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(pán)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(tái)和番禺5-1B平臺(tái)及番禺10-2平臺(tái)。某FPSO的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)由一個(gè)單點(diǎn)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(shí)例，選用無(wú)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(jī)問(wèn)題，縮減回接作業(yè)時(shí)間。

1 電滑環(huán)的結(jié)構(gòu)及原理

滑環(huán)是FPSO單點(diǎn)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(hào)的電氣部件。滑環(huán)部件包括旋轉(zhuǎn)和靜止兩種，旋轉(zhuǎn)部件也稱(chēng)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(dòng)；靜止部件也稱(chēng)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(jì)，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(dú)立，互不干涉。而定子與轉(zhuǎn)子之間通路的形成是通過(guò)兩者間的接觸實(shí)現(xiàn)的，他們的觸點(diǎn)是整個(gè)滑環(huán)的功能部位，是整個(gè)滑環(huán)各種性能體現(xiàn)的載體。因此，必須通過(guò)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(jì)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(guò)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(lèi)信號(hào)。見(jiàn)圖1。

圖1 某STP形式單點(diǎn)滑環(huán)堆?？偝?/p>

電滑環(huán)亦稱(chēng)作導(dǎo)電滑環(huán)、集電環(huán)、電刷、換向器等，是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備間電流、數(shù)據(jù)或圖像信號(hào)及動(dòng)力傳遞的精密傳輸裝置，常用于360°無(wú)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(hào)等的機(jī)電系統(tǒng)。

2 電滑環(huán)吊裝作業(yè)

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

2.1 工程準(zhǔn)備階段

海上施工動(dòng)員主要為人員、機(jī)物料動(dòng)員。在確?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員到位的前提下，將所需施工機(jī)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(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。

1)對(duì)設(shè)施上的大型絞車(chē)進(jìn)行盤(pán)繩、運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試、剎車(chē)測(cè)試。要對(duì)絞車(chē)進(jìn)行外觀檢查和潤(rùn)滑保養(yǎng)，通過(guò)帶點(diǎn)啟動(dòng)液壓系統(tǒng)對(duì)絞車(chē)進(jìn)行空轉(zhuǎn)檢查，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中無(wú)關(guān)人員不能靠近，盤(pán)卷鋼絲繩不能靠近鋼絲繩，同時(shí)嚴(yán)格設(shè)置隔離警示區(qū)域。

2)針對(duì)關(guān)鍵器重設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)備穩(wěn)定性檢查和潤(rùn)滑保養(yǎng)，注意檢查易松動(dòng)部件、螺絲、鉤舌，掛接電動(dòng)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(dòng)作、制動(dòng)動(dòng)作。

3)進(jìn)行吊裝吊耳以及力矩臂門(mén)架復(fù)位環(huán)節(jié)。重點(diǎn)關(guān)注門(mén)吊梁上的主吊耳復(fù)探，Γ型吊架及臨時(shí)吊耳復(fù)探，見(jiàn)圖2。

圖2 艙口蓋Γ型吊架工作現(xiàn)場(chǎng)

2.2 工程實(shí)施階段

電滑環(huán)是利用單軌門(mén)吊梁進(jìn)行翻身作業(yè)，明確吊裝高度，有效利用現(xiàn)場(chǎng)門(mén)吊梁對(duì)船甲板的凈高，對(duì)電滑環(huán)翻身作業(yè)的安全很重要。

1)對(duì)設(shè)施的艙口蓋進(jìn)行吊裝作業(yè)，吊裝利用Γ型梁及臨時(shí)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(dòng)，頂塊與艙口蓋圍堰利用螺栓連接固定，同時(shí)，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(shí)防護(hù)欄桿。

