钻井平台上阀门、滤器和传感器的物料运输方案研究

薛风光，任轶丽，邢治涛，杨忠华，赵洋洋

（烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东烟台 264000）

钻井平台上阀门、滤器和传感器的物料运输方案研究

薛风光，任轶丽，邢治涛，杨忠华，赵洋洋

（烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东烟台 264000）

在挪威北海作业的钻井平台上，物料运输方案是HSE分析不可缺少的一部分。而平台上阀门、滤器和传感器的运输方案作为一个关键的HSE意见，被平台操作者提出。众所周知，船舶/平台上有大量的阀门、滤器和传感器，而他们的物料运输方案不像大件（如马达等），大都没有进行过详细的考虑。针对此问题进行了详细说明和解释，并对其在平台上浮筒、立柱和甲板盒等不同部分的物料运输方案展开了分析。

物料运输；钻井平台；HSE；挪威北海；浮筒；立柱；甲板盒

0 引言

挪威现为西欧最大产油国、世界第三大石油出口国，近海石油工业已成为国民经济重要支柱。挪威北海是世界上恶劣海况的海域之一，那里储存着大量的油气资源。随着挪威对海事法律法规的完善，挪威对在该海域作业的船舶和平台有着越来越严格的要求，这些要求最终形成法律、法规和规范（PSA， NMA和NORSOK等），来指导船舶/平台的设计、作业和操作。

在挪威北海作业的钻井平台上，物料运输（Material Handling，MH）是HSE分析不可缺少的一部分，它也是NORSOK R-002规范［1］中的核心部分。在船舶/平台上，物料运输方案一般都会涉及到马达和经常拆卸的大型设备［2］，而船舶/平台上大量的阀门、滤器和传感器相对重量较轻，且容易触及，因此很少被考虑。但是规范NORSOK R-002要求大于25kg的设备都要有物料运输方案，因此它们的吊装和运输方案在物料运输分析（material handling study）时作为一个重要的部分不能被忽略。

本文基于中集来福士船厂在建项目 North Dragon半潜平台对阀门、滤器和传感器的物料运输方案进行了深入的分析。对于它们在平台上的物料运输要求，提出了如表1所示的几个意见。

表1 平台上阀门、滤器和传感器的物料运输意见

本文在进行阀门、滤器和传感器运输方案的同时，引入国际石油和天然气生产商协会（International Association of Oil & Gas Producers ，OGP）的风险评估数据库中的过程泄漏频率［3］（Process release frequencies）来对阀门和滤器由于损坏导致泄漏的数量进行评估和计算。

1 引用规范和标准

1.1 NORSOK R-002

挪威NORSOK规范中R-002部分，对平台上设备的物料运输方案提出了明确和严格的要求，其中表B.1列出了物料运输方案的通用要求，如表2所示。

表2 物料运输要求

1.2 OGP - Process release frequencies

本文基于OGP - Process release frequencies中的表3和表4的泄漏频率对手动阀门、遥控阀和滤器进行阀门的损坏泄漏数量计算。根据表3的泄漏频率对滤器进行的损坏泄漏数量计算。OGP - Process release frequencies作为石油和天然气行业的公认数据标准被广泛认知和使用。

在表3和表4中，如果阀径处于两个数据之间，则采用大管径的。第一列的泄漏孔径（mm）意味着，任何一种泄漏都将被视作泄漏点直径。最后一行的TOTAL频率将作为总体泄漏频率为本文计算使用。

2 维护和泄漏频率

2.1 平台上的阀门、滤器和传感器统计

在North Dragon平台上，有大量的阀门、滤器和传感器，为了适应物料运输方案的要求，本文针对NORSOK R-002的物料运输要求对25kg以上的阀门、滤器和传感器进行了统计，如表3所示。

