徐志源(湛江南海西部石油勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣東 湛江 524057)

0 引言

海上石油平臺設(shè)備安裝工作非常重要。在平臺建造過程中，由于各方面的原因，設(shè)備安裝會(huì)遇到許多問題，如果不能有效解決，必然會(huì)增加成本，影響工程進(jìn)度、質(zhì)量和安全，甚至影響到操作和維修保養(yǎng)。本文通過歸納、總結(jié)海上石油平臺設(shè)備安裝經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)項(xiàng)目做借鑒和參考，以便創(chuàng)造良好的效益。

1 海上石油平臺項(xiàng)目設(shè)備安裝特點(diǎn)

海上平臺設(shè)備種類多，涉及界面多，安裝工作需要由多個(gè)專業(yè)人員共同完成，安裝工序多。海洋平臺設(shè)備安裝工序，一般為先安裝設(shè)備本體；焊接固定后，再連接管線，同時(shí)連接電纜和接線；最后進(jìn)行設(shè)備的單機(jī)調(diào)試工作。海上石油平臺設(shè)備安裝具體特點(diǎn)如下：

(1)海上石油平臺設(shè)備種類和數(shù)量多，按系統(tǒng)分為工藝設(shè)備和公用設(shè)備。工藝系統(tǒng)設(shè)備可細(xì)分為油處理系統(tǒng)設(shè)備、天然氣處理系統(tǒng)設(shè)備、生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)設(shè)備等；公用系統(tǒng)設(shè)備主要有電站設(shè)備、熱站設(shè)備、儀表風(fēng)/壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備、海水系統(tǒng)設(shè)備、淡水系統(tǒng)設(shè)備、生活污水處理系統(tǒng)設(shè)備、柴油系統(tǒng)設(shè)備、HVAC系統(tǒng)設(shè)備等。按照設(shè)備的特性分有容器類、泵類、壓縮機(jī)、原動(dòng)機(jī)、鍋爐、換熱器、吊機(jī)、鉆修機(jī)設(shè)備以及其他設(shè)備。

(2)設(shè)備涉及界面多。海洋平臺設(shè)備從采辦到安裝涉及到設(shè)計(jì)方、業(yè)主、建造方、操作者、供貨廠商等。

(3)海洋平臺建造按照項(xiàng)目管理分工，一般分為結(jié)構(gòu)、管線、電氣儀表、機(jī)械、暖通、安全、舾裝和防腐等專業(yè)。設(shè)備安裝工作往往需要幾個(gè)專業(yè)人員共同完成。

(4)設(shè)備安裝的一般工序：設(shè)備開箱檢驗(yàn)、配件清點(diǎn)、編制設(shè)備安裝圖、劃線、底座(支架)預(yù)制、底座焊接、設(shè)備安裝、配件安裝、電氣接線、接管和設(shè)備調(diào)試。

2 設(shè)備安裝過程分析

海洋平臺建造是一項(xiàng)復(fù)雜、綜合性的大型項(xiàng)目，需要多工種協(xié)作。根據(jù)設(shè)備安裝過程，分析設(shè)備安裝的重點(diǎn)和難點(diǎn)，歸納起來主要有3種類型。

2.1 設(shè)備安裝位置空間有限

海上石油平臺用于海上鉆采作業(yè)、石油及天然氣處理輸送以及作業(yè)人員生活等，考慮海上吊裝和成本等方面，總體空間不大，而平臺上面有各種各樣的設(shè)備、工藝管線系統(tǒng)、安全消防設(shè)施、支撐結(jié)構(gòu)等，導(dǎo)致設(shè)備安裝位置和維修空間有限。

