蓋圍堰利用螺栓連接固定，同時，在艙口蓋邊緣中部的原吊耳利用導(dǎo)鏈及吊帶與風(fēng)管側(cè)的立柱拉緊，之后在艙口邊緣利用腳手架制作臨時防護欄桿。

2)對公用和光纖滑環(huán)進行移位吊裝，在拖輪將油船定位的狀態(tài)下，拆除驅(qū)動臂與公共滑環(huán)的連接螺栓第在公共滑環(huán)頂部法蘭上預(yù)留的螺紋孔，120°分布安裝3個吊環(huán)螺釘用于吊裝使用，電動葫蘆掛三爪鎖具掛接吊環(huán)螺釘，用于提升吊裝。

3)拆除臨時的固定支座等支撐結(jié)構(gòu)。利用吊索具掛接，在臨時支座筋板對稱上掛卸扣。使用絞車、電動葫蘆、手拉葫蘆等裝置將臨時固定裝置放于油船甲板上，并轉(zhuǎn)運至指定位置固定存放。

4)調(diào)整已標(biāo)志好的相位角度，按規(guī)定的轉(zhuǎn)矩上緊螺栓，摘除吊索具。

2.3 電滑環(huán)復(fù)電階段

這一階段，所有的操作步驟都必須由拖船將油船固定，保持滑環(huán)整體相對船體靜止。同時，從安全角度出發(fā)復(fù)電階段應(yīng)保持停產(chǎn)狀態(tài)，直至電滑環(huán)就位。

1)進行電滑環(huán)堆棧的安裝工作。利用電動葫蘆等工具配套索具掛接電滑環(huán)頂部吊耳，操作單點絞車或者其他液壓提升裝置吊繩懸掛電滑環(huán)。同時下放電動葫蘆，待電滑環(huán)處于垂直狀態(tài)，直到絞車鋼絲繩完全受力時，解除吊點的吊索具。

2)進行頂層操作臺的回裝。以中層操作臺為基礎(chǔ)，搭設(shè)腳手架工作面，以便于頂層操作臺的定位及立柱螺栓的緊固。將電滑環(huán)拆卸吊裝時分片的操作臺由存放之處運輸至艙口甲板指定的吊裝位置，之后進行焊接組對，完成后再逐塊安裝格柵板。

3)進行上部其余功能滑環(huán)的回裝。使用電動葫蘆將懸掛在螺旋樓梯護欄邊的滑環(huán)吊至基座上方一定高度，并由施工方輔助完成，吊裝參照公共滑環(huán)和光纖滑環(huán)整體拆卸吊裝的逆向順序。最后，進行電滑環(huán)系統(tǒng)的電纜回裝工作。完成電滑進線電纜的安裝工作，以及電滑環(huán)中位接線箱至海纜接線箱的安裝工作。使用串聯(lián)諧振耐壓設(shè)備對電纜主導(dǎo)體進行交流耐壓試驗，試驗電壓按《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)GB 50150》要求并考慮業(yè)主要求，在耐壓過程中無擊穿、無閃爍。絕緣測試完成后，接地放電。

3 電滑環(huán)轉(zhuǎn)運作業(yè)

電滑環(huán)自FPSO左舷吊裝區(qū)卸船后需將其轉(zhuǎn)運至船艏艙口蓋區(qū)域，所選擇的轉(zhuǎn)運路徑應(yīng)盡少量障礙物，且大部分障礙物已在電滑環(huán)拆卸吊裝轉(zhuǎn)運作業(yè)中清除?；h(huán)的轉(zhuǎn)運路徑長達40 m，且存在凈空限高(最大凈空為2.5 m)等不良因素。

為了使電滑環(huán)在轉(zhuǎn)運的過程中更加安全、順暢，使用了1臺低地盤轉(zhuǎn)運小車。在轉(zhuǎn)運小車平底板下安裝呈6×10排列減震式萬向滾輪(單輪承重350 kg)，整體尺寸3.85 m×1.27 m，其中底板離地196～176 mm，運載電滑環(huán)時的總高度為2.46 m，滿足運輸路徑中管廊限高2.5 m的要求；當(dāng)運輸電滑環(huán)時，轉(zhuǎn)運小車對地壓力為27 kPa，滿足船甲板最大承載力3 kPa的要求,見圖3。

