設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)技術(shù)研究及工程應(yīng)用

趙鑫磊

（海洋石油工程（青島）有限公司，山東 青島 266520）

1 緒論

隨著海洋工程建造技術(shù)的發(fā)展，組塊建造工期不斷縮短，在組塊建造過程中普遍存在整體建造工期與設(shè)備到貨時(shí)間不匹配的問題，通常設(shè)備的到貨要晚于組塊結(jié)構(gòu)的建造，這就會導(dǎo)致很多設(shè)備需要從組塊一側(cè)進(jìn)入再移運(yùn)就位，也就是通常的設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)作業(yè)。

以往的設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)作業(yè)是通過滾杠、手拉葫蘆等傳統(tǒng)工機(jī)具實(shí)現(xiàn)，但在實(shí)際操作中，施工繁瑣，人力需求多，效率低，且整個(gè)施工過程安全風(fēng)險(xiǎn)較高，不可控因素較多。急需研究高效安全的設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)技術(shù)，并開發(fā)相應(yīng)的設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)系統(tǒng)。

2設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)工藝

設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)工藝所包含的各項(xiàng)內(nèi)容如表1所示。設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)系統(tǒng)主要包括牽引系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)和頂升系統(tǒng)，其中牽引系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供牽引力，拖拉設(shè)備到就位位置，支撐系統(tǒng)放置在側(cè)裝設(shè)備的下方，用于減小摩擦同時(shí)保證側(cè)裝路徑下方的結(jié)構(gòu)合理受力，頂升系統(tǒng)用于設(shè)備到達(dá)位置之后，將設(shè)備頂起取出下方的支撐系統(tǒng)。

表1 設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)工藝設(shè)計(jì)及施工

設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)作業(yè)的常規(guī)工藝流程如下，設(shè)備到貨后運(yùn)輸至組塊附近等待側(cè)裝，預(yù)先完成牽引系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)的布置，先用履帶吊或龍門吊將設(shè)備吊裝至所在甲板層高度，之后緩慢靠近組塊，設(shè)備前端放置在甲板上，將牽引系統(tǒng)與設(shè)備可靠連接并受力，之后前端吊耳處吊索具摘鉤。通過合理選取1臺吊機(jī)或2臺吊機(jī)聯(lián)合作業(yè)，理論上當(dāng)前方吊耳處吊索具摘鉤時(shí)，設(shè)備本身不會發(fā)生晃動或后撤，基本保持水平狀態(tài)。前端吊索具摘鉤后，繼續(xù)牽引設(shè)備前行，直到后端的吊索具與組塊發(fā)生干涉受阻，此時(shí)后端吊索具摘鉤，牽引設(shè)備至最終就位位置。當(dāng)設(shè)備就位后，用頂升系統(tǒng)將設(shè)備頂升取出下方的支撐系統(tǒng)，之后可以用頂推千斤頂協(xié)助設(shè)備精確就位。

根據(jù)設(shè)備側(cè)裝的各種不同工況，在設(shè)備側(cè)裝的準(zhǔn)備階段和施工階段還需要進(jìn)行其他輔助工作，通常包括：核查確定設(shè)備側(cè)裝路徑，進(jìn)行側(cè)裝路徑上的干涉碰撞檢查，做好路徑上各專業(yè)桿件的預(yù)留或清理。如果有必要，需提前預(yù)制設(shè)備側(cè)裝平臺、對側(cè)裝路徑下方結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，預(yù)制各種工裝。

3 設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)系統(tǒng)

本文研究開發(fā)的設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)系統(tǒng)中，牽引系統(tǒng)采用液壓牽引油缸代替卷揚(yáng)機(jī)或手拉葫蘆，液壓產(chǎn)品同時(shí)具備卷揚(yáng)機(jī)牽引力大、施工效率高和手拉葫蘆操作靈活方便、重量及尺寸較小的優(yōu)勢。支撐系統(tǒng)的研究考慮到側(cè)裝路徑下方組塊結(jié)構(gòu)的承載力要求，設(shè)計(jì)了滾動支撐系統(tǒng)和滑動支撐系統(tǒng)兩種方式，穩(wěn)定安全，可控性好，施工靈活方便。同步液壓泵配以頂升油缸作為頂升系統(tǒng)，可完成設(shè)備頂升下放作業(yè)，取出支撐系統(tǒng)，使設(shè)備最終就位。下文重點(diǎn)對牽引系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)和頂升系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

3.1 牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)包括牽引油缸、同步液壓泵、反力支架、鋼絞線、索具，整體布置如圖1所示。選用一臺四分流容積同步泵作為動力源，兩個(gè)單束前卡牽引油缸和鋼絞線作為牽引作業(yè)的執(zhí)行元件，單個(gè)牽引力為20噸，索具端通過銷軸與設(shè)備拖拉吊耳連接，索具錨固結(jié)構(gòu)將鋼絞線末端鎖定，反力支架通過限位卡板現(xiàn)場固定，可以重復(fù)使用，牽引油缸放置在油缸支架上，可以根據(jù)設(shè)備上拖拉吊耳的高度，通過絲桿裝置調(diào)節(jié)牽引油缸的高度，以保持鋼絞線水平。液壓泵可以通過遙控手柄進(jìn)行操作，配備位移和壓力傳感器，可在牽引時(shí)完成位移、力等數(shù)據(jù)的監(jiān)控，保證位移同步。可進(jìn)行設(shè)備姿態(tài)的單邊調(diào)整，避免設(shè)備牽引過程中出現(xiàn)偏斜。

圖1 牽引系統(tǒng)布置

該液壓牽引系統(tǒng)與傳統(tǒng)工機(jī)具相比，更加安全可靠，牽引力較大，可用于牽引更大重量的設(shè)備，對于牽引距離較長的大型設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)作業(yè)優(yōu)勢明顯。

