某自升自航式维护平台（Liftboat）的潜水泵选型探讨

黄艺科 汪逢荣 易永光 周海青 何飞

摘 要：本文基于我司建造的某自升自航式维护平台（Liftboat）项目，对绞盘安装式潜水泵系统设计和选型的技术特点及应用进行分析探讨。

关键词：Liftboat；自升自航式维护平台；潜水泵；气隙；

中图分类号：U674.98 文献标识码：A

Abstract： In the current depressed market environment， all kinds of offshore equipment in the world

are in poor business， but the volume of self-elevating & self-propelled maintenance platform （liftboat） has been attracting attention recently. Based on the project of Liftboat （GS14186） built in Guangxin Shipbuiding & Heavy Industry Co.， Ltd.， this paper analyzes and discusses the design and application of winch capstan-mounted submersible pump system.

Key words： Liftboat； Self-elevating liftboat； Submersible pump； Air gap

1 前言

Liftboat是一种多功能平台。它装有推进装置，能够短距离自航；装有桩腿和电动升降系统，能像自升式钻井平台一样在海上升起。该船的航行和就位不需要拖轮辅助，机动灵活、工作效率高。该船结构尺寸比较小，且比普通自升式修井平台造价低廉、经济效益好。同时拥有宽敞的甲板，可以布置和运输多种功能模块，能够单独或配合其它海上平台完成连续油管修钻井、平台设施检修、油田增产等海上作业。

Liftboat潜水泵系统用于平台起升到合适高度后供应平台海水，确保平台消防水、冷却水、甲板冲洗水、生活海水、海水淡化系统有足够的海水使用。作为自升式维护平台最基本、最重要的一个系统，海水系统设计的合理、高效及稳定直接决定了整个修井平台工作的可靠性和稳定性，而该系统的核心设备—潜水泵的选型设计更是设计的重点。

2 Liftboat绞盘安装式潜水泵系统的组成

（1）潜水泵；

（2）本地控制台；

（3）软管；

（4）电动软管绞车；

（5）安全气动绞车；

（6）连接附件等（见图1）。

3 维护平台服务工况

维护平台与普通船舶不同，它的工作状态比较复杂，各状态下对海水需求也不一致。维护平台的工况主要分为：（1）漂浮状态。其服务对象距离较近，平台短距离航行，而在短距离航行时是通过安装在辅机舱单独设置的2台海水泵从左右舷海底门吸水供整船使用，海水泵排量满足整船相关设备需求；（2）升降状态。平台定位后处于起升或平台准备撤离服务区域下降时，通过海水泵将海水注满缓冲舱，平台运動过程中各设备从缓冲舱吸水；（3）服务状态。平台上的各设备系统处于正常使用时，此状态由潜水泵供水。

4 潜水泵选型分析

4.1 功能说明

通常，为保证平台稳性要求，减少海浪冲击，使工作人员能够通过水平步桥自由来往、平台吊机能够方便吊物，平台在正常服务时主船体与海水表面留有一定的气隙（主要看服务对象的高度，某维护平台设计气隙为12 m），主船体在离开海平面时必须通过潜水泵系统将海水提升到平台，确保平台消防水、冷却水、甲板冲洗水、生活海水、海水淡化等系统有足够的海水使用。

4.2 配置情况

根据ABS MOU的要求，对于冷却水或者消防系统等重要用户的供水需求，至少提供两种水源供应，且一用一备。本维护平台配置两套潜水泵，布置在主甲板船中左右舷升高平台处，分别从海平面下取水并注入共用的海水环管，供整个平台的各相关设备使用。ABS规范要求，在平台升降模式中，需要保证平台在不使用潜水泵情况下，能够保证平台上的海水满足消防、发电机冷却水使用，特设置了一个缓冲舱，容积满足升降期间要求（见图2）。

4.3 安装及维护注意事项

（1）绞盘通过输送软管与潜水泵连接，因软管长时间承受重力、海浪引起的不规则拉力等外力影响容易损坏，需要单独设置气动绞车通过钢丝绳与泵出口法兰连接承受主要泵、软管、软管内海水、电缆等重力。由于气动绞车与潜水泵绞盘难以同步，在升降潜水泵时需要两人分别协调操作；