2)對(duì)公用和光纖滑環(huán)進(jìn)行移位吊裝，在拖輪將油船定位的狀態(tài)下，拆除驅(qū)動(dòng)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(gè)吊環(huán)螺釘用于吊裝使用，電動(dòng)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(shí)的固定支座等支撐結(jié)構(gòu)。利用吊索具掛接，在臨時(shí)支座筋板對(duì)稱(chēng)上掛卸扣。使用絞車(chē)、電動(dòng)葫蘆、手拉葫蘆等裝置將臨時(shí)固定裝置放于油船甲板上，并轉(zhuǎn)運(yùn)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(duì)船體靜止。同時(shí)，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(jìn)行電滑環(huán)堆棧的安裝工作。利用電動(dòng)葫蘆等工具配套索具掛接電滑環(huán)頂部吊耳，操作單點(diǎn)絞車(chē)或者其他液壓提升裝置吊繩懸掛電滑環(huán)。同時(shí)下放電動(dòng)葫蘆，待電滑環(huán)處于垂直狀態(tài)，直到絞車(chē)鋼絲繩完全受力時(shí)，解除吊點(diǎn)的吊索具。

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

3)進(jìn)行上部其余功能滑環(huán)的回裝。使用電動(dòng)葫蘆將懸掛在螺旋樓梯護(hù)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(jìn)行電滑環(huán)系統(tǒng)的電纜回裝工作。完成電滑進(jìn)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(duì)電纜主導(dǎo)體進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓按《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB 50150》要求并考慮業(yè)主要求，在耐壓過(guò)程中無(wú)擊穿、無(wú)閃爍。絕緣測(cè)試完成后，接地放電。

3 電滑環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)

電滑環(huán)自FPSO左舷吊裝區(qū)卸船后需將其轉(zhuǎn)運(yùn)至船艏艙口蓋區(qū)域，所選擇的轉(zhuǎn)運(yùn)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(yùn)作業(yè)中清除?；h(huán)的轉(zhuǎn)運(yùn)路徑長(zhǎng)達(dá)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(yùn)的過(guò)程中更加安全、順暢，使用了1臺(tái)低地盤(pán)轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)。在轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)平底板下安裝呈6×10排列減震式萬(wàn)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(yùn)載電滑環(huán)時(shí)的總高度為2.46 m，滿足運(yùn)輸路徑中管廊限高2.5 m的要求；當(dāng)運(yùn)輸電滑環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)對(duì)地壓力為27 kPa，滿足船甲板最大承載力3 kPa的要求,見(jiàn)圖3。

圖3 電滑環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)裝置實(shí)物及工作現(xiàn)場(chǎng)

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

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

3)進(jìn)行電滑環(huán)堆棧的轉(zhuǎn)運(yùn)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(diǎn)電滑環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至預(yù)定位置的過(guò)程中，需進(jìn)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(chǎng)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(yùn)路線下方多為儲(chǔ)油罐區(qū)域，因此嚴(yán)禁焊接臨時(shí)錨固吊耳，盡量利用周邊管、電氣或儀表支架設(shè)置錨固點(diǎn)。

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(diǎn)回接作業(yè)。在整個(gè)回接作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)設(shè)施環(huán)境的風(fēng)浪流條件，同時(shí)在完成單點(diǎn)回接作業(yè)后，需進(jìn)行單點(diǎn)的回接后的轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行恢復(fù)作業(yè)。

1)進(jìn)行單點(diǎn)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(jī)、絞車(chē)、索具等符合吊裝方案的要求，證書(shū)齊全、有效。同時(shí)，需對(duì)油船左舷吊機(jī)進(jìn)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?chē)臋跅U。

3)完成壓載艙透氣口蓋帽、電纜支架、管廊立柱、油艙測(cè)量孔及左船舷側(cè)對(duì)欄桿的恢復(fù)。將兩個(gè)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(shí)，上端部采用焊接的方式與橫梁連接，下端部因不能進(jìn)行動(dòng)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(shù)脂，以保護(hù)下端部不被腐蝕。因阻礙電滑環(huán)吊運(yùn)，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(jìn)行打磨刷漆作業(yè)。

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

5 結(jié)論

采用在線更換單點(diǎn)故障滑環(huán)的方案可行。

1)大型絞車(chē)進(jìn)行盤(pán)繩、運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試、剎車(chē)測(cè)試，關(guān)注門(mén)吊梁上的主吊耳復(fù)探，Γ型吊架及臨時(shí)吊耳復(fù)探在整體作業(yè)施工前要重點(diǎn)關(guān)注，提高作業(yè)過(guò)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(shí)間。

3)STP形式單點(diǎn)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(duì)類(lèi)似的維修作業(yè)有參考意義。