3.2 支撐系統(tǒng)

針對設(shè)備側(cè)裝路徑下方結(jié)構(gòu)次梁布置的不同工況，分別設(shè)計(jì)滾動支撐和滑動支撐兩種不同的支撐系統(tǒng)，能把設(shè)備重量有效分散分布到組塊的結(jié)構(gòu)梁上，使路徑下方結(jié)構(gòu)的整體受力更加合理，避免甲板本身獨(dú)自受力產(chǎn)生應(yīng)力集中。

對于設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)方向平行于結(jié)構(gòu)次梁的工況，為避免甲板單獨(dú)受力，需保證甲板下方有更多的結(jié)構(gòu)次梁去分散承受設(shè)備的重量，可采用滾輪小車組的方式構(gòu)成支撐系統(tǒng)。

滾輪小車組由滾輪小車和拼裝限位板組成。限位板上每個(gè)滾輪小車的布置均應(yīng)位于結(jié)構(gòu)次梁中心，滾輪小車間距可以調(diào)整。在甲板上對應(yīng)于下方結(jié)構(gòu)次梁的位置，鋪設(shè)槽鋼作為滾輪小車的滾動面，同時(shí)起到約束滾輪小車行進(jìn)路線和加強(qiáng)下方結(jié)構(gòu)承載受力的作用，單個(gè)滾輪小車承載力為50噸。滾動支撐系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 滾動支撐系統(tǒng)

對于設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)方向垂直于結(jié)構(gòu)次梁的工況，由于滾輪小車無法做到始終行走在結(jié)構(gòu)梁上，此時(shí)支撐系統(tǒng)采用滑道和減摩滑板的方式，將滑道布置在設(shè)備底座外側(cè)縱梁對應(yīng)位置的甲板上，滑移板縱向布置到滑道內(nèi)，每段滑移板長度約2.5米，至少能跨三根結(jié)構(gòu)次梁，使用數(shù)量可根據(jù)底座長度確定?；啦捎闷唇有问?，每段長度約3米，滑道上方的滑移接觸面光滑，摩擦系數(shù)小，滑道兩側(cè)有限位，滑移板兩側(cè)有導(dǎo)向輪，單個(gè)滑移板的承載力為50噸?；瑒又蜗到y(tǒng)如圖3所示。

圖3 滑動支撐系統(tǒng)

合理選取這兩種支撐系統(tǒng)可以改善側(cè)裝路徑下方結(jié)構(gòu)的受力情況，控制設(shè)備移運(yùn)路線。與滾杠相比，安全可控，施工更加文明規(guī)范，可以更好地保護(hù)設(shè)備和甲板，并且能重復(fù)使用。

3.3 頂升系統(tǒng)

牽引就位后，設(shè)備應(yīng)下放到甲板上，此時(shí)需采用頂升系統(tǒng)頂起設(shè)備取出支撐系統(tǒng)，這里采用四點(diǎn)容積同步頂升系統(tǒng)來完成頂升作業(yè)，液壓泵與牽引系統(tǒng)相同，配合額定載荷50噸的4個(gè)頂升油缸，為保證頂升作業(yè)時(shí)負(fù)載可靠支撐，頂升油缸上配置有液控單向閥組。通過同步液壓泵的遙控手柄可進(jìn)行頂升下放作業(yè)，同步頂升系統(tǒng)的精度5mm。與傳統(tǒng)做法相比，同步頂升施工更加規(guī)范，加強(qiáng)了對設(shè)備的保護(hù)，對于重心高偏心有傾覆風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)備，更有必要使用同步頂升系統(tǒng)。

4 設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)系統(tǒng)的工程應(yīng)用

為了驗(yàn)證該設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)技術(shù)的可行性和安全性，對該系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)測試，如圖4所示，主要測試了牽引力、滾輪小車承載力等技術(shù)指標(biāo)，具體試驗(yàn)項(xiàng)目包括測試牽引油缸在1.25倍工作壓力下的密封性，測試同步泵站的輸出流量及工作壓力，測試同步泵站操作手柄功能，測試顯示器設(shè)置及數(shù)據(jù)顯示，測試帶載牽引動作及負(fù)載鎖定功能，測試滾輪小車在2倍最大工作載荷下的承載能力，測試同步頂升系統(tǒng)的性能，待以上各項(xiàng)試驗(yàn)均滿足要求之后，在工程項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用。

圖4 設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)系統(tǒng)的試驗(yàn)測試

該套系統(tǒng)在巴油FPSO、渤中34-9、蓬萊19-3、曹妃甸等工程項(xiàng)目中得到了應(yīng)用，能有效配合吊機(jī)協(xié)同進(jìn)行設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)作業(yè)，累計(jì)側(cè)裝完成幾十臺設(shè)備，證明了技術(shù)的可行性和系統(tǒng)的可靠性。圖5所示是在巴油FPSO項(xiàng)目中應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行101.5噸壓縮機(jī)側(cè)裝的現(xiàn)場實(shí)際情況。

圖5 應(yīng)用該系統(tǒng)完成巴油FPSO項(xiàng)目壓縮機(jī)的側(cè)裝

5 結(jié)論

本文研究開發(fā)的設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)技術(shù)和系統(tǒng)推廣應(yīng)用到多個(gè)工程項(xiàng)目中，攻克了大型設(shè)備側(cè)裝困難的問題，設(shè)備側(cè)裝移運(yùn)作業(yè)更加安全高效，縮短了施工工期，節(jié)約了人力物力，為組塊結(jié)構(gòu)總裝按計(jì)劃進(jìn)行提供了保障，保證了工程項(xiàng)目的整體進(jìn)度。