表3 设备类型：（3）手动阀

表4 设备类型：（4）控制阀

表5 设备类型：（15）滤器

表6 平台上阀门、滤器和传感器统计

根据OGP - Process release frequencies的主要分类，本文将截止阀、快关阀、手动蝶阀、闸阀和手动高压阀等列为手动阀（manual valves）系列。将HVAC水密阀、压力释放阀、温控阀、遥控阀和遥控高压阀作为自动控制阀（actuated valves）系列。将泥箱和过滤器列为滤器系列。将压力表、压力传感器、温度表、温度传感器、压差传感器、油检测器和液位传感器列为传感器系列。

2.2 正常维护

2.2.1 阀门和滤器的正常维护

所有类型的阀门和滤器都需要定期的检查和维护，如润滑、壁厚检查和紧固件检查等，这些正常维护不需要拆卸阀门和滤器。

2.2.2 传感器的正常维护

根据表6的统计，传感器的重量都不超过25kg。传感器是用来向操作者显示压力、温度和压差等信息的，因此它们一般都处于设备的附近，且容易触及和查看，这也是平台详细设计时对其布置的基本要求。

由于传感器的质量和在平台上的布置，比较容易拆卸和运输，因此它们的物料运输方案不需要过多的描述。

2.3 基于泄漏的拆卸维修

这种拆卸维修有别于2.2.1所提的正常维护，它需要将阀门和滤器从系统上拆下来维修。这种拆卸维修频率是与阀门或滤器多长时间出现非正常工作或不工作相关的，而非正常工作或不工作主要是由于其泄漏导致的。因此本文将根据OGP - Process release frequencies的泄漏频率对阀门和滤器进行相关计算。

2.3.1 计算公式

其中，n1为重量处于25kg～200kg之间的设备的数量；n2为重量大于200kg的设备的数量；p1为每年度总体泄漏频率；p2为每五年度总体泄漏频率；n11为重量处于25kg～200kg之间，每年度泄漏数量；n12为重量处于25kg～200kg之间，每五年度泄漏数量；p11为重量大于200kg，每年度泄漏数量；p12为重量大于200kg，每五年度泄漏数量。

2.3.2 泄漏数量计算

根据以上计算公式，对阀门和滤器进行每年度和每五年度泄漏损坏数量的统计，如表7～表9所示。

表7 手动阀泄漏数量统计

表8 自动控制阀泄漏数量统计

表9 滤器泄漏数量统计

根据以上计算统计，没有一个阀门和滤器在每年度和五年度期间会泄漏。

2.4 基于更换垫片的拆卸维护

除了在2.2.1节提到的正常维护和2.3节提到的基于泄漏的拆卸维修，阀门的维护也应该包括每2年或3年更换垫片的维护。

更换垫片可以在阀门附近区域展开，不需要将阀门拆除至车间进行此类维护。

如果阀门需要运输至车间或主甲板进行大修，则需要对其进行物料运输方案进行解释，这个问题将在下面3.3节进行详细说明。

3 阀门、滤器和传感器的物料运输方案

3.1 总结

根据以上分析和计算，阀门、滤器和传感器的运输方案形成了以下要求：

1）对于重量处于25kg和200kg之间的阀门（手动阀和自动控制阀），根据表2的物料运输要求，以及表7和表8的计算，它们的物料运输要求为C，也就是说对这些阀门的物料运输方案无要求，可以忽略。但是根据2.4节的分析，阀门需要进行每2年或3年更换垫片的维护，而更换垫片需要将阀门拆、吊下来，不建议在线更换，因此阀门的物料运输要求需要更改为B，也就是说阀门上方的邻近空间需要有位置加临时吊装设备。根据North Dragon平台的设计标准，阀门上方邻近空间可以保证安装临时吊装设备，因此，这些阀门的物料运输要求就可以描述为“确保阀门上方邻近空间可以安装临时吊装设备”。

2）对于重量大于200kg的阀门（手动阀和自动控制阀），根据表2的物料运输要求及表7和表8的计算，它们的物料运输要求为B，也就是说阀门上方的邻近空间需要有位置加临时吊装设备。同样，这些阀门上方邻近空间可以保证安装临时吊装设备。因此这些阀门的物料运输要求就可以描述为“确保阀门上方邻近空间可以安装临时吊装设备”。

