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1、 自升式平臺論文：D80型升降系統(tǒng)勝利十號平臺的應(yīng)用 摘要：隨著我國海洋石油勘探開發(fā)及海洋工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展，越來越多的高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品如船舶、平臺等海工裝備得以開發(fā)并投入使用?！皠倮枴笔墙曛惺瘓F(tuán)公司投資興建的一條自升式鉆井平臺，是在總結(jié)中油海5、6、7、8號等平臺設(shè)計的基礎(chǔ)上，對平臺結(jié)構(gòu)和設(shè)備布置進(jìn)行的優(yōu)化。文章以該類型的平臺為例，探討d80升降裝置的制作安裝易出現(xiàn)的問題及升降系統(tǒng)操作應(yīng)注意的事項，以供業(yè)內(nèi)人士參考。 關(guān)鍵詞：自升式平臺；d80；升降系統(tǒng)；電機(jī) 海上自升式平臺在我國海上油田的勘探開發(fā)中，占據(jù)著非常重要的地位。由于平臺遠(yuǎn)離陸地，環(huán)境惡劣復(fù)雜，海洋油氣開

2、發(fā)由于諸多條件的限制處在高度危險的環(huán)境中，因此設(shè)備的技術(shù)含量較高，而且價格昂貴，發(fā)生故障造成的損失也較大。升降系統(tǒng)是平臺極其重要的組成部分。事實分析證明，自升式平臺的事故有一半以上發(fā)生在拖航和升降平臺的時候。據(jù)統(tǒng)計，在所有海上移動式平臺中，自升式平臺的事故約占全部平臺事故損失數(shù)量的75%。研究升降系統(tǒng)安裝、維護(hù)和使用，排除系統(tǒng)故障，對于提高平臺的整體安全性能，降低設(shè)備維護(hù)維修運行費用，減少海上施工作業(yè)成本，減少升降船時間，提高海上平臺生產(chǎn)效率，避免災(zāi)害性事故帶來的影響等不良后果都有著非常重要的作用。 2010年5月，大船重工海洋工程公司為中石化勝利海洋鉆井公司建造的“勝利十號”自升式鉆井平臺

3、交付，建造周期12個月。該平臺總長75.21m，型寬53m，型深5.5m，作業(yè)水深50m，最大鉆井深度 7000m，在同一地點可以鉆探最多30口井。該平臺建成投產(chǎn)后成為勝利海洋鉆井公司適用水深最大、施工能力最強(qiáng)的鉆井平臺。 1勝利十號平臺升降系統(tǒng)簡介 升降系統(tǒng)裝置安裝在樁腿和平臺主體的交接處，驅(qū)動裝置使樁腿和主體作相對的上下運動，目前，自升式平臺的升降系統(tǒng)大致分為兩大類：一類為齒輪齒條式，另一類為液壓油缸頂升式。目前應(yīng)用最為廣泛是齒輪齒條式，齒輪齒條式升降平臺從動力驅(qū)動系統(tǒng)上一般有兩種方式：即液壓驅(qū)動和電驅(qū)動。兩種方式各有利弊。 液壓驅(qū)動的優(yōu)點：液壓馬達(dá)通過減速器驅(qū)動小齒輪，小齒輪與樁腿

4、上的齒條嚙合帶動平臺的升降。液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速底，零轉(zhuǎn)速時達(dá)到最大扭矩；減速比小，減速箱體積小、重量輕；升降過程比較平穩(wěn)，小齒輪受力比較均勻，可以無級調(diào)速，易于實現(xiàn)自動控制，對電站要求低。通過設(shè)置雙速馬達(dá)可提高收放樁腿的速度，節(jié)約時間。缺點：需要設(shè)置液壓泵站，系統(tǒng)較復(fù)雜，液壓油易滲漏，不利于環(huán)保，現(xiàn)場使用及維護(hù)保養(yǎng)比較繁瑣。 電驅(qū)動的優(yōu)點：電機(jī)通過減速器驅(qū)動小齒輪，小齒輪與樁腿上的齒條嚙合帶動平臺的升降。系統(tǒng)簡單，現(xiàn)場使用及維護(hù)保養(yǎng)簡單，可靠性較高。缺點：電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，減速比大，系統(tǒng)的尺寸大、重量大；小齒輪受力不均勻，不能調(diào)速，對電站要求高（啟動電流大），升降狀態(tài)的自動控制只能在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)。

