一種半潛式平臺錨絞車海上試驗(yàn)方法

楊星馳　鄭躍洲　薛乃耀　馮瑋

摘? ? 要：以某國產(chǎn)大型半潛式生活平臺的錨絞車海上試驗(yàn)為參考對象，根據(jù)國產(chǎn)錨絞車的功能特點(diǎn)，結(jié)合相關(guān)規(guī)范和試驗(yàn)條件，介紹錨絞車海上試驗(yàn)的內(nèi)容和方法。

關(guān)鍵詞：半潛式平臺;錨泊絞車;海上試驗(yàn)

中圖分類號：U671.91 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： Based on the sea test of anchor winch of a domestic large semi-submersible accommodation platform， the sea test method of anchor winch is proposed according to the function and characteristics of the domestic anchor winch， combined with the relevant rules and test conditions.

Key words： Semi-submerged platform; Anchor winch; Sea test

1? ? ?前言

錨絞車是廣泛應(yīng)用于各類大型船舶和海洋平臺的重要甲板機(jī)械設(shè)備，通常安裝在船舶的首尾主甲板或平臺甲板四角處。

目前錨泊定位系統(tǒng)大多為國外進(jìn)口設(shè)備，價格昂貴、采購周期長。而國產(chǎn)大型錨泊裝備雖然出廠時進(jìn)行了型式試驗(yàn)，航行試驗(yàn)時也會簡易驗(yàn)證其功能，但由于缺乏海上運(yùn)行可靠性測試的明確文件指導(dǎo)及實(shí)操驗(yàn)證，國內(nèi)外船東往往偏重于選擇技術(shù)工藝比較成熟的國外產(chǎn)品，對國產(chǎn)大型錨絞車的信任度不高，限制了大型海洋裝備的國產(chǎn)化率。

錨絞車海上測試系統(tǒng)的難點(diǎn)，是國內(nèi)缺少通用性好、保障性高的深遠(yuǎn)海試驗(yàn)設(shè)施，承載海上試驗(yàn)的船舶或平臺數(shù)量非常有限，并且沒有標(biāo)準(zhǔn)測試作業(yè)或試驗(yàn)方法可供參考。DNVGL-SO-E301規(guī)范在錨絞車取證的要求中，明確指定了控制系統(tǒng)、起升速度、收放、應(yīng)急釋放、動力剎車共5項測試內(nèi)容，必須在船/平臺的海試中進(jìn)行，因此進(jìn)行國產(chǎn)錨絞車設(shè)備的海上試驗(yàn)是非常必要的。

錨絞車海上試驗(yàn)搭載在一座大型國產(chǎn)半潛式多功能生活支持平臺。該平臺的甲板面積超過2 000 m2，最大工作水深1 000 m，設(shè)計裝備12臺錨絞車。

半替式生活平臺見圖1。

鑒于現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中，型式試驗(yàn)的指導(dǎo)多基于廠內(nèi)條件，航行試驗(yàn)的指導(dǎo)則僅為短暫的試航期間功能性測試。為編制適應(yīng)大型錨泊設(shè)備，尤其是大型錨絞車的海上試驗(yàn)方法，本報告經(jīng)綜合考慮CCS-D-02 錨機(jī)裝置、CCS-D-03系泊絞車、CB/T3663-2013移動式海洋平臺錨泊定位裝置、GB/T3471-2011海船系泊及航行試驗(yàn)通則、DNVGL-OS-E301等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，提煉出一套適應(yīng)海上試驗(yàn)平臺的錨絞車試驗(yàn)流程，以突破錨絞車海上試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)難關(guān)，推動國產(chǎn)化大型錨絞車海上試驗(yàn)系統(tǒng)研究，為國產(chǎn)化錨絞車提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而推動國產(chǎn)化大型錨絞車的技術(shù)更新發(fā)展，提升其在世界范圍的市場競爭力。

2? ? ?試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

2.1? ?人員準(zhǔn)備

試驗(yàn)前應(yīng)由錨絞車的設(shè)備生產(chǎn)方、實(shí)際使用方、半潛平臺的船東、海上試驗(yàn)指導(dǎo)方共同組建工作組進(jìn)行試驗(yàn)的策劃。試驗(yàn)時，應(yīng)配有專職指揮人員1人、安全主管1人、平臺調(diào)試主管2人、工程主管1人、錨絞車操作員2人、觀察記錄人員2人、電工/鉗工/管工/起重工各1人;試驗(yàn)大綱應(yīng)取得船級社認(rèn)可，同時試驗(yàn)需在船級社的見證下進(jìn)行。

2.2? ?儀器準(zhǔn)備

試驗(yàn)前需要準(zhǔn)備的儀器、工具和主要設(shè)備包括：輔助船舶、與錨絞車配套的錨、試驗(yàn)用鋼絲繩，以及兆歐表、電壓表、電流表、手持式轉(zhuǎn)速表、溫度計、秒表、卷尺、浪高儀、風(fēng)速風(fēng)向儀、流速儀等儀器。以上設(shè)備中，測量儀器及設(shè)備應(yīng)在試驗(yàn)前校準(zhǔn)并取得相應(yīng)量具校準(zhǔn)證書。