在做設(shè)備安裝設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要考慮6個(gè)方面：

(1)設(shè)備位置是否安裝要求，有沒有空間進(jìn)行焊接固定；

(2)設(shè)備安裝位置有沒有足夠的位置制作支撐結(jié)構(gòu)和吊架；

(3)設(shè)備安裝時(shí)，在移動(dòng)路徑上面，是否有足夠的空間；

(4)設(shè)備主體安裝后，是否有位置安裝配件；

(5)安裝位置是否滿足連接管線和電纜的要求；

(6)安裝后是否方便操作，滿足維修保養(yǎng)的要求。

如果在安裝設(shè)計(jì)時(shí)，沒有考慮到上述環(huán)節(jié)，可能會(huì)造成返工，主要有以下7個(gè)方面：

(1)安裝位置過窄，施工人員無法進(jìn)去焊接，或者只能焊接一部分，不能完全封閉設(shè)備，使得設(shè)備和周圍結(jié)構(gòu)容易受腐蝕；

(2)由于位置不夠，支撐梁之間挨得太近，無法焊接，只能改變梁的尺寸或位置；

(3)設(shè)備安裝時(shí)，如果需要側(cè)裝，拖拉移動(dòng)到安裝位置，就得提前做好方案，指出在移動(dòng)路線上，哪些結(jié)構(gòu)、管線及支架先不安裝；

(4)設(shè)備位置不夠，配件裝不上去，需要修改周圍結(jié)構(gòu)；

(5)連接管線位置不夠，影響管線流體，從而影響到設(shè)備運(yùn)行；

(6)連接電纜位置不夠，會(huì)使得電纜扭曲，不利于電纜壽命，也不夠美觀；

(7)操作和維護(hù)不方便，拆除部件沒有空間和通過路徑等。

如何能更充分利用平臺的空間，在做設(shè)備安裝設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常需要考慮。首先，在平臺總體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)設(shè)備特性和操作要求，布置主要設(shè)備；其次，在對每臺設(shè)備進(jìn)行布置時(shí)候，考慮空間位置、設(shè)備尺寸以及設(shè)備配件的安裝；最后在采辦設(shè)備時(shí)，優(yōu)化設(shè)備，盡量減少設(shè)備尺寸。

2.2 設(shè)備在安裝過程中與其他物體位置干涉

平臺上面設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備中還有控制箱等。與設(shè)備干涉主要是平臺結(jié)構(gòu)、電纜托盤、管線以及設(shè)備之間，產(chǎn)生的主要原因，第一是設(shè)備圖紙有誤或者不完整，在設(shè)計(jì)模型中未能反映出來；第二是平臺各專業(yè)一些小的安裝件，沒有設(shè)計(jì)在整體模型中，僅在各自的安裝設(shè)計(jì)圖中，在實(shí)際安裝后才發(fā)現(xiàn)。解決的措施主要是廠家提供滿足施工要求的圖紙，設(shè)計(jì)上完善三維模型并加強(qiáng)審查。

2.3 設(shè)備的接口和界面多

海洋石油平臺設(shè)備種類多，不同的生產(chǎn)廠家，有進(jìn)口設(shè)備，也有國產(chǎn)設(shè)備，設(shè)備之間的界面和接口很多。在建造過程中，安裝設(shè)備也分成多個(gè)工序，設(shè)備安裝后，要連接管道系統(tǒng)，以及連接電纜，因此，要分清楚設(shè)備之間的界面。主要有：

(1)設(shè)備管口位置、規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)。例如鉆機(jī)泥漿泵與灌注泵之間的管口，它們之間距離近，位置窄，如果沒有預(yù)先考慮灌注泵管口標(biāo)高，會(huì)造成管線根本無法連接；

(2)設(shè)備之間的界面。各設(shè)備之間的控制、反饋、保護(hù)等信號以及所需要安裝的元件，都需要明確。

3 設(shè)備安裝優(yōu)化及應(yīng)用

隨著海上石油平臺數(shù)量的增多，建造技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善，有很多經(jīng)驗(yàn)值得總結(jié)。通過應(yīng)用這些經(jīng)驗(yàn)，在項(xiàng)目建造過程中，可以減少現(xiàn)場修改工作量，在項(xiàng)目投產(chǎn)后，也有利于現(xiàn)場操作和維護(hù)保養(yǎng)。

(1)根據(jù)安裝和使用要求，選擇和改進(jìn)設(shè)備，減小設(shè)備尺寸。例如，以往模塊鉆機(jī)上面使用的轉(zhuǎn)盤都是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于目前模塊鉆機(jī)都配備頂驅(qū)，轉(zhuǎn)盤使用率減少，因此用液壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤代替電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤。相比于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤，液壓轉(zhuǎn)盤有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是液壓馬達(dá)體積比電機(jī)小，中間還不需要減速機(jī)，節(jié)省空間；二是液壓轉(zhuǎn)盤無電機(jī)，不需要風(fēng)機(jī)冷卻。電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤需要風(fēng)機(jī)冷卻電機(jī)，由于鉆臺為危險(xiǎn)區(qū)域，需要將風(fēng)機(jī)裝到安全區(qū)域，用風(fēng)管與電機(jī)連接。鉆臺底部有很多管線和電纜橋架，經(jīng)常出現(xiàn)和風(fēng)管位置沖突的情況出現(xiàn)，從而引起了修改。并且風(fēng)機(jī)安裝位置懸空，不方便維修。使用液壓轉(zhuǎn)盤后，可以節(jié)省空間，更加方面布置管線。

