楊風(fēng)艷，呂 超，單吉華，樊祥濱，李國(guó)偉

(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

隨著油氣資源開(kāi)發(fā)逐步向深水化、深海領(lǐng)域進(jìn)軍，需要建造大型的海洋石油平臺(tái)和導(dǎo)管架并配備相應(yīng)的油氣處理設(shè)施用以油氣開(kāi)采和處理，以便于適應(yīng)復(fù)雜的海洋環(huán)境。萬(wàn)噸級(jí)大型結(jié)構(gòu)物拖拉裝船作業(yè)是海洋工程項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中最重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，關(guān)系到海上安裝工作能否趕上適合的氣候窗，其能否順利實(shí)施的關(guān)鍵因素是拖拉作業(yè)鋼絞線的敷設(shè)效率。

目前，該項(xiàng)工作的實(shí)施在國(guó)內(nèi)外都是依靠增加人力手拉肩扛來(lái)完成，人力勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工效率低、人力分布密集，容易引發(fā)人身傷害事故，尤其隨著項(xiàng)目單體從幾百噸、幾千噸到現(xiàn)在的幾萬(wàn)噸，其施工故障的提升更是整個(gè)行業(yè)面臨的施工技術(shù)難題。

針對(duì)該問(wèn)題，本文創(chuàng)造性地使用滑輪組配合卷?yè)P(yáng)機(jī)作為機(jī)械敷設(shè)鋼絞線穩(wěn)定的動(dòng)力來(lái)源，數(shù)個(gè)單柄滑輪分別設(shè)置在DEADMEN和PULLING LUG上，通過(guò)纏繞在卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒、滑輪組及單柄滑輪上兩端插編連接的鋼絲繩形成傳輸回路。不再需要人力拖拉鋼絞線，節(jié)約大量人力，提高施工效率；操作簡(jiǎn)單，靈活多樣，能夠完成多種分布形式的鋼絞線敷設(shè)，實(shí)現(xiàn)多根鋼絞線同時(shí)傳輸；利用場(chǎng)地現(xiàn)有資源制造多種實(shí)用裝置，方便快捷，一次性解決了以后所有項(xiàng)目的鋼絞線敷設(shè)問(wèn)題。

1 鋼絞線敷設(shè)系統(tǒng)特點(diǎn)

1.1 機(jī)械替代人力完成鋼絞線敷設(shè)

采用人力拖拉鋼絞線，勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工效率低、人力分布密集，延長(zhǎng)項(xiàng)目工期。使用鋼絞線敷設(shè)系統(tǒng)，不再需要短時(shí)間內(nèi)投入太多人力，每根鋼絞線需要1～3人便可完成敷設(shè)，所用鋼絞線使用機(jī)械拖拉，人力勞動(dòng)強(qiáng)度降低，施工效率提高，人力分布合理，縮短項(xiàng)目工期。

1.2 實(shí)現(xiàn)多根鋼絞線同時(shí)傳輸

人力拖拉鋼絞線時(shí)，每隔約1 m的距離站一人，慢慢向前拖拽，需要幾十人站成1列用雙手將鋼絞線從初始位置處拖拽至預(yù)定位置，一次只能拖拽1根鋼絞線，不僅傳輸效率較低，耗費(fèi)大量的人力、物力，而且，當(dāng)項(xiàng)目工期緊張時(shí)，需要白天黑夜連續(xù)地在碼頭前沿或建造場(chǎng)地作業(yè)，增加作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。使用鋼絞線敷設(shè)系統(tǒng)，能夠在鋼絞線傳輸回路上同時(shí)接入3～5根鋼絞線，實(shí)現(xiàn)多根鋼絞線同時(shí)傳輸。

1.3 完成任何分布方式的鋼絞線敷設(shè)

不同的項(xiàng)目，鋼絞線分布方式各不相同，主要分布方式包括：所有鋼絞線分布在同一個(gè)水平面內(nèi)和所有的鋼絞線分布在兩個(gè)不同的水平面內(nèi)2種情況。根據(jù)鋼絞線分布方式不同，鋼絞線敷設(shè)時(shí)的傳輸回路分為縱向傳輸回路和橫向傳輸回路，當(dāng)鋼絞線分層時(shí)，采用縱向傳輸回路；當(dāng)鋼絞線在同一個(gè)水平面內(nèi)時(shí)，采用橫向傳輸回路。