2.3? ?承載平臺分析

搭載錨絞車進(jìn)行海上測試時，首先應(yīng)對平臺的甲板情況進(jìn)行勘察：一般平臺在原錨機(jī)處結(jié)構(gòu)較強(qiáng)，且具備電纜電源液壓管路等條件，以便于改造后搭載測試對象。確定安裝位置后，應(yīng)核實(shí)以下情況：（1）核查錨絞車額定拉力，初步判斷搭載測試對象的可行性;（2）確保平臺可提供絞車的額定功率;（3）檢查電制是否一致;（4）檢查電纜接頭位置是否一致;（5）提前準(zhǔn)備錨絞車適配的錨，錨重應(yīng)與錨絞車的工作負(fù)荷相當(dāng)。

試驗(yàn)中平臺搭載錨絞車的位置，如圖2所示。

2.4? ?應(yīng)急預(yù)案編制

大型浮動設(shè)施在海上的施工作業(yè)，在很大程度上受天氣海況的影響，因此作業(yè)過程中存在很多不確定因素及意外情況，并由此導(dǎo)致很多作業(yè)風(fēng)險。

本項目試驗(yàn)過程中存在的風(fēng)險，大致可分為三類：外部環(huán)境即天氣海況所產(chǎn)生的對試驗(yàn)船舶/平臺及參與人員和關(guān)鍵設(shè)施的風(fēng)險;關(guān)鍵設(shè)施損壞對試驗(yàn)進(jìn)程和人員及船舶/平臺產(chǎn)生的風(fēng)險;作業(yè)人員本身所存在的風(fēng)險。針對以上三類風(fēng)險，要及時準(zhǔn)備相應(yīng)控制性措施，由試驗(yàn)指導(dǎo)方與船廠共同編制海上試驗(yàn)應(yīng)急預(yù)案。

一般來說，針對外部環(huán)境影響的相應(yīng)措施就是氣象保障工作。氣象小組在試驗(yàn)前三天對天氣海況進(jìn)行預(yù)報，盡量選擇風(fēng)速不大于3級（5.4 m/s）、波高不大于1.0 m的海況進(jìn)行海上測試作業(yè);針對關(guān)鍵設(shè)施損壞或故障的應(yīng)對措施，主要為相關(guān)手續(xù)辦理及設(shè)備支持條件檢查，如提前進(jìn)行技術(shù)交底，確保設(shè)備底座聯(lián)結(jié)牢固、保障動力來源、插座等電器接口功能正常;針對作業(yè)人員的風(fēng)險應(yīng)對措施為：提前進(jìn)行會議溝通，制定操作流程，落實(shí)安管措施等。

3? ? 設(shè)備和測量儀器的安裝調(diào)試

錨絞車試驗(yàn)的樣機(jī)是整機(jī)，主要由機(jī)械、液壓和電氣等配套設(shè)備組成。

進(jìn)行安裝前應(yīng)檢查出廠FAT報告，確保遺留意見已整改;船廠技術(shù)人員確認(rèn)基座及周邊甲板區(qū)域結(jié)構(gòu)及關(guān)聯(lián)焊縫已得到有效檢驗(yàn);由廠家核查錨絞車裝置和系統(tǒng)的安裝是否完整和正確，檢查機(jī)械機(jī)構(gòu)各潤滑點(diǎn)的潤滑情況;試驗(yàn)主導(dǎo)方配合廠家共同查驗(yàn)，確保錨索直徑、長度、規(guī)格與試驗(yàn)狀態(tài)的錨絞車相匹配;廠家確保相關(guān)電路連接正確，船廠方可供電。

需要注意的是，安裝需遵循船級社規(guī)范和行業(yè)操作流程。例如，如果試驗(yàn)對象為液壓錨絞車，在液壓管路安裝時需要用專用清潔槍清潔或串油清洗，并加注合格液壓油。

4? ? 試驗(yàn)內(nèi)容和流程

4.1? ?試驗(yàn)周期

錨絞車的測試周期，根據(jù)測試內(nèi)容的不同分為功能性測試和可靠性測試兩類：

（1）功能性測試周期，一般需要4～5天;

（2）可靠性測試的周期，則需要針對錨絞車失效概率較大的模式進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，保證其有效數(shù)據(jù)達(dá)到一定程度。如果在工廠測試階段已經(jīng)建立了可靠的數(shù)據(jù)模型，則海上測試階段僅需在原模型基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和再評估。因此可靠性測試的時間根據(jù)錨絞車歷經(jīng)狀態(tài)的不同，一般在6～12個月，有效運(yùn)行時間不少于500小時。