(2)將設(shè)備集成一起，可以充分利用空間。目前鉆機(jī)自動(dòng)化程度越來越高，使用電液氣自動(dòng)化控制的產(chǎn)品也越來越多，如鉆臺面上的自動(dòng)排管裝置、鐵鉆工、液壓大鉗、液壓轉(zhuǎn)盤、液壓滑移系統(tǒng)等。將這些液壓設(shè)備的液壓源統(tǒng)一由綜合液壓站提供，能夠很好地節(jié)省空間。但將液壓站綜合起來后，液壓油的溫度也有可能會(huì)升高，對液壓系統(tǒng)壽命產(chǎn)生很大影響。產(chǎn)生的原因，由于各個(gè)用戶并不同時(shí)使用，當(dāng)需要的排量小時(shí)，液壓泵回流多，使得液壓油溫度升高。另外，由于液壓轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)為使用中位不泄壓的閥，而切換液壓大鉗使用了中位泄壓的閥，使得油不斷泄壓，從而使得液壓站的油溫升高。在設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，如果多個(gè)系統(tǒng)用戶，而各用戶流量不同時(shí)，考慮用多臺小排量液壓泵，代替大排量液壓泵，并且做好各系統(tǒng)之間的隔離，減少多余流量泄放，避免油溫升高。例如，一般鉆機(jī)液壓站使用兩臺75 kW的液壓泵，單臺泵設(shè)計(jì)流量為260 L/min，液壓轉(zhuǎn)盤需要的流量大約為260 L/min，而液壓大鉗、滑移系統(tǒng)的流量大約在100 L/min左右。液壓轉(zhuǎn)盤需要的流量較大，而使用率低，其他機(jī)具所需流量較小，回流的液壓油多，造成油溫升高。如果將液壓站改為3臺45 kW液壓泵，設(shè)計(jì)排量130 L/min。在不同工況下，可以根據(jù)流量，選擇開啟泵的數(shù)量，使用轉(zhuǎn)盤時(shí)，啟動(dòng)兩臺泵，平時(shí)使用其他機(jī)具時(shí)只開1臺泵。這樣不僅可以降低液壓油溫度，還可以達(dá)到節(jié)能減排目的。根據(jù)使用情況，進(jìn)行如下控制：主液壓站平時(shí)只用1臺泵，剩余2臺備用，不允許隨便開2臺泵，但是可以隨便切換3臺泵；在使用轉(zhuǎn)盤的情況下，允許隨意選擇啟動(dòng)其中的2臺泵；任何情況下都不允許同時(shí)啟動(dòng)3臺泵。

(3)鉆機(jī)的倒繩機(jī)和鉆井大繩布置。鉆機(jī)上面的鉆井大繩連接絞車、天車、游車，倒繩機(jī)用于儲存鉆井大繩以及轉(zhuǎn)動(dòng)釋放鋼絲繩。很多鉆機(jī)的倒繩機(jī)布置在井架開口前，鉆井大繩從倒繩機(jī)到井架底部死繩固定器、絞車，再到天車和游車，繞了一大圈。在每次換繩都需要很多人拉。而把倒繩機(jī)布置在井架后面，鉆井大繩可以直接從甲板面到絞車及上到井架，減少了路程和轉(zhuǎn)彎，能夠節(jié)省人力。

