軟鋼臂單點系泊系統(tǒng)系泊腿損壞故障研究和改進措施

1、軟鋼臂單點系泊系統(tǒng)系泊腿損壞故障研究和改進措施摘要：文章主要針對軟鋼臂單點系泊系統(tǒng)的故障 維修進行分析，以“渤海明珠號”軟鋼臂單點系泊系統(tǒng)左舷 系泊腿軸承損壞為例，對其故障的根本原因進行分析，并針 對此次故障，提出臨時性的改造方案，以解決fpso在冬季 惡劣海況下安全生產(chǎn)的問題。關鍵詞：系泊腿；系泊臂；萬向節(jié)；單點系統(tǒng)故障；臨 時繩索中圖分類號：u661. 44文獻標識碼：a文章編號： 1006-8937 （2013） 09-0083-03"渤海明珠號” fpso是一艘5萬t級fpso,它于1993 年9月建成并在綏中36-1油田試驗區(qū)服役，期間經(jīng)過兩次 進塢改造，分別應用于pl19

2、-3和bz25-1外資合作油田。"渤 海明珠號” fpso具有鋼質的船型船體，主船體被兩道縱艙 壁、十一道水密橫艙壁分割成七個原油儲藏艙、七對邊壓載 水艙、一對燃油艙、一個機艙、一個泵艙（上部為四個除油 水艙）、一個麗尖艙（壓載艙）和一個贈尖艙（壓載艙），還 有一對污油水艙。麗尖艙的上部設有儲物艙、液壓泵站和油 漆間。船體內(nèi)配備有齊全的保船設備。油、氣、水處理設備、 發(fā)電設備、熱介質鍋爐、蒸汽鍋爐和惰性氣體發(fā)生裝置等均布置在生產(chǎn)甲板上。船體首部為生活樓與單點。生活樓頂部 設有直升飛機平臺。船的右舷配備用于穿梭油輪旁靠的系泊 設施。它具有對井流進行工藝處理的能力。在接受井口平臺 輸送來

3、的井流之后，將井流處理后儲存于油艙中，由油輪轉 運?！安澈Ｃ髦樘枴?fpso將近6萬t載重量的儲油輪在海上 需要有一個系泊點。此系泊點上安裝有系泊臂，它與fpso 上安裝的系泊腿連接，可以使fpso繞著系泊點作360°的轉 動。生產(chǎn)儲油裝置借助系泊臂連接到導管上，導管架的中心 柱上焊有將軍柱，在將軍柱上端安放系泊頭。系泊頭上有產(chǎn) 出液、天然氣和注水的輸送旋轉接頭和一個轉動軸承，它可 使生產(chǎn)儲油船和系泊臂一起繞著導管架轉動。在一次季風的 影響下，左舷系泊腿上部一個旋轉軸承損壞，導致該系泊腿 不能自由旋轉。左舷系泊腿依然承受較大的力，勢必不能維 持長期的工作。本文就“渤海明珠號” fps

4、o單點系統(tǒng)出現(xiàn)的 故障原因及改進措施做分析和介紹。1 “渤海明珠號"fpso單點系統(tǒng)簡介1. 1單點系泊系統(tǒng)環(huán)境條件設計單點系泊系統(tǒng)按如下環(huán)境條件設計:一般風暴條件為一年一遇的風暴（和生產(chǎn)儲油輪連接時）；有效浪高2. 3 m；最大浪高4. 3 m；平均浪周期：6. 1 s； 1 h平均風速18 m/s（在10 m內(nèi)）；1 min陣風21 m/s （在10m內(nèi)）；表層海流1. 37 m/so1.2單點系泊系統(tǒng)的主要部件 導管架。導管架是一個平面呈矩形的鋼管構架，在矩 形的四角是四根腿，用水平的和斜的拉筋將四根腿連接起 來。導管架全高43.6 m,導管架的底部和頂部的每邊尺寸分 別為15

