可組合式主機(jī)拆除專用工裝開發(fā)及應(yīng)用

楊京華，李志博，鄭博文，朱赫男

(大連船舶重工集團(tuán)長(zhǎng)興島船舶工程有限公司，遼寧 大連 116318)

進(jìn)入21世紀(jì)，世界海上油氣勘探開發(fā)步伐明顯加快，海上油氣新發(fā)現(xiàn)超過(guò)陸上，成為能源增長(zhǎng)重要來(lái)源。而在海洋油氣儲(chǔ)量中，深海資源遠(yuǎn)比淺海豐富。深水油氣資源以其龐大的儲(chǔ)量仍將成為未來(lái)海洋油氣開發(fā)的主要方向。深水油氣資源開采，勢(shì)必成為未來(lái)一階段海洋油氣開發(fā)的重要方向。按照一般規(guī)律，海洋油氣開發(fā)中，深水開發(fā)成本大于淺水開發(fā)成本，超深水開發(fā)成本大于深水開發(fā)成本。若要使深海油氣資源開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到或者接近淺水油氣資源開發(fā)的水平，勢(shì)必要進(jìn)一步降低開發(fā)成本。這主要依賴于2個(gè)方面的提高：①技術(shù)的進(jìn)步；②建造效率的提升和成本的節(jié)約。現(xiàn)階段，F(xiàn)PSO等海洋油氣開發(fā)技術(shù)水平不斷取得進(jìn)步和突破，但仍未有徹底改變現(xiàn)有開發(fā)模式的新技術(shù)出現(xiàn)，因此，如何實(shí)現(xiàn)建造效率的提升和成本的節(jié)約是大家重點(diǎn)思考的問(wèn)題。

1 開發(fā)的背景及應(yīng)用

FPSO改裝項(xiàng)目一般均是以VLCC等船舶為原船進(jìn)行改造的，通常情況下均需要將原船大型設(shè)備拆除，主機(jī)就是其中的一個(gè)大型拆除設(shè)備。一般船廠都是采用單獨(dú)設(shè)計(jì)一體化吊裝專用工裝的方式來(lái)進(jìn)行吊裝拆除作業(yè)。這樣不利于偏心設(shè)備的吊裝作業(yè)，存在一定的安全隱患，同時(shí)一體化工裝只能專船專用，不能重復(fù)利用，不同項(xiàng)目需要重新制作，額外增加材料成本，降低了生產(chǎn)效率。

結(jié)合以往大型設(shè)備吊裝拆除設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)的積累，本次開發(fā)設(shè)計(jì)的可組合式主機(jī)缸體總成設(shè)備吊裝工裝，可根據(jù)工作實(shí)際需求自由組合，適用性強(qiáng)，可重復(fù)利用，降低了項(xiàng)目成本，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)避免了因設(shè)備偏心導(dǎo)致的吊裝傾斜問(wèn)題，大大提高了吊裝作業(yè)的安全性，可滿足FPSO改裝項(xiàng)目大多船舶主機(jī)缸體總成設(shè)備的拆除吊裝工作，是一種新型設(shè)備拆除吊裝工裝。

可組合式設(shè)備吊裝工裝主要用于FPSO改裝項(xiàng)目主機(jī)缸體總成拆解吊裝工作中。其結(jié)構(gòu)形式相對(duì)簡(jiǎn)單，單個(gè)工裝承重能力可達(dá)80 t，可視情況自由組合使用，適用性強(qiáng)，滿足大多數(shù)FPSO改裝項(xiàng)目主機(jī)拆解工作的實(shí)際需求。

可組合式設(shè)備吊裝工裝可用于FPSO改裝項(xiàng)目主機(jī)拆除階段時(shí)使用。其具有可組合性，承重能力強(qiáng)，滿足大多數(shù)FPSO改裝項(xiàng)目主機(jī)拆除吊裝時(shí)的技術(shù)需求。

2 設(shè)計(jì)思路

首先要了解主機(jī)的組成部分及拆解的主要過(guò)程，這樣才能從技術(shù)角度做好足夠的準(zhǔn)備，以實(shí)現(xiàn)主機(jī)拆解順利、安全、高效地進(jìn)行。本船主機(jī)拆解共分成3個(gè)部分,分別為缸體總成、機(jī)架總成、基座曲軸總成，自上而下進(jìn)行拆除，主機(jī)拆解示意圖如圖1所示。

圖1 主機(jī)拆解示意圖

首先將缸體總成缸頭取下，在缸頭下結(jié)構(gòu)體上安裝緊固專用工裝，連接吊繩，根據(jù)吊裝方案[1]進(jìn)行起吊作業(yè)。缸體總成吊裝示意圖如圖2所示。

圖 2 缸體總成吊裝示意圖

經(jīng)過(guò)工裝計(jì)算[2]，缸體總成吊裝工裝的8個(gè)孔直徑為170 mm，通過(guò)螺栓擰緊固定，工裝肘板孔受與垂直方向成3°角、784 kN的拉力。缸體總成吊裝工裝模型如圖3所示。

圖 3 缸體總成吊裝工裝模型

3 可組合式主機(jī)拆除工裝

可組合使用的設(shè)備吊裝工裝主要是為了實(shí)現(xiàn)FPSO改裝項(xiàng)目中的主機(jī)缸體總成設(shè)備拆除工作平穩(wěn)、高效、安全地進(jìn)行。