1.4 完全釋放鋼絞線運(yùn)輸時(shí)的彎曲扭力

鋼絞線采用成盤(pán)的方法運(yùn)輸，運(yùn)輸時(shí)鋼絞線成盤(pán)旋狀態(tài)。而在使用時(shí)需要鋼絞線成直線狀態(tài)，人力拖拉敷設(shè)鋼絞線時(shí)，由于手握鋼絞線，不同人的力量大小不同，行走速度不同，不能完全破解鋼絞線的彎曲扭力。鋼絞線敷設(shè)系統(tǒng)采用在物件傳輸快速鎖緊裝置與單向自鎖裝置之間連接一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)環(huán)，在鋼絞線傳輸?shù)倪^(guò)程中，鋼絞自身的彎曲扭力迫使轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)，從而釋放出自身的彎曲扭力。

1.5 快速完成鋼絞線與傳輸回路的連接和分離

自主設(shè)計(jì)了物件傳輸快速鎖緊裝置和單向自鎖裝置來(lái)完成鋼絞線和傳輸回路的快速連接和拆除，自動(dòng)鎖緊、拆卸方便、輕巧好用、使用簡(jiǎn)單、安全可靠，并可以反復(fù)使用，避免鉚接或是綁扎等作業(yè)，節(jié)省人工時(shí)，耐磨能力強(qiáng)，使用過(guò)程中幾乎沒(méi)有磨損，保證整個(gè)系統(tǒng)高效安全運(yùn)行。

2 鋼絞線敷設(shè)系統(tǒng)原理

2.1 鋼絞線傳輸回路

拖拉大型結(jié)構(gòu)物所用的鋼絞線，分布形式包括同一水平面內(nèi)單層分布方式和不同水平面內(nèi)雙層分布方式。鋼絞線敷設(shè)系統(tǒng)可完成各種分布形式的鋼絞線敷設(shè)工作，且操作簡(jiǎn)單，靈活多樣。傳輸回路是整個(gè)敷設(shè)系統(tǒng)的核心，是鋼絞線傳輸時(shí)行走的“路”，既能實(shí)現(xiàn)同一水平面內(nèi)鋼絞線的傳輸，又能實(shí)現(xiàn)不同水平面內(nèi)鋼絞線的傳輸。

使用縱向傳輸回路傳輸下層鋼絞線時(shí)，使卷?yè)P(yáng)機(jī)正轉(zhuǎn)，從而傳輸回路下面的鋼絲繩向終點(diǎn)走，上面的鋼絲繩向起點(diǎn)走，形成回路把下層鋼絞線傳輸?shù)轿?。?dāng)下層的鋼絞線傳輸完成后，通過(guò)反轉(zhuǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)，傳輸回路上面的鋼絲繩向終點(diǎn)走，下面的鋼絲繩向起點(diǎn)走，形成回路把上層的鋼絞線傳輸?shù)轿弧?/p>

使用橫向傳輸回路傳輸右側(cè)鋼絞線時(shí)，使卷?yè)P(yáng)機(jī)正轉(zhuǎn)，從而傳輸回路右側(cè)的鋼絲繩向終點(diǎn)走，左側(cè)的鋼絲繩向起點(diǎn)走，形成回路把右側(cè)鋼絞線傳輸?shù)轿弧．?dāng)右側(cè)的鋼絞線傳輸完成后，通過(guò)反轉(zhuǎn)卷?yè)P(yáng)機(jī)，傳輸回路左側(cè)的鋼絲繩向終點(diǎn)走，右側(cè)的鋼絲繩向起點(diǎn)走，形成回路把左側(cè)的鋼絞線傳輸?shù)轿弧?/p>

2.2 單柄滑輪固定點(diǎn)布置原則

單柄滑輪需要連接到具有足夠強(qiáng)度的固定點(diǎn)上，固定點(diǎn)可以是現(xiàn)場(chǎng)已有的結(jié)構(gòu)物也可以設(shè)計(jì)新的結(jié)構(gòu)物，但是單柄滑輪的安裝方向和位置必須能夠形成縱向和橫向傳輸回路。傳輸回路由1根鋼絲繩兩頭插編連接形成閉合回路，鋼絲繩依次繞過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒、滑輪組和單柄滑輪。整個(gè)傳輸回路安裝并調(diào)試完成后方可用來(lái)拖拉鋼絞線。

2.3 卷?yè)P(yáng)機(jī)穩(wěn)定動(dòng)力輸出

在卷?yè)P(yáng)機(jī)前連接1個(gè)滑輪組，形成傳輸回路的鋼絲繩多次纏繞在卷?yè)P(yáng)機(jī)滾筒和滑輪組之間，增大鋼絲繩與滾筒之間的摩擦力，鋼絲繩和滾筒之間不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，增大卷?yè)P(yáng)機(jī)輸出的動(dòng)力，卷?yè)P(yáng)機(jī)的動(dòng)力能最大程度的傳輸出去。將卷?yè)P(yáng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)功能、連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)功能應(yīng)用到敷設(shè)系統(tǒng)中，使卷?yè)P(yáng)機(jī)的動(dòng)力穩(wěn)定、持續(xù)的輸送到敷設(shè)系統(tǒng)。通過(guò)卷?yè)P(yáng)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的鋼絞線同一水平層和分層傳輸。當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)開(kāi)動(dòng)之后，每股鋼絲繩都在自己的軌道上有條不紊的運(yùn)行，相互之間沒(méi)有干擾，動(dòng)力輸出安全穩(wěn)定。卷煙機(jī)穩(wěn)定的動(dòng)力輸出連接詳見(jiàn)圖1。