5、 勝利十號平臺采用的是blm d80型電動升降系統(tǒng)。平臺主體為箱形結(jié)構(gòu)，平面形狀接近三角形。平臺設(shè)有3根樁腿，樁腿為圓柱形，艉二艏一，樁腿下端設(shè)有樁靴（拖航時樁靴可完全收回平臺體內(nèi)）。每個樁腿設(shè)有一套升降裝置，樁腿通過升降裝置與船體連接和固定，船體可沿樁腿上下升降并支撐于一定高度。平臺升降裝置包括18套d80型升降單元，配備18個blm升降交流電機(jī)、小齒輪載荷監(jiān)測系統(tǒng)（plms），3套馬達(dá)控制柜配備扭矩再分配系統(tǒng)和1個升降集控臺配備樁腿高度指示和平臺水平儀。 每個樁腿有6個升降單元、1個樁邊控制臺和1個便攜式應(yīng)急剎車釋放遙控器。每個升降單元組件有六個齒輪組成，一臺電機(jī)經(jīng)傳動齒輪驅(qū)動一對垂向齒

6、輪，一對齒輪為一個升降單元。每個齒輪和電動機(jī)都能夠單獨拆卸下來進(jìn)行檢測和維修，d系統(tǒng)原理如圖1、圖2所示。 每樁腿設(shè)置6臺電機(jī),通過換相序來實現(xiàn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。當(dāng)平臺在下降操作時，設(shè)置在主甲板中部的3臺能耗制動電阻器釋放平臺的位能，其中還有小部分的制動能量返饋主電站。每個電機(jī)帶有電子安全盤式剎車、當(dāng)操作桿在關(guān)閉位置或斷電時由彈簧驅(qū)動。盤式剎車的有效操作通過一個電子探測器來控制，該電子探測器可以探測盤式剎車的物理位移。剎車上有一個手動釋放裝置，軸上有一個19 mm的方形端部，用于使用測力扳手來測量和調(diào)節(jié)剎車力矩，電機(jī)內(nèi)的熱敏開關(guān)將保護(hù)電機(jī)的意外過載。 升降系統(tǒng)采用單獨的齒輪扭矩再分配系統(tǒng)。

7、此系統(tǒng)的作用是平均分配每一支撐柱上的升降單元所受的載荷，即通過小齒輪監(jiān)測系統(tǒng)測得每一齒輪上的載荷，計算出每一齒輪所應(yīng)該承受的平均載荷。平臺操作人員通過升降集控臺對每一支撐柱上的升降單元扭矩再分配使其都承受上述的平均載荷。具體升降單元的性能見表1。 2出現(xiàn)的問題及應(yīng)對措施 在d80升降系統(tǒng)安裝和調(diào)試過程中出現(xiàn)過一些問題，經(jīng)過船東、設(shè)計者、施工方和ccs等各方的努力合作，這些均得到了較好的解決和處理。 2.1劃樁腿現(xiàn)象 主要原因有：①樁腿與圍阱之間間隙小，加之樁腿焊肉較高，從一定程度上又縮小了間隙，使之容易刮傷。樁腿外表面的全部焊縫（包括環(huán)縫和縱縫，焊縫增強(qiáng)高度不應(yīng)大于3mm）打磨基本削平

8、，從一定程度上避免了因間隙過小導(dǎo)致的接觸。②上基礎(chǔ)導(dǎo)向臺耐磨板未倒角。未倒角的耐磨板上下兩尖面猶如割刀，極易刮傷樁腿。解決方案：耐磨板倒角后，過度緩和，接觸面積大，不易刮傷樁腿。③因就位方式原因，平臺在塢內(nèi)時摩擦刮蹭較為嚴(yán)重，樁靴下面墊墩時用的不是成袋的沙土，而是不易變形的木塊，從一定程度上增加了硬性摩擦，造成了刮蹭。而出塢后平臺就位于泥土里，升降時樁靴下面的泥土柔性變形，減緩了樁腿與耐磨板的摩擦。經(jīng)過打磨、倒角等一系列措施的實施，劃樁腿現(xiàn)象得以解決。 2.2齒條夾板損傷問題 在樁腿分段合攏時，因樁腿圍阱圓筒板開口自由端處與齒條夾板耐磨板焊肉相碰，導(dǎo)致耐磨板邊緣將齒條夾板劃傷。最早是在右舷

9、樁腿安裝時發(fā)現(xiàn)此問題，當(dāng)時右舷一截樁腿（重約198 ）已安裝，用400 t龍門吊把樁腿吊出后，采用削斜的辦法（將樁腿圍阱的圓筒板自由端間隙擴(kuò)大并對板邊做削斜處理）解決了此類問題。 2.3齒輪及樁齒無觀察孔及潤滑孔 因發(fā)現(xiàn)固樁架上基礎(chǔ)潤滑孔和齒輪觀察孔（觀察齒輪磨損情況），筆者提出開孔建議，每個樁腿設(shè)置6個觀察孔（帶孔蓋和密封防水），并設(shè)有維護(hù)通道和平臺。經(jīng)廠家及設(shè)計方論證強(qiáng)度足夠，終被采納。 2.4下限位傳感器報警 升降調(diào)試時右舷下限位多次報警，經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)向臺齒條上有一焊肉碰到了限位器，打磨并重新調(diào)整限位開關(guān)的位置，問題得以解決。 2.5電機(jī)發(fā)熱 升降過程中艏樁r2電機(jī)、左

