FPSO单点液滑环解体大修工艺

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(中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司,广东 湛江 524057)

FPSO单点液滑环解体大修工艺

林华春，朱泽锦，吴希明

(中海油能源发展股份有限公司湛江采油服务文昌分公司,广东 湛江 524057)

考虑到液滑环大修作业的特殊性，从油田管理的角度强调技术核心的重要性，以液滑环解体大修经验为基础，对液滑环的结构、解体大修的作业内容和关键的工艺要点进行分析和总结。

FPSO；单点液滑环；解体大修

液滑环(又称液旋转接头)是单点系泊系统的核心部件，其内环与FPSO海底相对固定，外环与FPSO船体相对固定[1],它能在FPSO围绕单点进行360°旋转的同时保证一定温度、压力和流量下的流体传输，可以在一个液滑环上设置多个流体通道，也可以将多个液滑环叠加使用[2]。液滑环的结构如图1所示，其主要部件包括轴芯、滑环外环、滑环内环轴向轴承、轴承压板、锁紧大螺母等。

图1 液滑环结构

轴芯内部加工有原油通道，由轴向通道和径向通道组成。另外，滑环内环和滑环外环组成一个环形的原油通道，滑环和轴芯接触的地方设有密封[3]。原油从滑环轴芯底部的入口进入，沿着轴向原油通道向上流动，经过径向的原油通道进入滑环的环形通道，最后从滑环出口流出。

液滑环由旋转、静止和密封3大部分组成。液滑环在旋转的时候，如图1所示，图中3个轴承压板和2个滑环外环将联结为一体相对于轴芯及其他部件旋转。密封部分对静止部分和旋转部分接触面之间的流体进行密封，因此轴承压板的上表面、内侧面、外侧面即为液滑环的关键密封区域，需要安装密封圈进行密封，与密封圈配合的表面均为重要的密封面，必须处理光滑,满足密封要求[4]。内环和外环、轴承压板和内外环之间的相对运动的密封面均设置了多道密封，提供多重密封保护[5]。密封部分配备密封滑油系统，为密封圈提供密封压力和润滑，同时液位液滑环的滚动轴承提供润滑[6]。

1 液滑环大修的工作内容

单点系泊系统在应用中出现过各类故障，液滑环作为单点核心部件，一旦出现泄漏等故障将直接导致油田停产，产生重大的经济损失，因此，在液滑环出现密封异常或者需要延长使用寿命时，均需要考虑进行大修[7]。

液滑环大修主要是更换内部的轴向轴承、轴衬、密封等易老化、磨损的零件，同时对滑环内部进行检查，并修复损伤的零部件，其中各个零部件安装密封位置的密封表面需要重点关注。

液滑环的安装原理是将各个滑环、轴承压板等环形部件从下至上逐个套在轴芯上，最后通过锁紧大螺母将所有套在轴芯上的各部件压紧锁固。为了实现大修，必须将液滑环解体，将锁紧大螺母拆下，然后将各滑环、轴承压板按从上至下的顺序拆下，进行相应的更换、维修和重新组装。

液滑环大修的关键作业过程包括：锁紧大螺母的拆装、环形部件的拆装、锁紧大螺母的修复、各部件密封面的修复。

2 关键工艺分析

2.1 锁紧大螺母的拆装

锁紧大螺母安装在液滑环顶部，与轴芯顶部的螺纹相配合旋紧，如图2所示。

图2 锁紧大螺母与轴芯顶部螺纹配合示意

锁紧大螺母的拆除分2步完成：①螺母预松；②螺母拆除。

首先在轴芯顶部安装锁紧大螺母预紧工装，通过螺栓将预紧工装在轴芯顶部进行固定，然后在预紧工装和滑环外环之间均匀布置4个液压千斤顶，如图3所示。液压千斤顶将轴芯顶起拉伸，消除锁紧大螺母的锁紧力后使用加力杆将螺母拧松半圈完成预松。

图3 液压千斤顶布置示意

锁紧大螺母直径约1.5 m，重量接近1 t，为了避免拆除大螺母时损坏螺纹，需要使用吊机将大螺母吊起，通过在吊索具中安装拉力计，对吊机拉力进行实时监控，保持吊机对锁紧大螺母的拉力等于锁紧大螺母的重力，在吊机拉力和重力平衡的状态下使用加力杆将锁紧大螺母完全拧下拆除，如图4所示。

图4 锁紧大螺母拆除示意

在这种状态下锁紧大螺母的螺纹受力最小，容易拧松螺母且不易造成螺纹损伤。要特别注意的是，在拧松锁紧大螺母的过程中，吊机拉力会随着锁紧大螺母向上松动的过程而逐渐减小。因此，需要注意观测拉力计的拉力数值变化并及时调整吊机拉力，保持吊机拉力和锁紧大螺母拉力的平衡。

锁紧大螺母安装的工艺要点和拆除的工艺要点相同，重点是在大螺母安装的过程中进行吊机拉力调整，保持吊机拉力的平衡。

在锁紧大螺母安装过程中由于吊机拉力控制失误导致螺纹损伤而需要再次修复和重新安装。根据安装工艺要点的分析，建议拆装大螺母时，在吊索具中间增加一个手拉葫芦，利用手拉葫芦的微调控制吊机拉力，能够最大限度避免螺纹损伤，提高安装成功率。

3.2 滑环环形部件的拆装

液滑环是由多个套在轴芯上的多个环形部件组成的，包括滑环外环、滑环内环、轴承压板等。这些环形部件和轴芯共同构成了液滑环的液体通道，环形部件与轴芯之间的配合面、不同环形部件之间的配合面均是经过抛光处理的密封面，因此在拆装的时候需要特别注意密封面的保护。