5、.4 m和58ni,四根腿的直徑為1.3 m,四根樁通過 四根腿打入海底，將導管架固定住。 系泊頭。系泊頭包括轉動軸承支座、轉動軸承、轉盤、旋轉接頭堆組、軟管托架。 系泊臂。系泊臂是一個剛性a字形構架，其前端借助橫搖-縱搖絞接頭與系泊頭相連接，其后一端借助于系泊腿 與生產(chǎn)儲油輪上的系泊構架相連接。系泊臂懸吊在海面上， 通過活動棧橋，人員可以從生產(chǎn)儲油輪上走到導管架上。系 泊頭上的產(chǎn)出液和天然氣通過旋轉接頭就保證了產(chǎn)出液和 天然氣不間斷地輸送。 系泊腿。系泊腿是一個剛制管件，其下端用萬向節(jié)與 系泊臂壓載艙上的吊耳相連接，其上端用帶有軸向止推軸承 的萬向節(jié)與fpso的吊耳相連接。系泊腿從上萬向節(jié)的

6、上軸 到下萬向節(jié)的下軸的總長為13 m,鋼管直徑為0.6 mo系泊 腿還是應急情況時需解脫地裝置。生產(chǎn)儲油輪與系泊臂的最 后解脫是松開兩個系泊腿上的快速連接器，并將系泊臂下放 到海面，需拖輪協(xié)助。 萬向節(jié)。萬向節(jié)的本體是鑄鋼，軸是鍛鋼，并配以自 潤滑青銅套。軸和軸套相摩擦的部分均鍍以不銹鋼。軸向止 推軸承可使系泊腿自由地繞其縱軸線轉動。軸承的潤滑方式 是油浴式。2 “渤海明珠號” fpso單點系統(tǒng)故障現(xiàn)象及原因分2. 1 “渤海明珠號” fps0單點系統(tǒng)故障現(xiàn)象渤海灣海上強風天氣時有發(fā)生。在冬季一次例行檢查時到發(fā)現(xiàn)syms (soft yoke mooring system)左側系泊腿已經(jīng) 旋

7、轉70。，超出了它的自然調(diào)整角度，同時從系泊腿上部軸 承腔室發(fā)出巨大的摩擦噪音，而右側的系泊腿卻沒有任何的 異常。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，左側系泊腿上部軸承已經(jīng)變形，并且無 法復位。2.2單點系統(tǒng)故障產(chǎn)生的原因及分析 以上述對單點系統(tǒng)故障的描述為切入點，首先對系泊腿的潤滑系統(tǒng)進行了檢查，發(fā)現(xiàn)軸套沒有充足的潤滑油進行潤 滑。經(jīng)分析，其可能的原因主要有以下幾個方面： 設計缺陷，由于系泊腿上十字頭與操作臺的距離較 遠，達到了 1.5 m,同時又髙出甲板13 m,日常的維護保養(yǎng) 工作較為困難，屬于髙空和弦外作業(yè)，并且需要守護船的支 持。 部分滑油加注管線丟失和損壞，造成上下萬向接軸上 的軸套沒有充足的潤滑油進行加

8、注，導致轉動不靈活。 預防性維修（pm）工作做得不徹底。原本該加注滑油 的位置沒有及時添加滑油。 未及時將更換出的系泊臂旋轉節(jié)內(nèi)的滾動軸承潤滑 油（標號為mobil shc639）油脂清除，造成油脂卸放孔堵塞, 清潔的油脂無法注入，導致系泊腿軸承內(nèi)部缺少油脂潤滑。 檢查下部萬向節(jié)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)潤滑脂通道被堵塞，幾 乎不可能加注滑油。長時間的滑油消耗和損失勢必會造成缺 油現(xiàn)象。 檢查系泊臂發(fā)現(xiàn)“nose”部件沒有良好潤滑，軸承潤 滑脂化驗結果雜質含量超標，抽樣檢查20%的緊固螺栓的預 緊力和上緊標志基本符合要求。但是左側潤滑脂管線上沒有 注油嘴。 檢查主軸承發(fā)現(xiàn)有干磨和水痕跡象，緊固螺栓抽樣檢 查

