深水半潛式平臺舷外錨機操維平臺建造及錨機安裝工藝研究

汪春標

(海洋石油工程(青島)有限公司，青島 266500)

0 引 言

陵水17-2深水半潛式平臺是我國獨立自主開發建造的大型深海油氣田，面對南海海域極端惡劣環境，為了保證平臺供氣需要，平臺有近乎苛刻的30年不回塢的使用要求[1-2]。陵水17-2深水半潛式平臺采用鏈式錨機系統用于固定平臺，該錨機系統包括錨機、制鏈器、錨鏈、錨鏈筒結構[3-4]。錨機位于半潛式平臺頂部甲板59 m外伸懸臂的錨機操維平臺上，在錨機和錨機操維平臺之間有高精度機加工的錨機底座以保證錨機安裝精度滿足要求。錨機操維平臺建造安裝精度為錨機底座安裝提供了基礎，錨機底座安裝采用環氧樹脂灌漿的方式保證了錨機底座有穩固的設備基礎。陵水17-2項目錨機操維平臺建造及錨機安裝作為典型安裝案例，為其他類似半潛平臺提供了一種可借鑒的錨機操維平臺建造及錨機安裝的新工藝。

1 錨機操維平臺建造方法

傳統錨機操維平臺建造安裝，上下兩層甲板片分別單獨建造，下一層甲板片預制完工后安裝本層立柱拉筋，再安裝上一層甲板片。該方法存在分片數量多，高空吊裝多，高空組對焊接作業量，同時在平臺主甲板層高空組裝大量柔性單片會產生較多焊接變形，不僅總裝工作量增加，也對錨機操維平臺的尺寸控制有較大影響。

錨機操維平臺應合理分段劃分，保證錨機安裝精度。錨機操維平臺建造精度滿足GB/T 34000—2016《中國造船質量標準》[5]。以西北錨機操維平臺建造方法為例，將錨機操維平臺劃分為3個分段，上下兩層作為整體進行分段建造。對于相鄰分段涉及單根斜拉筋作為散裝結構處理(見圖1)。對于錨機操維平臺上的舾裝件，如格柵、欄桿、管線等結構，應在操維平臺分段吊裝之前安裝完畢，對于頂層的舾裝件，需要考慮錨機就位時的吊裝干涉，對模型校核時存在干涉的結構物應作為散件后續安裝。

圖1 西北錨機操維平臺分段劃分圖Fig.1 Sectional division of northwest windlass maintenance platform

錨機操維平臺分段吊裝順序應以中間錨機底座所在分段為第一分段，高空組對尺寸報檢合格后進行局部焊接固定。然后吊裝兩側操維平臺分段，如圖2所示，在實際操維平臺分段安裝過程中，由于平臺分段結構組對偏差和焊接變形等影響，平臺分段會存在一定精度偏差，對于出現部分分段尺寸偏差位置，進行局部開刀尺寸調整，錨機操維平臺甲板面水平度滿足DNV GL-OS-C401的要求，基面水平度不大于±5 mm[6]。

圖2 錨機操作平臺尺寸控制圖Fig.2 Dimension control diagram of windlass operation platform

2 錨機底座安裝及調平方法

2.1 錨機底座設計

如圖3所示，錨機底座數量共計16個，每4組位于一個錨機操維平臺上。錨機底座屬于框架式結構，內部存在密閉空間，為了滿足筋板焊接要求，需要在距離底座檢修孔單邊250 mm處開設工藝孔，并計劃在內部筋板焊接完成后錨機底座頂面板機加工前，采取單面焊雙面成形進行封堵。

圖3 西北錨機底座示意圖Fig.3 Schematic diagram of northwest windlass base

2.2 錨機底座安裝調平方法

錨機底座需在錨機操維平臺全部焊接完成后準備安裝，錨機底座所處位置的操維平臺上表面應在底座就位前打磨光順，吊裝錨機底座至平臺設計位置并組對報檢。錨機操維平臺的建造水平度要求為10 mm，錨機底座安裝后，通常會在底座和操維平臺之間形成一定高差的間隙。

