海上石油平台机械设备安装优化

2021-01-08徐志源湛江南海西部石油勘察设计有限公司广东湛江524057

化工管理 2021年6期

徐志源(湛江南海西部石油勘察设计有限公司，广东湛江 524057)

0 引言

海上石油平台设备安装工作非常重要。在平台建造过程中，由于各方面的原因，设备安装会遇到许多问题，如果不能有效解决，必然会增加成本，影响工程进度、质量和安全，甚至影响到操作和维修保养。本文通过归纳、总结海上石油平台设备安装经验，为后续项目做借鉴和参考，以便创造良好的效益。

1 海上石油平台项目设备安装特点

海上平台设备种类多，涉及界面多，安装工作需要由多个专业人员共同完成，安装工序多。海洋平台设备安装工序，一般为先安装设备本体；焊接固定后，再连接管线，同时连接电缆和接线；最后进行设备的单机调试工作。海上石油平台设备安装具体特点如下：

(1)海上石油平台设备种类和数量多，按系统分为工艺设备和公用设备。工艺系统设备可细分为油处理系统设备、天然气处理系统设备、生产污水处理系统设备等；公用系统设备主要有电站设备、热站设备、仪表风/压缩空气系统设备、海水系统设备、淡水系统设备、生活污水处理系统设备、柴油系统设备、HVAC系统设备等。按照设备的特性分有容器类、泵类、压缩机、原动机、锅炉、换热器、吊机、钻修机设备以及其他设备。

(2)设备涉及界面多。海洋平台设备从采办到安装涉及到设计方、业主、建造方、操作者、供货厂商等。

(3)海洋平台建造按照项目管理分工，一般分为结构、管线、电气仪表、机械、暖通、安全、舾装和防腐等专业。设备安装工作往往需要几个专业人员共同完成。

(4)设备安装的一般工序：设备开箱检验、配件清点、编制设备安装图、划线、底座(支架)预制、底座焊接、设备安装、配件安装、电气接线、接管和设备调试。

2 设备安装过程分析

海洋平台建造是一项复杂、综合性的大型项目，需要多工种协作。根据设备安装过程，分析设备安装的重点和难点，归纳起来主要有3种类型。

2.1 设备安装位置空间有限

海上石油平台用于海上钻采作业、石油及天然气处理输送以及作业人员生活等，考虑海上吊装和成本等方面，总体空间不大，而平台上面有各种各样的设备、工艺管线系统、安全消防设施、支撑结构等，导致设备安装位置和维修空间有限。

在做设备安装设计的时候，主要考虑6个方面：

(1)设备位置是否安装要求，有没有空间进行焊接固定；

(2)设备安装位置有没有足够的位置制作支撑结构和吊架；

(3)设备安装时，在移动路径上面，是否有足够的空间；

(4)设备主体安装后，是否有位置安装配件；

(5)安装位置是否满足连接管线和电缆的要求；

(6)安装后是否方便操作，满足维修保养的要求。

如果在安装设计时，没有考虑到上述环节，可能会造成返工，主要有以下7个方面：

(1)安装位置过窄，施工人员无法进去焊接，或者只能焊接一部分，不能完全封闭设备，使得设备和周围结构容易受腐蚀；

(2)由于位置不够，支撑梁之间挨得太近，无法焊接，只能改变梁的尺寸或位置；

(3)设备安装时，如果需要侧装，拖拉移动到安装位置，就得提前做好方案，指出在移动路线上，哪些结构、管线及支架先不安装；

(4)设备位置不够，配件装不上去，需要修改周围结构；

(5)连接管线位置不够，影响管线流体，从而影响到设备运行；

(6)连接电缆位置不够，会使得电缆扭曲，不利于电缆寿命，也不够美观；

(7)操作和维护不方便，拆除部件没有空间和通过路径等。

如何能更充分利用平台的空间，在做设备安装设计时经常需要考虑。首先，在平台总体设计时，根据设备特性和操作要求，布置主要设备；其次，在对每台设备进行布置时候，考虑空间位置、设备尺寸以及设备配件的安装；最后在采办设备时，优化设备，尽量减少设备尺寸。

2.2 设备在安装过程中与其他物体位置干涉

平台上面设备数量多，设备中还有控制箱等。与设备干涉主要是平台结构、电缆托盘、管线以及设备之间，产生的主要原因，第一是设备图纸有误或者不完整，在设计模型中未能反映出来；第二是平台各专业一些小的安装件，没有设计在整体模型中，仅在各自的安装设计图中，在实际安装后才发现。解决的措施主要是厂家提供满足施工要求的图纸，设计上完善三维模型并加强审查。

2.3 设备的接口和界面多

海洋石油平台设备种类多，不同的生产厂家，有进口设备，也有国产设备，设备之间的界面和接口很多。在建造过程中，安装设备也分成多个工序，设备安装后，要连接管道系统，以及连接电缆，因此，要分清楚设备之间的界面。主要有：

(1)设备管口位置、规格及标准。例如钻机泥浆泵与灌注泵之间的管口，它们之间距离近，位置窄，如果没有预先考虑灌注泵管口标高，会造成管线根本无法连接；

(2)设备之间的界面。各设备之间的控制、反馈、保护等信号以及所需要安装的元件，都需要明确。

3 设备安装优化及应用

随着海上石油平台数量的增多，建造技术也在不断发展和完善，有很多经验值得总结。通过应用这些经验，在项目建造过程中，可以减少现场修改工作量，在项目投产后，也有利于现场操作和维护保养。