以轴承压板的拆装为例，在液滑环的上、中、下共布置有3个轴承压板，轴承压板的主要作用是用于布置轴向轴承、动密封、静密封，如图5所示。

图5 液滑环轴承压板示意图

轴承压板的拆装需要用到专用的筒形装配工装，该工装可以在拆装过程中保护各部件的密封面不受损伤。筒形装配工装由吊装工装和导向工装两部分组成，吊装工装形状为筒形，类似一个倒扣的圆筒桶，内径比轴芯外径略大，可以套入轴芯完成各个环形部件的吊装。导向工装安装在轴芯顶部作为筒形吊装工装的就位导向，其最大外径比筒形吊装工装内径略小,如图6。

图6 专用的筒形装配工装

筒形装配工装在使用时首先要在轴芯顶部安装导向工装，然后将吊装工装在导向工装的导向下套入轴芯。吊装工装落在被吊部件顶部后，使用连接螺栓将吊装工装和被吊部件，最后被吊部件和吊装工装一起被吊起，如图7所示。

图7 筒形装配工装工作示意

拆装轴承压板的工艺要点是避免吊装过程中发生碰撞而导致各部件的密封面损伤，主要通过2种方式实现对密封面的保护：①保持吊装工装的准确对中，通过吊机的操作和导向工装的辅助，在筒形吊装工装的下落过程中根据情况不断调整对中；②通过时刻监控吊索具中的拉力计读数，观测吊装过程中是否发生摩擦刮碰。如果吊装工装和轴芯之间有接触，会立刻在拉力计读数的变化上反映出来。拆装过程中应保持吊装速度缓慢均匀，尽可能中途不停止。如果下落的时候读数变小或者上升的过程中读数突然变大，要及时暂停，观测是否有刮碰。建议在筒形吊装工装内部安装防碰垫片或者进行适当的涂塑处理。

2.3 锁紧大螺母的修复

锁紧大螺母的螺纹以及对应的滑环轴芯上的螺纹在拆的过程中由于吊机动作和拧松螺母动作的不同步会产生划伤、压痕等损伤，这些损伤需要

修复后才能重新安装大螺母。首先使用锉刀沿着螺纹方向锉平表面比较严重的损伤，然后使用A400砂纸沿着螺纹方向进行打磨修复，要求外观光滑，手感顺滑，没有异常的粗糙感。

2.4 各部件密封面的修复

滑环完全解体后需要对拆下来的各个部件进行检查。各个部件的配合密封面在解体过程中的反复吊装不可避免都会存在或多或少的划痕，特别是吊装过程中产生的径向和轴向划痕会严重影响密封的效果，因此在实际作业过程中全都需要打磨修复，这是一项非常重要的工作。

轴芯的密封面修复是打磨修复工作的重点，解体过程中装配工装反复经过轴芯很容易在配合密封面上产生多处轴向划痕，而且会有不少较严重的划痕需要进行打磨修复。打磨需要选择与滑环各部件材质相匹配的工具，滑环部件的材料既要考虑其耐油介质腐蚀、耐海水腐蚀，还要考虑其耐压性和结构强度，通常材料为双向不锈钢[8]。较轻的划痕使用A400-A600的砂纸带沿着周向进行打磨修复。较严重的划痕使用抛光机配合A400-A600的圆砂纸进行打磨修复。为了达到更好的修复效果，最后可以使用规格12 MICRON的抛光液进行抛光处理。

[1] 徐化奎,刘锡鹏.FPSO单点系泊核心部件液体滑环的修复研究与应用[J].石化技术,2005(7)：95-96.

[2] 海洋石油工程设计指南编委会.海洋石油工程设计指南:海洋石油工程FPSO与单点系泊系统设计[M].北京：石油工业出版社,2007.

[3] 张世双.单点系泊(液滑环)功能性试验技术研究[J].重工与起重机技术，2012(4):15-16.

[4] 宋志鹏,郑绍春.浮式生产储油卸油船多通道流体旋转接头性能分析[J].船海工程，2010(4):53-57.

[5] 谭家翔.边际油田水下液滑环总体设计分析[J].船海工程，2010，39(5):53-59.

[6] 胡国后.机械滑环系统维护与管理分析[J].机电工程技术，2013(3):90-92.

[7] 刘生法.单点系泊系统关键技术探讨[J].中国海洋平台，2012(1):39-43.

[8] 黄佳,范模,王忠畅,等.南海单点系泊系统故障分析[J].船海工程，2015，44(5):88-92.

On Overhual Technology of FPSO Process Swivel

LINHua-chun,ZHUZe-jin,WUXi-ming

(Wenchang Oil Production Servises Company, CNOOC Energy Technology & Services Company, Zhanjiang Guangdong 524057, China)

Considering the speciality of the swivel overhaul is that it only can be taken place when FPSO in dry dock, which also the most tight schedule peroid. The manage group of field side need to know the key of swivel technology that the swivel overhaul can go on well. Based on the experience of process swivel overhaul, the structure of proce swivel and the work scope were analyzed, so as to make valuable conclustion and suggestion for the importance technological requirements of overhaul.

FPSO; process swivel; disassemble and overhaul

P754

A

1671-7953(2017)05-0099-04

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.027

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.026

2017-07-12

修回日期：2017-08-31

林华春(1982—)，男，硕士，工程师

研究方向：海上油气开发