（2）气动绞车出绳处需尽量靠近软管通过绞盘滚轮自然下垂的中心位置，与潜水泵海水出口处连接的钢丝绳末端需要特制吊环和安装卸扣，跨过潜水泵出口法兰，以避免钢丝绳与钢质锐角摩擦造成断裂；

（3）潜水泵绞盘平台需要漂出船体外板，以防止潜水泵在海浪冲刷作用下连带软管摆来摆去，碰撞船体外板锐角割破软管，并且软管通过绞盘平台处设置“口”字型滚柱，避免摩擦；

（4）维护平台处于漂浮状态时，潜水泵本体需要高于平台的设计吃水并固定在船体上，避免维护平台自航或拖航时海水冲刷造成泵体、软管等损坏；

（5）绞盘内径的选取需要考虑所选择软管的弯曲半径，以免造成软管卷入绞盘时弯曲半径过小而压扁；

（6）潜水泵通过绞盘即可实现潜水泵本体的升降，只需要对应的电力和驱动气动绞车的压缩空气气源即可；如需要进行泵体维护，则需使用平台吊机将潜水泵本体吊到甲板面进行维护。

4.4 潜水泵的材料选型

考虑到潜水泵的使用环境，泵轴通常选择机械性能更优的双相不锈钢；外壳和叶轮选用更耐海水腐蚀的镍铝青铜材质；泵本体外部增加不锈钢罩壳，以保护泵本体受机械损伤。

4.5 潜水泵排量计算及技术参数

4.5.1漂浮状态

此状态使用独立的海水泵从船体海底门吸水供整平台使用，无须使用潜水泵.

4.5.2.升降状态

此状态使用独立的海水泵从海水缓冲舱吸水供整平台使用，在平台升高前预先通过海水泵将海水注入缓冲舱，仅供与升降有关设备的主发电机冷却及消防使用。

4.5.3服务状态

此状态下主要海水用户包括：主发电机组、空调、冷藏的制冷单元；造水机；卫生水系统等。以我司的LIFTBOAT项目为例，在服务状态时计算过程如下：

（1）主发电机共四台，此状态下使用两台，水量需求55.9 m3/h x 2=111.8 m3/h；

（2）中央空调两台，一用一备，水量需求230 m3/h；

（3）造水机两台，一用一备，水量需求5.5 m3/h；、

（4）生活区域生活供水水量需求2 m3/h；

（5）冷藏裝置两台，一用一备，水量需求5 m3/h；

（6）配电板间海水冷却独立空调两台，一用一备，水量需求13 m3/h；

（7）消防水按照规范需要考虑两套消防水龙带的海水需求，根据订货消防栓参数，共需50 m3/h；

（8）空压机空气后冷却器一台，水量需求4 m3/h。

综合如上的各设备水量需求，累计为421.3 m3/h。

4.5.4 潜水泵压头计算

根据技术规格书的各主要使用海水设备的压力要求、平台气隙、目标海域浪高等参数，通过预估在对应排量时的管路沿程阻力和局部阻力等，最终得出泵的压头需求为表1所列。

综上所述，潜水泵的流量及压头选型为：500 m3/h x70 m。

4.5.5 潜水泵的技术参数

5 结论

潜水泵的选型及使用决定了整个平台海水系统的成败，由于海水用户和使用工况的多样性，故一直是平台设计的关注点。本文通过基于实际项目的计算分析，总结出潜水泵的设计选型及安装要点，相信对同类项目有一定的借鉴作用。经广新海工某自升自航式维护平台的实际验证，本文计算分析过程和实际使用情况均符合预期。

参考文献

[1] Zamil – L.B.2 Marine Operating Manual 2017.

[2] 中国船舶工业总公司. 船舶设计实用手册[M]. 国防工业出版社，1996.

[3] Zamil – L.B.2 Piping Diagram-Raw water System 2017.