3）对于重量处于25kg～200kg之间的滤器，根据表2的物料运输要求和表9的计算，它们的物料运输要求为C，也就是说对这些滤器的物料运输方案无要求，可以忽略。

4）对于重量大于200kg的滤器，根据表2的物料运输要求和表9的计算，它们的物料运输要求为B，也就是说阀门上方的邻近空间需要有位置加临时吊装设备。同样，这些滤器上方邻近空间可以保证安装临时吊装设备。因此，这些滤器的物料运输要求就可以描述为“确保滤器上方邻近空间可以安装临时吊装设备”。

因此，阀门、滤器和传感器的物料运输要求总结为表10所示。

表10 阀门、滤器和传感器的物料运输要求

3.2 临时吊装设备

为了确保临时吊装设备能够被安全和有效的使用，只有物料输运要求为B的设备才可以使用临时吊装设备进进行吊装及物料运输。

临时吊装设备主要有夹钳（可以在球扁钢、扁钢和凸缘上使用）和梁钳/万用钳（在型材面板上使用），如图1和图2所示，它们最大承重2t（NORSOK R-003［4］要求）。

为了增加平台上设备吊装的安全性和有效性，便携式龙门吊（如图3所示）在平台上也被广泛使用。便携式龙门吊之所以安全和有效，是因为便携式龙门吊可以代替多个吊耳（或夹钳）垂直和水平方向的移动。

另外，手推车、叉车也可作为物料运输的一个重要设备在平台上使用。

图1 典型的夹钳

图2 梁钳/万用钳

图3 便携式龙门吊

3.3 详细物料运输方案

根据3.1和3.2节的分析，形成了阀门、滤器和传感器的物料运输要求。除了2.4节提到的拆卸维修，阀门和滤器在需要大修或更换时，它们需要在车间或主甲板到安装位置之间进行运输。为此，形成了表10中B类型设备的详细物料运输方案，如表11所示。

对于传感器的详细物料运输方案，由于表9中物料运输要求显示为C，因此其物料运输方案可以不予考虑，利用人力完全可以完成其拆卸和维护。

表11 阀门和滤器的详细物料运输方案

4 结论

通过对平台上阀门、滤器和传感器的物料运输方案的研究，确定了其维护频率与吊装频率的关系，设计了其在平台上不同位置对应的不同运输计划和方案，解决了长久以来大家关注的阀门、滤器和传感器如何开展其物料运输的难题，对海工平台的基础研究及规范化设计和建造有了更进一步的认识和促进。

［1］ NORSOK STANDARD R-002 Lifting equipments，Edition 2［S］. September 2012.

［2］ 吴松平， 王刚， 谢维纶. 浅谈海洋平台大型设备吊装实施策略［C］//第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文， 2012.

［3］ OGP Risk Assessment Data Directory- Process release frequencies［R］. Report No. 434 -1， March 2010.

［4］ NORSOK STANDARD R-003 Safe use of lifting equipment， Edition 2［S］. September 2012.

Research of Material Handling Plan of Valves， Filters and Sensors for Drilling Platform

Xue Feng-guang， Ren Yi-li， Xing Zhi-tao， Yang Zhong-hua， Zhao Yang-yang
（Yantai CIMC Raffles Offshore Ltd.， Shandong Yantai 264000， China）

The material handling plan is an essential part of the HSE analysis for drilling platform operating in North Sea. The material handling plan for valves， filters and sensors of the platform is raised by operator as a critical HSE comment. As all know， there are a large number of valves， filters and sensors on ship/platform， and their material handling plan is not considered as big parts such as motors. The paper specifies and explains about this issue， and developes the material handling plan on differenct parts of drilling platform as pontoon， column and deck box.

material handling； drilling platform； HSE； North Sea； pontoon； column； deck box

U674.38

A

10.14141/j.31-1981.2016.01.013

薛风光（1980—），男，硕士研究生，研究方向：船舶管路设计、HSE及WE风险分析。