海洋平台钻机模块用灰罐撬标准化设计应用研究

张 倩，付林丰，李涵忆

(1. 中海油能源发展装备技术有限公司 天津300451；2. 海德天润海上工程技术有限公司 天津300451)

0 引 言

水泥灰罐又称为散料罐，是海洋石油采油平台钻机模块输灰系统中的关键设备，用于接收、储存和输送油井水泥、膨润土和重晶石等物料，其结构形式一般为椭圆形封头、圆柱形筒体、罐下部为锥形、椭圆封底，立式支腿支撑。在设计制造时需要根据客户船舶的具体情况设计配套罐型，工程技术人员将对罐体高度、外径、容积、结构强度、开孔位置、管口方位等问题逐一确定，以确保结构安全的同时达到最佳装载效果。本文选用以装有不同介质的 5台灰罐组合成一个撬块为例，通过比较以往项目进一步阐述标准化设计的重要性。

1 灰罐撬标准化设计的重要性

由于灰罐成撬结构复杂，受工艺条件、环境因素、场地限制、业主要求等不同因素影响，均为非标产品，需要进行针对性设计。不但工作量大，专业性强，而且人为因素对设计效果的影响很大。如部分工作重复性强、设计深度广度、图面风格及设计选型标准不统一，增加了设计、采办周期、现场沟通工作量，以及因设计错误返工造成的人、材、机和时间成本上升。容器撬块标准化设计不但提升容器撬块的设计质量、技术水平，减少重复劳动，为采办和生产环节带来方便，进而实现降本增效，而且加强了专业技术队伍的建设，为企业相关标准化工作提供了重要依据，切实促进了企业体系的完善。

2 设计标准化技术研究

设计标准化就是为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。灰罐撬设计标准化的表现形式为：简化、统一化、模块化、组合化、通用化、设计优化、系列化。

2.1 简化

复用图的设计一方面要以简化设计、方便识图为原则，筛选适用范围；另一方面需要考虑其覆盖面能涵盖各种设计工况。通用标准零部件的设计，提升了产品部件的互换性，节省后期维保成本。

5台灰罐的介质分别为 3台水泥、1台重晶石和1台膨润土，密度见表 1，其设计参数除介质密度和管口方位不尽相同外，其他设计参数均相同，管体的壁厚，每台灰罐设计一套图纸会有大量重复工作，绘制重复利用图如设备铭牌、接地端子图、焊接详图、梯子图、护栏图、内件图等，可以减少大量的重复性劳动。

表1 物料及其密度Tab.1 Materials and their density

2.2 统一化

撬块涉及专业范围广，设备形式多样，需要根据各专业和各类产品的技术特点，结合现场经验，提炼需标准化的具体内容，统一设计深度，设计内容定性、定量，形成标准化模板和设计规定。

通过规范材料的选型和余量设计，使采办成本和周期得到有效控制。同时，标准化出图减少了现场沟通协调工作量，控制了因定性定量不明确、识图错误、设计交底不充分等造成的现场人工、材料和时间损失。

2.3 模块化

整撬结构合理拆分可满足吊装、运输等需要。5台灰罐组合成一个撬块，整撬长近 12m，吊装、运输等均存在很大问题，考虑系统工艺及承重等因素，最终确定方案将底撬设计成分体式结构，选择其中重晶石罐和膨润土罐合用一个底撬，3台水泥罐共用1个底撬。撬内连接管线在两个撬块连接处设置法兰口，分撬吊装、运输。

2.4 组合化

撬装设备平台设计见图 1。由于运输尺寸限制，撬块中梯子、护栏全部采用螺栓活连接设计，并充分利用护栏、梯子复用图，减少重复劳动。将平台中需要弯曲的角钢替换成焊接钢板，便于现场施工。

图1 平台布置Fig.1 Platform layout

由于灰罐撬为称重仪称重，为了不影响称重效果，各灰罐平台间需互相独立，并要求灰罐管口(进灰、出灰、进气、透气)与外接管线连接必须采用软连接(弹性接头)。

2.5 通用化

以往项目中设备内件尺寸较大且为全焊接结构，要在封头组焊前安装到罐体内部。为方便现场安装及后期维修保养，内件结构改为可拆卸标准化结构，选用螺栓连接，控制可拆件尺寸，方便从 DN600的设备入孔进出，无需再单独考虑设备组焊顺序。

2.6 设计优化

优化进、出料管管节工艺。采用整根管弯制，避免管节与弯头焊接处管内残留毛刺对进、出料的影响，提高进、出料效率。

优化灰罐撬的物料承重方式。灰罐的物料承重有两种方式，一种是选用料位传感器监测物料重量，另一种是灰罐支腿底部加装称重仪监测罐内物料重量。第二种方式对罐体称重支座及铰链支座强度要求较高，在灰罐制造过程中要确保灰罐垂直度、支腿垂直度，及支腿沿灰罐圆周的角度定位精度。

2.7 系列化

灰罐撬按照标准化设计要求完成设计后，需对每个设计文件进行标准化审查(见表2)。

表2 标准化设计审查记录表Tab.2 Record of standardized design review

6 数字审查审查数值是否正确、是否符合一定的规律，有关数值之间有无矛盾7 图形审查 是否符合机械制图标准8 文字审查是否做到了层次分明、语言通顺、文字简练、限定准确、用语得当、用字正确、标点清楚

3 总 结

标准化设计工作是设计技术管理的重要组成部分。搞好设计标准化工作，有利于稳定和提高设计质量及技术水平，减少重复劳动，提高效益，符合国家节约资源、降本增效的基本产业政策。各级设计人员必须密切协作，共同努力，保证标准化工作贯彻执行于设计工作始终。