(4)安裝螺旋輸送器。在鉆井作業(yè)中，螺旋輸送器將振動(dòng)篩出口的巖屑輸送到巖屑排放槽。由于螺旋輸送器往往在鉆井過程中安裝，因此，鉆機(jī)建造時(shí)沒有考慮螺旋輸送器的安裝高度，位置跟振動(dòng)篩同一水平面，而振動(dòng)篩巖屑出口比螺旋輸送器低，巖屑排不到輸送器中。在平臺建造好以后，很難再將整個(gè)甲板結(jié)構(gòu)修改，來降低輸送器的安裝高度。最后解決的辦法是在螺旋輸送器側(cè)面開口，使得振動(dòng)篩篩出的巖屑能排到螺旋輸送器。最好的改進(jìn)措施，是在平臺建造時(shí)，就將振動(dòng)篩處甲板升高，讓螺旋輸送器和振動(dòng)篩之間的高差滿足要求。

(5)發(fā)電機(jī)安裝設(shè)計(jì)。發(fā)電機(jī)的安裝須考慮散熱，在發(fā)電機(jī)調(diào)試過程中，常出現(xiàn)發(fā)電機(jī)溫度高報(bào)警停機(jī)的情況。海上的發(fā)電機(jī)一般都是海水冷卻，機(jī)房使用大風(fēng)量的風(fēng)機(jī)散熱。如果發(fā)電機(jī)機(jī)組沒有采用海水冷卻，而用百葉窗散熱，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量不要在百葉窗外太近距離有設(shè)備或者結(jié)構(gòu)障礙物，否則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組散熱受阻。由于平臺空間小，發(fā)電機(jī)的排煙管走向不合理，短距離連續(xù)轉(zhuǎn)彎，使得煙氣排泄不順暢，也會(huì)讓發(fā)電機(jī)溫度升高。在安裝發(fā)電機(jī)過程中，要注意發(fā)電機(jī)排煙管支架的設(shè)置。由于排煙管溫度高而熱脹冷縮，因此在排煙管上面都會(huì)安裝膨脹節(jié)。如果支架設(shè)置不合理，會(huì)使煙管出口的膨脹節(jié)過度壓縮，還可能將結(jié)構(gòu)框架拉變形。

(6)平臺上面的空調(diào)是人員居住和保持設(shè)備儀表溫度的重要設(shè)備，在對于平臺非常重要，而且需要經(jīng)常維修保養(yǎng)。在平臺總體設(shè)計(jì)的時(shí)候，未考慮空調(diào)機(jī)的安裝和維修空間，或者廠家空調(diào)實(shí)際尺寸大等原因，使得空調(diào)室外機(jī)緊挨著欄桿，造成維修困難?？照{(diào)室外機(jī)損壞，需要更換部件，一般都需要有300 mm的空間。因此在設(shè)計(jì)空調(diào)安裝位置的過程中，應(yīng)該留下300 mm的維修空間，方便后續(xù)平臺的維修保養(yǎng)工作。在安裝空調(diào)時(shí)，需考慮制冷劑銅管的走向，特別在配電房，盡量能避開直接從配電柜上方穿過，同時(shí)做好空調(diào)銅管的保溫，避免冷凝水滴落在配電柜上。在平臺排水設(shè)計(jì)時(shí)，也要考慮空調(diào)排水。有的項(xiàng)目沒有提前考慮，安裝空調(diào)后，發(fā)現(xiàn)排水管只能排到房外過道，造成過道總是有水，存在安全隱患。應(yīng)該將地漏設(shè)置在合理位置，方便將空調(diào)冷凝水引到地漏。在安裝過程中，如果空調(diào)排水管和開孔過高，會(huì)使得空調(diào)水排不出去，特別是電控間的空調(diào)，還會(huì)導(dǎo)致空調(diào)水泡電控柜，存在重大安全隱患。如果在項(xiàng)目中，使用海水冷卻空調(diào)，還需要注意海水的流量和壓力，能否滿足空調(diào)的冷卻。如果空調(diào)所在層位置比較高，平臺供應(yīng)海水不正常時(shí)，空調(diào)就無法使用，影響到配電間的設(shè)備。

4 結(jié)語

綜上所述，通過熟知海洋石油平臺設(shè)備安裝特點(diǎn)，在海洋石油平臺建造項(xiàng)目的實(shí)踐過程中，歸納出現(xiàn)的一些問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，再應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)備安裝項(xiàng)目之中。通過這樣的過程，不僅可以避免現(xiàn)場返工，節(jié)省人力物力；還可以提高安裝質(zhì)量，方便操作和維護(hù)保養(yǎng)；最后，也有利于改進(jìn)設(shè)備。