9、有不符合要求項。同時用黃油槍加注黃油時，發(fā)現(xiàn)有些油 嘴加不進去；潤滑系統(tǒng)沒有釋放閥；壓力表校正標簽過期。 通過對故障原因檢查和分析，經(jīng)單點制造商sbm相關專家確 認后得出結論：左舷系泊腿上部旋轉軸承有重大損壞，有不 可接受的扭力傳至下部萬向節(jié)。無法正常工作，必須更換或 替代。3單點系統(tǒng)故障臨時改進措施及實施3.1單點系統(tǒng)故障的臨時改進措施sbm設計了暫時的系泊腿系統(tǒng)以取代原始的系泊腿。在 系泊腿上下端焊接吊點用臨時繩索作為系泊腿。臨時繩索安 裝在fpso系泊頭和spm結構之間，纜繩的主要參數(shù)如圖1 所示。臨時繩索的材質是聚酯纖維，其內(nèi)部有一個鐵心結構， 核心原理是三股繩索同纜繩的縱軸平行，增加

10、強度。此外， 它們都有一個外層護套保護。只有當系船纜與原停泊支架的 重量差異被補償時，原設計荷載才施加到這個臨時繩索。此 設計已通過dnv批準，臨時系泊腿壽命為18個月。3.2改進措施的實施過程 原始系泊腿的拆卸。按照拆卸程序先將原始系泊腿上 損壞的(techlock" clamping device)拆卸下來。之后 用兩個通過sbm廠家設計的特殊纜繩代替系泊腿。在拆卸過 程中確保所有的旋轉槽輪都能自由轉動，溝槽潔凈無阻沒有 被腐蝕。并且清除了所以尖銳的槽邊，特別是對系泊腿的溝 槽進行了重點清理，如圖2、圖3所示。 搬運吊點至工作現(xiàn)場。此次設計的吊點重量達到了 1.3 t,所以憑借個

11、人的力量是無法移動的?；谶@種情況, 最后施工人員確定將它們放置在特殊的支架上并且和支架 固定好，使用吊機吊起支架，將支架放在拖車上，施工人員 將其從吊貨甲板拉到船首甲板。 吊點的吊運。如此大重量吊點的吊運工作是有相當難 度的，為了將吊點吊運至工作位置，在船首甲板安裝了滑輪 組(要求3 t)和升降絞車。把絞車的基座焊接到甲板上， 并且給這個基座加上支架。利用安裝在船首甲板上的絞車和 另一臺在單點上的絞車進行作業(yè)，整個吊運過程需要兩輛絞 車較好的配合，才能將吊點和內(nèi)部支撐結構吊到位，如圖4 所示。 吊點的焊接。根據(jù)sbm廠家的設計要求，安裝新的臨 時系泊腿需要在連接系泊腿導管架的上部模塊左右舷各

12、焊 接吊臂1個(lifting bearm),吊點1個(pad eye)。在左 右舷系泊臂的管線內(nèi)部增加4個支撐。管線的外部焊接2個 吊點。 安裝臨時系泊腿。利用掛裝的滑輪組配合首樓甲板上 的兩個液壓纜機和spm上的絞車將臨時系泊腿連接安裝，然 后向壓載水艙壓水使之按照設計要求達到受力標準，如圖5 所示。 斷開和回收舊的系泊腿。用臨時繩索取代系泊腿后， 對原有系泊腿進行切除作業(yè)，切除以后的系泊腿利用絞車將 其底部收至船贈，至此明珠號單點系統(tǒng)問題臨時改進措施實 施項目基本完成。4結語“渤海明珠號”單點系統(tǒng)故障的臨時解決措施整體的 項目實施過程風險較大。雖然此改造方案已經(jīng)取得了挪威船 級社(dnv)的批準，但是此次改造無任何前例可以借鑒， 考慮到海上惡劣的天氣情況可能對fpso造成的影響，強風 天氣時替代纜繩承受載荷的情況，吊點的強度和去除剛性系 泊腿可能出現(xiàn)的問題等因素，我們認為提出合理