(1)根据安装和使用要求，选择和改进设备，减小设备尺寸。例如，以往模块钻机上面使用的转盘都是电机驱动，由于目前模块钻机都配备顶驱，转盘使用率减少，因此用液压驱动转盘代替电机驱动转盘。相比于电机驱动的转盘，液压转盘有以下两个优点：一是液压马达体积比电机小，中间还不需要减速机，节省空间；二是液压转盘无电机，不需要风机冷却。电机驱动的转盘需要风机冷却电机，由于钻台为危险区域，需要将风机装到安全区域，用风管与电机连接。钻台底部有很多管线和电缆桥架，经常出现和风管位置冲突的情况出现，从而引起了修改。并且风机安装位置悬空，不方便维修。使用液压转盘后，可以节省空间，更加方面布置管线。

(2)将设备集成一起，可以充分利用空间。目前钻机自动化程度越来越高，使用电液气自动化控制的产品也越来越多，如钻台面上的自动排管装置、铁钻工、液压大钳、液压转盘、液压滑移系统等。将这些液压设备的液压源统一由综合液压站提供，能够很好地节省空间。但将液压站综合起来后，液压油的温度也有可能会升高，对液压系统寿命产生很大影响。产生的原因，由于各个用户并不同时使用，当需要的排量小时，液压泵回流多，使得液压油温度升高。另外，由于液压转盘系统为使用中位不泄压的阀，而切换液压大钳使用了中位泄压的阀，使得油不断泄压，从而使得液压站的油温升高。在设计液压系统时，如果多个系统用户，而各用户流量不同时，考虑用多台小排量液压泵，代替大排量液压泵，并且做好各系统之间的隔离，减少多余流量泄放，避免油温升高。例如，一般钻机液压站使用两台75 kW的液压泵，单台泵设计流量为260 L/min，液压转盘需要的流量大约为260 L/min，而液压大钳、滑移系统的流量大约在100 L/min左右。液压转盘需要的流量较大，而使用率低，其他机具所需流量较小，回流的液压油多，造成油温升高。如果将液压站改为3台45 kW液压泵，设计排量130 L/min。在不同工况下，可以根据流量，选择开启泵的数量，使用转盘时，启动两台泵，平时使用其他机具时只开1台泵。这样不仅可以降低液压油温度，还可以达到节能减排目的。根据使用情况，进行如下控制：主液压站平时只用1台泵，剩余2台备用，不允许随便开2台泵，但是可以随便切换3台泵；在使用转盘的情况下，允许随意选择启动其中的2台泵；任何情况下都不允许同时启动3台泵。

(3)钻机的倒绳机和钻井大绳布置。钻机上面的钻井大绳连接绞车、天车、游车，倒绳机用于储存钻井大绳以及转动释放钢丝绳。很多钻机的倒绳机布置在井架开口前，钻井大绳从倒绳机到井架底部死绳固定器、绞车，再到天车和游车，绕了一大圈。在每次换绳都需要很多人拉。而把倒绳机布置在井架后面，钻井大绳可以直接从甲板面到绞车及上到井架，减少了路程和转弯，能够节省人力。

(4)安装螺旋输送器。在钻井作业中，螺旋输送器将振动筛出口的岩屑输送到岩屑排放槽。由于螺旋输送器往往在钻井过程中安装，因此，钻机建造时没有考虑螺旋输送器的安装高度，位置跟振动筛同一水平面，而振动筛岩屑出口比螺旋输送器低，岩屑排不到输送器中。在平台建造好以后，很难再将整个甲板结构修改，来降低输送器的安装高度。最后解决的办法是在螺旋输送器侧面开口，使得振动筛筛出的岩屑能排到螺旋输送器。最好的改进措施，是在平台建造时，就将振动筛处甲板升高，让螺旋输送器和振动筛之间的高差满足要求。

(5)发电机安装设计。发电机的安装须考虑散热，在发电机调试过程中，常出现发电机温度高报警停机的情况。海上的发电机一般都是海水冷却，机房使用大风量的风机散热。如果发电机机组没有采用海水冷却，而用百叶窗散热，在设计时，应尽量不要在百叶窗外太近距离有设备或者结构障碍物，否则会导致机组散热受阻。由于平台空间小，发电机的排烟管走向不合理，短距离连续转弯，使得烟气排泄不顺畅，也会让发电机温度升高。在安装发电机过程中，要注意发电机排烟管支架的设置。由于排烟管温度高而热胀冷缩，因此在排烟管上面都会安装膨胀节。如果支架设置不合理，会使烟管出口的膨胀节过度压缩，还可能将结构框架拉变形。

(6)平台上面的空调是人员居住和保持设备仪表温度的重要设备，在对于平台非常重要，而且需要经常维修保养。在平台总体设计的时候，未考虑空调机的安装和维修空间，或者厂家空调实际尺寸大等原因，使得空调室外机紧挨着栏杆，造成维修困难。空调室外机损坏，需要更换部件，一般都需要有300 mm的空间。因此在设计空调安装位置的过程中，应该留下300 mm的维修空间，方便后续平台的维修保养工作。在安装空调时，需考虑制冷剂铜管的走向，特别在配电房，尽量能避开直接从配电柜上方穿过，同时做好空调铜管的保温，避免冷凝水滴落在配电柜上。在平台排水设计时，也要考虑空调排水。有的项目没有提前考虑，安装空调后，发现排水管只能排到房外过道，造成过道总是有水，存在安全隐患。应该将地漏设置在合理位置，方便将空调冷凝水引到地漏。在安装过程中，如果空调排水管和开孔过高，会使得空调水排不出去，特别是电控间的空调，还会导致空调水泡电控柜，存在重大安全隐患。如果在项目中，使用海水冷却空调，还需要注意海水的流量和压力，能否满足空调的冷却。如果空调所在层位置比较高，平台供应海水不正常时，空调就无法使用，影响到配电间的设备。