10、樁r3電機(jī)及右樁r2電機(jī)過熱。原因分析：軸不正而產(chǎn)生的軸向推力，造成對剎車盤的偏磨，導(dǎo)致剎車打不開，新電機(jī)剎車間隙一般為2～2.5 mm。下降時易產(chǎn)生電機(jī)發(fā)熱現(xiàn)象，其中左樁r3有兩次升降時發(fā)熱。解決辦法：①改正軸的位置。②直接更換馬達(dá)和齒輪總成。因左樁r3電機(jī)第一次實施修正軸的位置沒有效果，筆者建議廠家采用第二種辦法解決了此問題。 2.6樁邊單樁控制裝置 樁邊控制站只能對升降電機(jī)進(jìn)行剎車操作，缺少單樁升降功能。而根據(jù)《海上移動平臺安全規(guī)則》（1992 版）和《海上移動平臺入級與建造規(guī)范》（2005年版）的要求，平臺升降裝置須具備樁側(cè)操作功能，并設(shè)有能夠停止平臺體升降系統(tǒng)工作的應(yīng)急切斷開關(guān)，

11、為此船東要求升降系統(tǒng)廠家安裝了相關(guān)配件，并實現(xiàn)了以上功能。 　　3升降操作注意事項 3.1熟悉各種故障狀態(tài) 如果處于報警和動作停止?fàn)顟B(tài)，那么在重新升降作業(yè)前必須搞清故障原因并予以排除。如果電機(jī)過熱，必須等電機(jī)冷卻下來后才能重新開始升降作業(yè)，故障詳情如表2所示。 3.2注意升船作業(yè)條件 升降平臺時，要注意風(fēng)速、波高、海流流速、允許最大可變載荷、正常升船允許單樁腿最大舉升載荷、預(yù)壓載升船允許單樁腿最大舉升載荷以及允許最大可變載荷等諸多條件的要求。要進(jìn)行載荷計算以確保平臺重量不超過平臺的升降能力，平均分配每個樁腿所承受的重量，以滿

12、足平臺在浮態(tài)下對穩(wěn)性及縱傾、橫傾的要求。 3.3確保設(shè)備完好，救生屬具齊全 平臺壓排載泵、空氣管、測深管、海底門、通海閥及各個手動閥應(yīng)保證完好無損。各艙人孔蓋、閥及海底門均開關(guān)正確，不滲漏。活動載荷固定牢固。懸臂梁、深井泵泵架、吊臂、鉆機(jī)游動系統(tǒng)、頂驅(qū)等固定可靠。救生艇起放、啟動正常，救生筏釋放裝置可靠；冬季防寒救生衣應(yīng)放在易于取用位置；其他救生用具、屬具齊全完好。 3.4保持通訊通暢，做好人員分工 平臺內(nèi)、外部通訊系統(tǒng)通暢，報務(wù)員實行24 h值班。各樁負(fù)責(zé)人做好分工，每樁安排4人負(fù)責(zé)齒輪與齒條等涂抹潤滑脂、收緊樁腿陰極保護(hù)系統(tǒng)電纜和巡回檢查。檢查樁腿間隙情況，并與中央控制室保持聯(lián)系，

13、有專人負(fù)責(zé)巡回檢查各電機(jī)溫度。 3.5制定升降應(yīng)急預(yù)案，如有異常按應(yīng)急預(yù) 案執(zhí)行 樁腿值班人員要觀察好齒輪和齒條的嚙合情況；如有異常，及時向中控室報告。當(dāng)出現(xiàn)較大的不均勻沉陷和滑移時，應(yīng)首先停止平臺的作業(yè)，升降平臺調(diào)平，但舉升載荷不得大于2 484 t×3，若超過上述數(shù)值，必須卸載，直到符合上述要求方能進(jìn)行舉升。只有在平臺處于突然刺穿地層發(fā)生較大傾斜時的緊急情況下才使用單樁緊急升降負(fù)荷3 312 t。中央控制室有專人負(fù)責(zé)，一旦平臺發(fā)生傾斜，查明原因后，通過放水降平臺高邊措施將平臺調(diào)平。在插樁壓載過程中，應(yīng)使三樁腿所承受重量均勻。當(dāng)某一樁腿插入過快時，進(jìn)行降平臺作業(yè)，以減小插樁壓力。 參考文獻(xiàn)： [1] 孫東昌,潘斌.海洋自升式移動平臺設(shè)計與研究[m].上海:上 海交通大學(xué)出版社,2008.. [2] 潘斌.移動式平臺設(shè)計[m].上海:上海交通大學(xué)出版社, 1995.