4.2? ?試驗(yàn)海域

海域水深和作業(yè)區(qū)域工況（風(fēng)、浪和流），應(yīng)符合試驗(yàn)環(huán)境要求：水域?qū)掗煟凶銐虻臏y試和回旋余地;試驗(yàn)時能見度良好。試驗(yàn)開始前，應(yīng)對環(huán)境條件進(jìn)行測量記錄，包括位置、風(fēng)浪流參數(shù)、濕度、水深、溫度等。

4.3? ?試驗(yàn)對象

以某國產(chǎn)化錨絞車為例（主要參數(shù)見表2），測量科目及范圍見表3。

4.4? ?試驗(yàn)流程

完成上述試驗(yàn)準(zhǔn)備后，生活平臺停靠碼頭，首先利用平臺的大型吊機(jī)拆除原先平臺上的錨絞車;安裝試驗(yàn)的國產(chǎn)錨絞車，對設(shè)備進(jìn)行檢查和調(diào)試;半潛平臺搭載錨絞車航行到試驗(yàn)海域，開始如下的試驗(yàn)流程：

（1）空載運(yùn)轉(zhuǎn)

整機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)首先需要再確認(rèn)一次管路密封情況，再合上離合器，同時松開制動器;在空載速度下讓錨絞車正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)均連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)至少15分鐘。試驗(yàn)時要查看油密封情況、記錄軸承溫升，查看各運(yùn)動零部件是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常、有無異常噪音;

（2）負(fù)載試驗(yàn)

以卷筒負(fù)載為加載負(fù)載，在約8m 有效高度范圍內(nèi)升降加錨，以公稱速度（錨絞車承受卷筒負(fù)載時能保持的最大速度）連續(xù)升降半小時以上。試驗(yàn)時應(yīng)測量公稱速度、電動機(jī)電流（或液壓系統(tǒng)壓力）值，檢查油密封、軸承溫升，各運(yùn)動零部件是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常、有無異常噪音現(xiàn)象;

（3）自動控制制動裝置試驗(yàn)

自動控制制動裝置試驗(yàn)，需要在負(fù)載試驗(yàn)的條件下進(jìn)行。自動控制制動裝置，首先需滿足以下兩個功能：即停止卷筒轉(zhuǎn)動時沒有故障發(fā)生;操作裝置移到制動位置或停車時，自動控制制動裝置能夠立即制動。

在加載錨提升后，觀察電動錨絞車的自動控制制動裝置有無出現(xiàn)明顯的打滑或損壞現(xiàn)象。對于液壓的錨絞車可以允許一定的滑移量，但不能超過1 m/min;

（4）制動器支持負(fù)載試驗(yàn)

進(jìn)行靜負(fù)載試驗(yàn)，首先需要合上卷筒制動裝置使卷筒不能卷動，再施加支持負(fù)載到從卷筒引出的鋼索上;試驗(yàn)時間保持2 min，觀察員觀察試驗(yàn)中制動器是否有滑移現(xiàn)象、試驗(yàn)后受力零件有無永久變形。

（5）回收負(fù)載試驗(yàn)

僅適用于自動系泊絞車，即自動恒張力試驗(yàn)。

在卷筒繞有單層繩索時，把原動機(jī)調(diào)定到自動控制的最大轉(zhuǎn)矩，并且當(dāng)卷筒開始向收絞方向轉(zhuǎn)動時，觀察員記錄卷筒能提升起的最重的加載重塊;

（6）放出負(fù)載試驗(yàn)

僅適用于自動系泊絞車，即自動恒張力試驗(yàn)。

在卷筒繞有單層繩索的條件下，原動機(jī)調(diào)定到自動控制的最大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)卷筒呈相反于施加驅(qū)動力矩方向時開始放出繩索，觀察員記錄卷筒能提升起的最重錨重量。

（7）制動器效用試驗(yàn)

首先剎緊制動器，再打開離合器，施加1.5倍的卷筒負(fù)載在卷筒上，觀察制動器是否有滑移現(xiàn)象;

（8）應(yīng)急釋放試驗(yàn)

按下應(yīng)急釋放操作按鈕后，系泊絞車裝置應(yīng)在10 s內(nèi)完成應(yīng)急釋放。

5? ? ?結(jié)論

上述錨絞車海上測試流程，既可應(yīng)用于錨絞車設(shè)備的可靠性驗(yàn)證試驗(yàn)，為大型錨絞車提供修正完善的依據(jù);亦可驗(yàn)證國產(chǎn)化設(shè)施某些方面的先進(jìn)性，提升其市場競爭力;同時也可對其他類型的錨機(jī)或絞車，以及其他的甲板機(jī)械海上測試工作提供參考。

利用建造成本相對較低的半潛式生活平臺，可以開展多款國產(chǎn)海工裝備和儀器的深遠(yuǎn)海試驗(yàn)，不僅能為科研人員提供相對舒適的生活條件，也能在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的不足，開展裝備的認(rèn)證工作。

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