圖1 卷?yè)P(yáng)機(jī)穩(wěn)定的動(dòng)力輸出連接示意圖

2.4 物件傳輸快速鎖緊技術(shù)

2.4.1 物件傳輸快速鎖緊裝置

物件傳輸快速鎖緊裝置是適用鋼絞線傳輸回路拖拽的工具，可以克服傳統(tǒng)工藝的諸多不足，實(shí)現(xiàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩與被拖拽物的快速連接和拆除，實(shí)現(xiàn)鋼絞線的機(jī)械拖拉，實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，減少施工人力。適用鋼絲繩與拖拽物的快速連接和解除，實(shí)現(xiàn)機(jī)械作業(yè)，節(jié)省人力；能夠避免鉚接或是綁扎等作業(yè)，節(jié)省時(shí)間；適用鋼絲繩與拖拽物的快速連接和解除，降低拖拉成本，操作簡(jiǎn)便，節(jié)省拖拉時(shí)間。

2.4.2 物件傳輸快速鎖緊裝置構(gòu)造

如圖2所示，物件傳輸快速鎖緊裝置主要由半圓形凹槽、圓形擋板和月牙形構(gòu)件3部分構(gòu)成。半圓形凹槽內(nèi)徑略大于傳輸回路鋼絲繩直徑，能夠輕松接入傳輸回路，且不易脫落。圓形擋板的軸銷和半圓形凹槽焊接固定，提供月牙形構(gòu)件旋轉(zhuǎn)所需要的轉(zhuǎn)軸。月牙形構(gòu)件下面重、上面輕、重心偏下，當(dāng)物件傳輸快速鎖緊裝置卡入傳輸回路時(shí)，月牙形構(gòu)件借助自重力自動(dòng)下垂，上半部分和鋼絞線卡住，不易脫落。當(dāng)整個(gè)裝置和傳輸回路連接后，鋼絞線對(duì)月牙形構(gòu)件產(chǎn)生反方向的拉力，整個(gè)裝置將和傳輸回路牢牢的抱死，實(shí)現(xiàn)將鋼絞線快速接入傳輸回路的目的。月牙形構(gòu)件上半部分開(kāi)有小凹槽，用來(lái)增大摩擦力，整個(gè)裝置在使用時(shí)不會(huì)和鋼絞線之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。

圖2 物件傳輸快速鎖緊裝置構(gòu)造示意圖

2.5 鋼絞線敷設(shè)

使用自制裝置將鋼絞線快速連接到傳輸回路后，隨著傳輸回路不斷循環(huán)運(yùn)動(dòng)，被拖拉的鋼絞線將緩緩向前；由于PULLING LUG和DEADMEN之間有數(shù)百米距離，傳輸回路中間大部分區(qū)域和已經(jīng)敷設(shè)好的腳手架踏板接觸，自制裝置隨著鋼絞線傳輸回路慢慢向前移動(dòng)時(shí)，為避免自制裝置和腳手架踏板之間過(guò)大的摩擦力以及可能發(fā)生的兩者卡住影響傳輸穩(wěn)定運(yùn)行的情況發(fā)生，在傳輸快速鎖緊裝置上栓一根繩子，由1～3人力輕輕向上提完成鋼絞線的敷設(shè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)鋼絞線敷設(shè)系統(tǒng)原理、卷?yè)P(yáng)機(jī)穩(wěn)定動(dòng)力輸出、物件傳輸性鎖緊及鋼絞線敷設(shè)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。萬(wàn)噸級(jí)海洋結(jié)構(gòu)物拖拉裝船施工工藝，已廣泛的應(yīng)用到荔灣3-1導(dǎo)管架、荔灣3-1組塊、陸豐7-2組塊、渤中35-2組塊、墾利3-2組塊、惠州25-8導(dǎo)管等項(xiàng)目中，不僅便于提前做好施工計(jì)劃、設(shè)備和材料的準(zhǔn)備，而且在保證安全和質(zhì)量的同時(shí)，縮短了鋼絞線敷設(shè)時(shí)間，極大地減少了人力投入，縮短了裝船工期，減少了駁船待泊時(shí)間，降低了施工成本，經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益顯著。