傳統錨機底座調平方法，從上述錨機底座結構形式分析上可知，錨機底座頂部是由精密機加工設備完成。錨機底座安裝質量不僅在于頂部安裝面光滑度，還在于錨機具有足夠的耐用性。錨機底座與錨機操維平臺甲板面之間的接觸固化方法顯得更加重要。傳統錨機底座調平方法是使用預裁的1～5 mm薄鋼板填充在錨機操維平臺和錨地底座之間，但由于該方法在錨機長期服役中容易產生疲勞效應，會造成錨機底座下沉進而影響錨機使用壽命。

本文采取環氧樹脂灌漿方式進行錨機底座調平[7]，進而介紹了錨機底座頂面機加工方法和配鉆方法，相比傳統錨機底座調平方法，本文的錨機底座安裝方法能夠增加底座和操維平臺粘接強度，延長錨機底座的使用壽命，進而增加錨機設備的耐用性。

錨機底座環氧樹脂灌漿調平操作步驟如下：

(1) 對底座與操維平臺間隙進行吹掃清洗，以確保待注漿區域無雜質、無異物。

(2) 嚴格按照廠家提供的環氧樹脂配比說明，并在專業人員指導下進行攪拌。

(3) 嚴格按照廠家提供的底座樹脂灌漿操作方案對不同工況進行模板搭設。

(4) 在模板指定位置預留可供灌漿的小孔，注射已經完成配比的環氧膠。

(5) 應嚴格參照使用說明書對環氧樹脂進行固化，維持固化溫度。

(6) 拆模，注膠完成48小時后固化有效后，方可進行拆模作業。

(7) 補膠，拆模后對作業位置進行打磨，如有遺漏處可使用專用工具進行二次注膠，檢驗合格后，收集材料工機具，清潔施工。

(8) 檢測，對于環氧樹脂灌漿方式，應注重過程檢查，重點包括混合比、攪拌效果、模板安裝、樹脂灌漿情況、密封效果、固化溫度和時間、施工清潔，并由獨立的第三方檢測機構出具檢測報告[8]。

2.3 錨機底座上面板機加工

機加工要求： 錨機底座上表面鋼板板厚設計為50 mm，對4組錨地底座上表面進行統一平面度精度管理，要求上表面厚度在機加工后滿足整體1 mm加工要求，同時要保證上表面厚度不得小于40 mm。

機加工方法： 上文提到錨機底座各有一處工藝孔，在加工前應先將工藝孔進行封堵，并將焊腳余高打磨光順。錨機底座上表面具備加工條件后，先進行統一尺寸測量，以便記錄鋼板需銑平厚度。機加工作業時，采用銑刀機對錨機底座上臺面進行銑平，為了加快進度，可同時使用2臺銑刀機，以交錯施工方式進行機加工。4個底座臺面加工完成，再次組織統一測量上表面水平度并局部補刀，保證最終臺面平整度達到1 mm。

2.4 錨機底座螺栓孔配鉆

每個錨機底座共有12個螺栓孔，如圖4所示，設備基座的螺栓孔應根據設備安裝圖和廠家提供的安裝模板在機加工完成后現場配鉆。鉆孔時機現場在保證位置準確的前提下，可以根據實際條件適當調整。安裝螺栓應為M48 8.8級熱鍍鋅，安裝時需涂抹MOLYKOTE 1000道康寧防卡劑，擰緊力矩不小于4 100 N·m。

圖4 螺栓孔鉆孔模板Fig.4 Template for drilling of bolt holes

3 錨機安裝方法

傳統錨機安裝方法屬于直接吊裝方法，即直接吊裝錨機設備固有吊耳進行高空就位安裝，再通過吊繩或者千斤頂調整精就位。本文介紹了一種新的錨機安裝方法，即兩次錨機安裝，通過一次錨機姿態調整，先調平錨機下平面，然后通過錨機頂絲調節方法，搭配使用止推墊和楔塊等工具完成錨機二次精準就位，優點是節省錨機在高空調整姿態時間，錨機安裝就位精度更高。

錨機設備由外運至建造場地后，在錨機安裝前，錨機設備和框架是由螺栓連接的，將螺栓擰掉，解除錨機與錨機框架連接。如圖5所示，根據錨機框架結構形式，配備臨時索具，將錨機固定到一個具有承載錨機設備強度的板凳結構上，以此來調整錨機主體水平狀態，以備后期錨機安裝時保證錨機下平面與錨機基座上平面精準對位。

