鉆井平臺上閥門、濾器和傳感器的物料運輸方案研究

薛風光，任軼麗，邢治濤，楊忠華，趙洋洋

（煙臺中集來福士海洋工程有限公司，山東煙臺 264000）

鉆井平臺上閥門、濾器和傳感器的物料運輸方案研究

薛風光，任軼麗，邢治濤，楊忠華，趙洋洋

（煙臺中集來福士海洋工程有限公司，山東煙臺 264000）

在挪威北海作業的鉆井平臺上，物料運輸方案是HSE分析不可缺少的一部分。而平臺上閥門、濾器和傳感器的運輸方案作為一個關鍵的HSE意見，被平臺操作者提出。眾所周知，船舶/平臺上有大量的閥門、濾器和傳感器，而他們的物料運輸方案不像大件（如馬達等），大都沒有進行過詳細的考慮。針對此問題進行了詳細說明和解釋，并對其在平臺上浮筒、立柱和甲板盒等不同部分的物料運輸方案展開了分析。

物料運輸；鉆井平臺；HSE；挪威北海；浮筒；立柱；甲板盒

0 引言

挪威現為西歐最大產油國、世界第三大石油出口國，近海石油工業已成為國民經濟重要支柱。挪威北海是世界上惡劣海況的海域之一，那里儲存著大量的油氣資源。隨著挪威對海事法律法規的完善，挪威對在該海域作業的船舶和平臺有著越來越嚴格的要求，這些要求最終形成法律、法規和規范（PSA， NMA和NORSOK等），來指導船舶/平臺的設計、作業和操作。

在挪威北海作業的鉆井平臺上，物料運輸（Material Handling，MH）是HSE分析不可缺少的一部分，它也是NORSOK R-002規范［1］中的核心部分。在船舶/平臺上，物料運輸方案一般都會涉及到馬達和經常拆卸的大型設備［2］，而船舶/平臺上大量的閥門、濾器和傳感器相對重量較輕，且容易觸及，因此很少被考慮。但是規范NORSOK R-002要求大于25kg的設備都要有物料運輸方案，因此它們的吊裝和運輸方案在物料運輸分析（material handling study）時作為一個重要的部分不能被忽略。

本文基于中集來福士船廠在建項目 North Dragon半潛平臺對閥門、濾器和傳感器的物料運輸方案進行了深入的分析。對于它們在平臺上的物料運輸要求，提出了如表1所示的幾個意見。

表1 平臺上閥門、濾器和傳感器的物料運輸意見

本文在進行閥門、濾器和傳感器運輸方案的同時，引入國際石油和天然氣生產商協會（International Association of Oil & Gas Producers ，OGP）的風險評估數據庫中的過程泄漏頻率［3］（Process release frequencies）來對閥門和濾器由于損壞導致泄漏的數量進行評估和計算。

1 引用規范和標準

1.1 NORSOK R-002

挪威NORSOK規范中R-002部分，對平臺上設備的物料運輸方案提出了明確和嚴格的要求，其中表B.1列出了物料運輸方案的通用要求，如表2所示。

表2 物料運輸要求

1.2 OGP - Process release frequencies

本文基于OGP - Process release frequencies中的表3和表4的泄漏頻率對手動閥門、遙控閥和濾器進行閥門的損壞泄漏數量計算。根據表3的泄漏頻率對濾器進行的損壞泄漏數量計算。OGP - Process release frequencies作為石油和天然氣行業的公認數據標準被廣泛認知和使用。

在表3和表4中，如果閥徑處于兩個數據之間，則采用大管徑的。第一列的泄漏孔徑（mm）意味著，任何一種泄漏都將被視作泄漏點直徑。最后一行的TOTAL頻率將作為總體泄漏頻率為本文計算使用。

2 維護和泄漏頻率

2.1 平臺上的閥門、濾器和傳感器統計

在North Dragon平臺上，有大量的閥門、濾器和傳感器，為了適應物料運輸方案的要求，本文針對NORSOK R-002的物料運輸要求對25kg以上的閥門、濾器和傳感器進行了統計，如表3所示。