圖3 電滑環(huán)轉(zhuǎn)運裝置實物及工作現(xiàn)場

1)完成電滑環(huán)移運路徑障礙物的拆除。拆卸FPSO左舷吊裝區(qū)對電滑環(huán)吊運有阻礙的護欄，以及壓載艙透氣口蓋帽拆卸且做好防護措施。

2)完成電滑環(huán)的卸船吊裝。電滑環(huán)通過轉(zhuǎn)運裝置輸至船艏艙口蓋區(qū)域，在利用FPSO左舷吊機通過卸船吊轉(zhuǎn)運。

3)進行電滑環(huán)堆棧的轉(zhuǎn)運工作。由于船體甲板存在斜度，以及船體由于海況可能出現(xiàn)擺幅，因此將單點電滑環(huán)轉(zhuǎn)運至預(yù)定位置的過程中，需進行油船壓載艙壓載作業(yè)，盡量使甲板傾斜度減小，且全程必須使用導(dǎo)鏈和吊帶牽引，用前、后、側(cè)面各位置的導(dǎo)鏈，根據(jù)現(xiàn)場指揮指令，同步緩慢平移收放。

出于安全原因考慮，F(xiàn)PSO甲板轉(zhuǎn)運路線下方多為儲油罐區(qū)域，因此嚴(yán)禁焊接臨時錨固吊耳，盡量利用周邊管、電氣或儀表支架設(shè)置錨固點。

4 施工恢復(fù)作業(yè)

FPSO設(shè)施在完成復(fù)產(chǎn)前準(zhǔn)備工作后，作業(yè)方及各界面施工方應(yīng)依據(jù)回接操作程序執(zhí)行單點回接作業(yè)。在整個回接作業(yè)過程中，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測設(shè)施環(huán)境的風(fēng)浪流條件，同時在完成單點回接作業(yè)后，需進行單點的回接后的轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)實驗，并對現(xiàn)場進行恢復(fù)作業(yè)。

1)進行單點艙口蓋的恢復(fù)。拆卸艙口蓋底部止推塊并安裝艙口蓋密封墊，吊裝作業(yè)所選擇的吊機、絞車、索具等符合吊裝方案的要求，證書齊全、有效。同時，需對油船左舷吊機進行全面檢查，處于良好狀態(tài)，安全裝置齊全有效。

2)恢復(fù)艙口蓋中部導(dǎo)鏈，使艙口蓋吊裝至于水平狀態(tài)，下放至原位置，安裝螺栓，焊接恢復(fù)小蓋周圍的欄桿。

3)完成壓載艙透氣口蓋帽、電纜支架、管廊立柱、油艙測量孔及左船舷側(cè)對欄桿的恢復(fù)。將兩個壓載艙透氣口蓋帽用液壓裝置拖至安裝處，再利用導(dǎo)鏈配合安裝。支柱回裝時，上端部采用焊接的方式與橫梁連接，下端部因不能進行動火作業(yè)，需將其打磨好，利用套筒圍住下端部，再往套筒內(nèi)填充環(huán)氧樹脂，以保護下端部不被腐蝕。因阻礙電滑環(huán)吊運，左船舷吊裝區(qū)的欄桿已被割除，電滑環(huán)回裝完成需在原處將割除欄桿焊接恢復(fù)，恢復(fù)后進行打磨刷漆作業(yè)。

4)完成機具及設(shè)備的清場，以及甲板的防腐工作。將所有的施工機具、余料及廢料，分批轉(zhuǎn)運至油輪左舷吊裝區(qū)域進行裝船。因電滑環(huán)或材料等轉(zhuǎn)運時，對油船甲板的油漆有刮傷，因此待所有作業(yè)完成后需對刮傷部位重新噴漆。

5 結(jié)論

采用在線更換單點故障滑環(huán)的方案可行。

1)大型絞車進行盤繩、運轉(zhuǎn)測試、剎車測試，關(guān)注門吊梁上的主吊耳復(fù)探，Γ型吊架及臨時吊耳復(fù)探在整體作業(yè)施工前要重點關(guān)注，提高作業(yè)過程中的安全性。

2)在線更更換方式相較于傳統(tǒng)施工方式，可大幅度縮減海上作業(yè)時間。

3)STP形式單點滑環(huán)堆棧屬于密集堆放，整體結(jié)構(gòu)相似度高，作業(yè)方案對類似的維修作業(yè)有參考意義。