浅谈番禺项目盐罐机械拖拉设计方案

余丹 杜奕恒 袁圆 童国斌 李雅智

摘  要：采气平台在日常钻井作业生产中，MRU每日废盐生产量非常大，盐罐废盐处理是否及时高效的清理，直接影响气田经济效益。在可燃爆炸性气体可能产生的作业环境区域，现有的人工采用手动方式拖拉盐罐效率低而且存在安全隐患。如果盐罐采用机械式拖拉，即运用机械自动化设计原理进行系统结构化设计，将大大地提高生产作业效率和操作安全性。

关键词：MRU;盐罐拖拉;电动绞车;防爆;安全

中图分类号：TU262.2     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）02-0013-02

随着海洋石油深水开发战略的实施，乙二醇的回收和脱盐作为深水油气田开发流动性保障的一项关键技术，已在一些油气田中得到了应用。

乙二醇回收脱盐系统（MRU）是一项复杂的大型工艺模块，是深水气田开发防止水合物生成，保证水下产出流体顺利输送上岸的重要的保障性设施。其运转是否良好，可靠程度及自动化程度等，直接影响水下生产设施的开发和经济效益。

1  盐罐机械拖拉设计方案背景

1.1  MRU传统脱盐再生技术描述

乙二醇（MEG）作为水合物抑制剂，在井口节流前注入海底管道，并在海上平台的三相分离器中被分离出来，分离后的溶液成为MEG富液，之后进入再生系统，再生后的溶液成为MEG贫液，被重新注入井口，作为防止水合物生成的抑制剂，循环利用。

南海某深水天然气番禺采气平台采用MRU传统脱盐再生法，将富液中的水分脱除，同时将盐分和不会挥发杂质去除。

1.2  盐罐拖拉设计系统组成

盐罐安装在采气平台生产模块第三层甲板面（海拔58.3 m）。平台左右舷甲板吊机在盐罐被吊运清理前，必须通过电动绞车先将其拖拉出来;在盐罐被吊运清理后，必须通过电动绞车再将其拉回复位。

整套盐罐拖拉系统中，包含盐罐装载车（带手动棘轮刹车）、小车导轨、防撞碰垫、滑轮组、钢丝绳及船用卸扣等。

盐罐安装在装载车上，船用卸扣栓接盐罐和钢丝绳，电动绞车通过出绳和收绳带动盐罐装载车在小车导轨上滚动拉出和复位。

另外，盐罐装载车底部需要布置一套数显称重装置，用于监测盐罐满载工况下的总重量。

2  机械拖拉系统主要构件设计选型

2.1  绞  车

盐罐安装在露天危险区域，区域等级为Class I Zone 2 Group IIA，因此我们选用防爆电机，防爆等级EXdII CT4，电气防护等级IP56。盐罐最大运行速度2.2～3.7 m/min，我们选用大减速比低转速电动绞车。

电动绞车的使用功能在此也能叫做卷扬机，起到水平拖拉盐罐的作用。

盐罐空载状态下，负荷为2 353 kg;满载状态下，负荷为11 953 kg。

结合底部拖拉小车自重，盐罐空载状态的整体最大重量约2.5 t（25 kN），盐罐满载状态的整体最大重量约12 t（120 kN）。由于盐罐是通过绞车拉动拖车，在钢轨上滚动运动。

由机械设计手册查询：钢制车轮与钢轨的滚动摩擦系数为0.05～0.1。

盐罐满载状态下的重量G=120 kN;

摩擦系数取最大fa=0.1;

电动绞车工作载荷：

Q=K1×K2×fa×G;

K1是动载荷參数，一般K1=1.1;

K2是不均匀载荷参数，一般K2=1.1～1.25。

由以上公式可得：

Qmax=1.1×1.25×0.1×25=3.48 kN（盐罐空载时）

Qmax=1.1×1.25×0.1×120=16.5 kN（盐罐满载时）

结合现场盐罐拖拉过程的分力损失、绞车工作效率及现场实际情况分析，我们选择工作载荷35 kN（SWL=3.5 t）的电动绞车。

2.2  钢丝绳

钢丝绳采用多股钢丝绳，由多个绳股围绕一根绳芯捻制而成。结合钢丝绳做滑轮组跑绳的安全系数K=5。

钢丝绳的破断拉力

P=许用拉力Q×安全系数

K=30×5=150 kN（盐罐满载时）

参考《GB/T 20118-2006一般用途钢丝绳》标准中，盐罐满载拉出选用纤维芯钢丝绳（6×37 S+FC，绳股为1+6+15+15结构，直径为φ18 mm），性能较好;盐罐空载复位时，连接钢丝绳选用纤维芯钢丝绳（6×37 S+FC，绳股为1+6+15+15结构，直径为φ12 mm），性能较好。

2.3  滑轮组

针对钢丝绳的选型直径，结合《JB/T 9005.8-1999起重机用铸造滑轮型式、尺寸、轮毂和轴承尺寸》和《GB/T 27546-2011 起重机械、滑轮》标准，我们选用带双NJ209型圆柱滚子滚动轴承（一般密封、无内轴套）的MC尼龙耐磨防腐滑轮。

2.4  船用卸扣

根据盐罐空载和满载工况下，钢丝绳的许用拉力载荷，由《GB 559-1987船用卸扣》标准得知，盐罐满载拉出时可选用圆柱销圆形卸扣O4-39.20（拉力载荷3.92 t）;盐罐空载复位时可选用圆柱销圆形卸扣O4-24.50（拉力载荷2.45 t）。

3  穿绳方案布置

在实际应用中，现场作业者按照图1（盐罐拉出过程示意图）和图2（盐罐复位过程示意图）所示穿绳布置盐罐在整个过程中的拉出和复位都达到了良好的效果。

4  结  语

采用目前的盐罐拖拉技术方案，使MRU模块产生的盐罐废盐清理工作过程尽量达到机械自动化，结构紧凑，控制灵活。同时，在后续的油气田MRU项目中，我们将会考虑更进一步的优化设计，比如设置限位行程开关，小拖车车轮安装自动（气动或液压）刹车片等。虽然额外增加初期物质投入成本和运营成本，但是节省了作业过程中的操作者人数，也大大提高了生产作业效率及安全性能。

参考文献：

[1] 《海洋石油工程设计指南》编委会.海洋石油工程机械与设备设计[M].北京：石油工业出版社，2007.

[2] 张晓峰.浅析远洋船用拖曳绞车[J].江苏船舶，2011，（2）.

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[4] 宗俊斌，张春娥，梁羽乙，等.二醇回收和脱盐技术在番禺项目中的研究及应用[J].中国造船，2014，（A01）.