表3 設備類型：（3）手動閥

表4 設備類型：（4）控制閥

表5 設備類型：（15）濾器

表6 平臺上閥門、濾器和傳感器統計

根據OGP - Process release frequencies的主要分類，本文將截止閥、快關閥、手動蝶閥、閘閥和手動高壓閥等列為手動閥（manual valves）系列。將HVAC水密閥、壓力釋放閥、溫控閥、遙控閥和遙控高壓閥作為自動控制閥（actuated valves）系列。將泥箱和過濾器列為濾器系列。將壓力表、壓力傳感器、溫度表、溫度傳感器、壓差傳感器、油檢測器和液位傳感器列為傳感器系列。

2.2 正常維護

2.2.1 閥門和濾器的正常維護

所有類型的閥門和濾器都需要定期的檢查和維護，如潤滑、壁厚檢查和緊固件檢查等，這些正常維護不需要拆卸閥門和濾器。

2.2.2 傳感器的正常維護

根據表6的統計，傳感器的重量都不超過25kg。傳感器是用來向操作者顯示壓力、溫度和壓差等信息的，因此它們一般都處于設備的附近，且容易觸及和查看，這也是平臺詳細設計時對其布置的基本要求。

由于傳感器的質量和在平臺上的布置，比較容易拆卸和運輸，因此它們的物料運輸方案不需要過多的描述。

2.3 基于泄漏的拆卸維修

這種拆卸維修有別于2.2.1所提的正常維護，它需要將閥門和濾器從系統上拆下來維修。這種拆卸維修頻率是與閥門或濾器多長時間出現非正常工作或不工作相關的，而非正常工作或不工作主要是由于其泄漏導致的。因此本文將根據OGP - Process release frequencies的泄漏頻率對閥門和濾器進行相關計算。

2.3.1 計算公式

其中，n1為重量處于25kg～200kg之間的設備的數量；n2為重量大于200kg的設備的數量；p1為每年度總體泄漏頻率；p2為每五年度總體泄漏頻率；n11為重量處于25kg～200kg之間，每年度泄漏數量；n12為重量處于25kg～200kg之間，每五年度泄漏數量；p11為重量大于200kg，每年度泄漏數量；p12為重量大于200kg，每五年度泄漏數量。

2.3.2 泄漏數量計算

根據以上計算公式，對閥門和濾器進行每年度和每五年度泄漏損壞數量的統計，如表7～表9所示。

表7 手動閥泄漏數量統計

表8 自動控制閥泄漏數量統計

表9 濾器泄漏數量統計

根據以上計算統計，沒有一個閥門和濾器在每年度和五年度期間會泄漏。

2.4 基于更換墊片的拆卸維護

除了在2.2.1節提到的正常維護和2.3節提到的基于泄漏的拆卸維修，閥門的維護也應該包括每2年或3年更換墊片的維護。

更換墊片可以在閥門附近區域展開，不需要將閥門拆除至車間進行此類維護。

如果閥門需要運輸至車間或主甲板進行大修，則需要對其進行物料運輸方案進行解釋，這個問題將在下面3.3節進行詳細說明。

3 閥門、濾器和傳感器的物料運輸方案

3.1 總結

根據以上分析和計算，閥門、濾器和傳感器的運輸方案形成了以下要求：

1）對于重量處于25kg和200kg之間的閥門（手動閥和自動控制閥），根據表2的物料運輸要求，以及表7和表8的計算，它們的物料運輸要求為C，也就是說對這些閥門的物料運輸方案無要求，可以忽略。但是根據2.4節的分析，閥門需要進行每2年或3年更換墊片的維護，而更換墊片需要將閥門拆、吊下來，不建議在線更換，因此閥門的物料運輸要求需要更改為B，也就是說閥門上方的鄰近空間需要有位置加臨時吊裝設備。根據North Dragon平臺的設計標準，閥門上方鄰近空間可以保證安裝臨時吊裝設備，因此，這些閥門的物料運輸要求就可以描述為“確保閥門上方鄰近空間可以安裝臨時吊裝設備”。

2）對于重量大于200kg的閥門（手動閥和自動控制閥），根據表2的物料運輸要求及表7和表8的計算，它們的物料運輸要求為B，也就是說閥門上方的鄰近空間需要有位置加臨時吊裝設備。同樣，這些閥門上方鄰近空間可以保證安裝臨時吊裝設備。因此這些閥門的物料運輸要求就可以描述為“確保閥門上方鄰近空間可以安裝臨時吊裝設備”。