圖5 錨機臨時放置圖Fig.5 Temporary placement of windlass

錨機重量約為20 t，為了保證錨機安裝時的靈活度，應采取兩臺吊機合吊的方式進行錨機安裝。吊索具配置推薦使用2組撐桿，配備8根鋼絲繩，使用錨機設備自身吊耳。注意鋼絲繩長度應不小于10 m，避免發生鋼絲繩碰撞結構物情況發生。錨機設備安裝步驟如下：

(1) 錨機安裝前，首先應再次檢查確認錨機底座上表面機加工精度滿足平面度1 mm，以及基座上面板水平度3 mm/m，在廠家的指導下對錨機底座上表面進行防腐處理。

(2) 根據錨機安裝圖對錨機底座進行劃線，標記基準線和結構對位線，將螺栓孔鉆孔模板吊裝到錨機底座上，對錨機底座進行現場鉆孔處理。

(3) 根據錨機吊裝方案，起吊錨機到擬就位位置上方，將錨機緩慢下放進行初次就位，通過事先準備好的頂絲板和頂絲以及導向馬板等調節裝置，調整錨機公共基座外邊緣，逐步靠近基座對位線。

(4) 如圖6所示，采用錨機頂絲調節方法，可以對稱布置幾組頂絲調節裝置。該裝置原理簡單，由墊板和螺栓組成，使用方法為在錨機基座外200 mm左右焊接一個頂絲調節墊板，在與錨機公共基座底板中心線齊平的位置給頂絲調節墊板開始一個螺栓孔，插入一個頂絲調節螺栓頂住錨機公共基座微調以保證錨機精準定位。

圖6 錨機頂絲結構Fig.6 Screw structure at the top of windlass

(5) 止推墊安裝，止推墊通常安裝在待止動的錨機設備底座側面，止推墊與錨機底座機已經加工40 mm厚的上面板高度相同。如圖7所示，根據錨機安裝圖，每個錨機底座上設置有6組止推墊。止推墊的安裝時間應在錨機底座安裝完成后進行定位焊接固定，以免后期焊接余熱對錨機設備電氣系統產生影響。

圖7 止推墊布置圖Fig.7 Layout of pad

(6) 楔塊安裝，楔塊與止推墊配合使用，通常是在錨機設備安裝完成后，需要現場測量錨機設備公共基座與止推墊間隙，并現場加工楔塊。楔塊留有約5 mm加工余量可現場根據測量值進行加工。使用超薄的塞尺進行檢測楔塊和止推墊之間聯動間隙，塞尺最大可深入10 mm。當楔塊與止推墊之間接觸面積大于60%時，可判定滿足使用要求。安裝合格后，將止推墊與錨機底座滿焊固定，楔塊與止推墊間需要間斷焊定位，以防止出現錯位[9]。

(7) 重復以上錨機安裝步驟，完成其他15個錨機設備精準定位安裝以及止推墊的固定。

(8) 檢驗，錨機軸系與錨機底座應保持水平，錨機設備中心線應與錨機底座中心線對齊，左右間距應相等。錨機安裝后應測試錨機聯軸器操作是否靈活，所有錨機設備與錨機底座螺栓力矩滿足安裝技術要求。

4 結 語

首先，本文針對錨機操維平臺建造及尺寸控制進行了分析研究，可通過優化柔性錨機操維平臺分片，二層整體成片而非傳統的一層片再裝立柱拉筋再裝二層片的方法，減少了高空焊接變形，為錨機安裝打下了較好尺寸控制的平臺基礎。

其次，本文對錨機底座設計形式進行了深入分析研究，從錨機底座的結構設計形式，機加工特點展開研究，相比傳統設備底座簡單的填充鋼墊片的形式，創新性地使用了環氧樹脂灌漿的基座調平方法，同時對錨機底座加工和精度要求以及螺栓開孔要求進行了規范，對于提高錨機底座加工精度起到了關鍵作用。

最后，本文進一步對鏈式錨機設備框架設計和吊裝方法進行分析研究，對于錨機機安裝過程中的頂絲調節方法以及錨機止推墊和楔塊安裝，錨機安裝檢驗方法進行了詳細描述。通過上述一整套錨機安裝精度控制方法，在半潛式平臺建造期間有效保證了錨機高質量安裝，也為類似海洋石油平臺設備類安裝工藝提供了建造安裝標準參照。