海洋平臺鉆機模塊用灰罐撬標準化設計應用研究

張 倩，付林豐，李涵憶

(1. 中海油能源發展裝備技術有限公司 天津300451；2. 海德天潤海上工程技術有限公司 天津300451)

0 引 言

水泥灰罐又稱為散料罐，是海洋石油采油平臺鉆機模塊輸灰系統中的關鍵設備，用于接收、儲存和輸送油井水泥、膨潤土和重晶石等物料，其結構形式一般為橢圓形封頭、圓柱形筒體、罐下部為錐形、橢圓封底，立式支腿支撐。在設計制造時需要根據客戶船舶的具體情況設計配套罐型，工程技術人員將對罐體高度、外徑、容積、結構強度、開孔位置、管口方位等問題逐一確定，以確保結構安全的同時達到最佳裝載效果。本文選用以裝有不同介質的 5臺灰罐組合成一個撬塊為例，通過比較以往項目進一步闡述標準化設計的重要性。

1 灰罐撬標準化設計的重要性

由于灰罐成撬結構復雜，受工藝條件、環境因素、場地限制、業主要求等不同因素影響，均為非標產品，需要進行針對性設計。不但工作量大，專業性強，而且人為因素對設計效果的影響很大。如部分工作重復性強、設計深度廣度、圖面風格及設計選型標準不統一，增加了設計、采辦周期、現場溝通工作量，以及因設計錯誤返工造成的人、材、機和時間成本上升。容器撬塊標準化設計不但提升容器撬塊的設計質量、技術水平，減少重復勞動，為采辦和生產環節帶來方便，進而實現降本增效，而且加強了專業技術隊伍的建設，為企業相關標準化工作提供了重要依據，切實促進了企業體系的完善。

2 設計標準化技術研究

設計標準化就是為在一定的范圍內獲得最佳秩序，對實際的或潛在的問題制定共同的和重復使用的規則的活動。灰罐撬設計標準化的表現形式為：簡化、統一化、模塊化、組合化、通用化、設計優化、系列化。

2.1 簡化

復用圖的設計一方面要以簡化設計、方便識圖為原則，篩選適用范圍；另一方面需要考慮其覆蓋面能涵蓋各種設計工況。通用標準零部件的設計，提升了產品部件的互換性，節省后期維保成本。

5臺灰罐的介質分別為 3臺水泥、1臺重晶石和1臺膨潤土，密度見表 1，其設計參數除介質密度和管口方位不盡相同外，其他設計參數均相同，管體的壁厚，每臺灰罐設計一套圖紙會有大量重復工作，繪制重復利用圖如設備銘牌、接地端子圖、焊接詳圖、梯子圖、護欄圖、內件圖等，可以減少大量的重復性勞動。

表1 物料及其密度Tab.1 Materials and their density

2.2 統一化

撬塊涉及專業范圍廣，設備形式多樣，需要根據各專業和各類產品的技術特點，結合現場經驗，提煉需標準化的具體內容，統一設計深度，設計內容定性、定量，形成標準化模板和設計規定。

通過規范材料的選型和余量設計，使采辦成本和周期得到有效控制。同時，標準化出圖減少了現場溝通協調工作量，控制了因定性定量不明確、識圖錯誤、設計交底不充分等造成的現場人工、材料和時間損失。

2.3 模塊化

整撬結構合理拆分可滿足吊裝、運輸等需要。5臺灰罐組合成一個撬塊，整撬長近 12m，吊裝、運輸等均存在很大問題，考慮系統工藝及承重等因素，最終確定方案將底撬設計成分體式結構，選擇其中重晶石罐和膨潤土罐合用一個底撬，3臺水泥罐共用1個底撬。撬內連接管線在兩個撬塊連接處設置法蘭口，分撬吊裝、運輸。

2.4 組合化

撬裝設備平臺設計見圖 1。由于運輸尺寸限制，撬塊中梯子、護欄全部采用螺栓活連接設計，并充分利用護欄、梯子復用圖，減少重復勞動。將平臺中需要彎曲的角鋼替換成焊接鋼板，便于現場施工。

圖1 平臺布置Fig.1 Platform layout

由于灰罐撬為稱重儀稱重，為了不影響稱重效果，各灰罐平臺間需互相獨立，并要求灰罐管口(進灰、出灰、進氣、透氣)與外接管線連接必須采用軟連接(彈性接頭)。

2.5 通用化

以往項目中設備內件尺寸較大且為全焊接結構，要在封頭組焊前安裝到罐體內部。為方便現場安裝及后期維修保養，內件結構改為可拆卸標準化結構，選用螺栓連接，控制可拆件尺寸，方便從 DN600的設備入孔進出，無需再單獨考慮設備組焊順序。

2.6 設計優化

優化進、出料管管節工藝。采用整根管彎制，避免管節與彎頭焊接處管內殘留毛刺對進、出料的影響，提高進、出料效率。

優化灰罐撬的物料承重方式?；夜薜奈锪铣兄赜袃煞N方式，一種是選用料位傳感器監測物料重量，另一種是灰罐支腿底部加裝稱重儀監測罐內物料重量。第二種方式對罐體稱重支座及鉸鏈支座強度要求較高，在灰罐制造過程中要確?；夜薮怪倍取⒅却怪倍?，及支腿沿灰罐圓周的角度定位精度。

2.7 系列化

灰罐撬按照標準化設計要求完成設計后，需對每個設計文件進行標準化審查(見表2)。

表2 標準化設計審查記錄表Tab.2 Record of standardized design review

6 數字審查審查數值是否正確、是否符合一定的規律，有關數值之間有無矛盾7 圖形審查 是否符合機械制圖標準8 文字審查是否做到了層次分明、語言通順、文字簡練、限定準確、用語得當、用字正確、標點清楚

3 總 結

標準化設計工作是設計技術管理的重要組成部分。搞好設計標準化工作，有利于穩定和提高設計質量及技術水平，減少重復勞動，提高效益，符合國家節約資源、降本增效的基本產業政策。各級設計人員必須密切協作，共同努力，保證標準化工作貫徹執行于設計工作始終。