3）對于重量處于25kg～200kg之間的濾器，根據表2的物料運輸要求和表9的計算，它們的物料運輸要求為C，也就是說對這些濾器的物料運輸方案無要求，可以忽略。

4）對于重量大于200kg的濾器，根據表2的物料運輸要求和表9的計算，它們的物料運輸要求為B，也就是說閥門上方的鄰近空間需要有位置加臨時吊裝設備。同樣，這些濾器上方鄰近空間可以保證安裝臨時吊裝設備。因此，這些濾器的物料運輸要求就可以描述為“確保濾器上方鄰近空間可以安裝臨時吊裝設備”。

因此，閥門、濾器和傳感器的物料運輸要求總結為表10所示。

表10 閥門、濾器和傳感器的物料運輸要求

3.2 臨時吊裝設備

為了確保臨時吊裝設備能夠被安全和有效的使用，只有物料輸運要求為B的設備才可以使用臨時吊裝設備進進行吊裝及物料運輸。

臨時吊裝設備主要有夾鉗（可以在球扁鋼、扁鋼和凸緣上使用）和梁鉗/萬用鉗（在型材面板上使用），如圖1和圖2所示，它們最大承重2t（NORSOK R-003［4］要求）。

為了增加平臺上設備吊裝的安全性和有效性，便攜式龍門吊（如圖3所示）在平臺上也被廣泛使用。便攜式龍門吊之所以安全和有效，是因為便攜式龍門吊可以代替多個吊耳（或夾鉗）垂直和水平方向的移動。

另外，手推車、叉車也可作為物料運輸的一個重要設備在平臺上使用。

圖1 典型的夾鉗

圖2 梁鉗/萬用鉗

圖3 便攜式龍門吊

3.3 詳細物料運輸方案

根據3.1和3.2節的分析，形成了閥門、濾器和傳感器的物料運輸要求。除了2.4節提到的拆卸維修，閥門和濾器在需要大修或更換時，它們需要在車間或主甲板到安裝位置之間進行運輸。為此，形成了表10中B類型設備的詳細物料運輸方案，如表11所示。

對于傳感器的詳細物料運輸方案，由于表9中物料運輸要求顯示為C，因此其物料運輸方案可以不予考慮，利用人力完全可以完成其拆卸和維護。

表11 閥門和濾器的詳細物料運輸方案

4 結論

通過對平臺上閥門、濾器和傳感器的物料運輸方案的研究，確定了其維護頻率與吊裝頻率的關系，設計了其在平臺上不同位置對應的不同運輸計劃和方案，解決了長久以來大家關注的閥門、濾器和傳感器如何開展其物料運輸的難題，對海工平臺的基礎研究及規范化設計和建造有了更進一步的認識和促進。

［1］ NORSOK STANDARD R-002 Lifting equipments，Edition 2［S］. September 2012.

［2］ 吳松平， 王剛， 謝維綸. 淺談海洋平臺大型設備吊裝實施策略［C］//第十四屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文， 2012.

［3］ OGP Risk Assessment Data Directory- Process release frequencies［R］. Report No. 434 -1， March 2010.

［4］ NORSOK STANDARD R-003 Safe use of lifting equipment， Edition 2［S］. September 2012.

Research of Material Handling Plan of Valves， Filters and Sensors for Drilling Platform

Xue Feng-guang， Ren Yi-li， Xing Zhi-tao， Yang Zhong-hua， Zhao Yang-yang
（Yantai CIMC Raffles Offshore Ltd.， Shandong Yantai 264000， China）

The material handling plan is an essential part of the HSE analysis for drilling platform operating in North Sea. The material handling plan for valves， filters and sensors of the platform is raised by operator as a critical HSE comment. As all know， there are a large number of valves， filters and sensors on ship/platform， and their material handling plan is not considered as big parts such as motors. The paper specifies and explains about this issue， and developes the material handling plan on differenct parts of drilling platform as pontoon， column and deck box.

material handling； drilling platform； HSE； North Sea； pontoon； column； deck box

U674.38

A

10.14141/j.31-1981.2016.01.013

薛風光（1980—），男，碩士研究生，研究方向：船舶管路設計、HSE及WE風險分析。