可組合使用的設(shè)備吊裝工裝以板材、管材焊接而成，主要由底原板、肘板、吊耳板、吊耳圓板、套管、加強(qiáng)立板、固定圓板、加強(qiáng)肘板組成。其中套筒主要是起連接作用，主機(jī)缸體的螺桿連接穿過(guò)套筒后使用螺母進(jìn)行鎖緊固定，使得主機(jī)缸體與該工裝形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。吊耳板為主要豎向承力結(jié)構(gòu)，吊耳圓板主要起到吊耳板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度加強(qiáng)的作用，分別焊接在吊耳板圓孔兩側(cè)。

工裝吊耳板參照VDLB198-88《船體分段吊裝設(shè)計(jì)作業(yè)規(guī)程》中規(guī)定的吊耳標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，工裝構(gòu)件主體材料為AH36或DH36。其特點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力均勻，承重能力強(qiáng)，可承受拉壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲的能力強(qiáng)，操作方便，空間局限性小，工作效率高，其已在2艘FPSO改裝項(xiàng)目上得到了成功的應(yīng)用。

本設(shè)計(jì)解決了以往采用一體化設(shè)備吊裝工裝作業(yè)時(shí)設(shè)備偏心導(dǎo)致的設(shè)備傾斜問(wèn)題，提高了主機(jī)缸體總成拆除的作業(yè)安全性，節(jié)省了工裝成本，縮短了建造工期，提高了建造效率。組合式設(shè)備吊裝工裝可以單獨(dú)進(jìn)行受力及吊裝角度調(diào)整，保證吊裝作業(yè)的同步性，吊裝作業(yè)安全上得到了更高的保障，經(jīng)濟(jì)效益上得到了大幅度的提升。工裝橫剖面結(jié)構(gòu)、縱剖面結(jié)構(gòu)、俯視及仰視、總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖4～圖7所示。

圖4 工裝橫剖面結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 工裝縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 工裝俯視及仰視示意圖

圖7 工裝總體結(jié)構(gòu)示意圖

4 可組合式主機(jī)拆除專用工裝使用方法

可組合使用的設(shè)備吊裝工裝焊接完成后，需要進(jìn)行100%MT及100%UT探傷檢驗(yàn)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。安裝前準(zhǔn)備好相應(yīng)數(shù)量的120 t卸扣及不小于80 t的鋼絲繩，連接時(shí)首先使主機(jī)缸體總成的螺桿穿過(guò)該工裝的套筒，完全穿越后通過(guò)上部螺母進(jìn)行鎖緊固定。根據(jù)缸體的數(shù)量配套使用對(duì)應(yīng)數(shù)量的吊裝工裝，工裝的連接需要依次進(jìn)行，不能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)工裝的連接。由于主機(jī)由缸體總成、機(jī)架總成和機(jī)座曲軸總成組成，起吊前應(yīng)確保與主機(jī)缸體總成的連接部分徹底分離，在吊裝運(yùn)輸通道內(nèi)的干涉構(gòu)件需提前拆除。吊裝時(shí)需要緩慢起吊，為了防止起吊重心與結(jié)構(gòu)重心垂向不共線引起慣性水平方向的擺動(dòng)，周圍禁止站立人員，設(shè)備四角通過(guò)牽引繩協(xié)助減輕或消除設(shè)備吊裝過(guò)程中出現(xiàn)的晃動(dòng)。待設(shè)備吊裝距離地面100～200 mm并且平穩(wěn)后，解開拉繩，起吊出艙即可。主機(jī)缸體總成拆除工裝制作成品見圖8。

圖8 主機(jī)缸體總成拆除工裝制作成品

5 取得的成果及應(yīng)用情況

1)成果。本文主要以FPSO的主機(jī)缸體總成的拆除為主要技術(shù)研究對(duì)象，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)及分析，有針對(duì)性地提出了專用工裝的設(shè)計(jì)方案，包含結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化、組裝順序上的優(yōu)化、使用材料上的優(yōu)化，最終使得各部分滿足規(guī)范要求，并在其吊裝作業(yè)時(shí)進(jìn)行了把控，進(jìn)一步研究了吊裝角度及質(zhì)量質(zhì)心偏心對(duì)其的影響情況，給出了詳細(xì)的建議及解決方案。在此基礎(chǔ)上編織出了合理的預(yù)制及吊裝施工工藝方案，達(dá)到了快速、安全、高效拆除VLCC主機(jī)缸體總成的目的，主機(jī)缸體總成拆除安裝后吊裝前現(xiàn)場(chǎng)圖見圖9。

2)應(yīng)用。可組合式主機(jī)缸體總成拆除工裝，通過(guò)前期的資料收集、技術(shù)研究、計(jì)算分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化，最終設(shè)計(jì)出了一種安全可靠、效率高、成本低、精度高的專用工裝，制定了專項(xiàng)施工安裝工藝方案，基本攻破了VLCC主機(jī)缸體總成拆除設(shè)計(jì)重難點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了主機(jī)拆除工作高精度、高效率的拆除目的，為縮短FPSO改裝工期，提高建造效率提供了強(qiáng)有力保障，為后續(xù)類似項(xiàng)目提供了有力的技術(shù)參照。該工裝已在多個(gè)FPSO改裝項(xiàng)目中得到成功的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了主機(jī)快速、安全、高效地拆除，得到了業(yè)主的一致好評(píng)。

圖9 主機(jī)缸體總成拆除安裝后吊裝前現(xiàn)場(chǎng)圖