海洋钻井平台用防喷器起重机开发

郝建光

(太原重工股份有限公司技术中心，山西030000)



海洋钻井平台用防喷器起重机开发

郝建光

(太原重工股份有限公司技术中心，山西030000)

对海洋钻井平台用防喷器起重机的结构特点、性能参数作了详细介绍。

防喷器起重机；结构特点；性能参数

起重机械是太重的主导产品，但海洋钻井平台用防喷器起重机还是首次开发。与陆上起重机相比，由于使用条件和环境不同，在结构形式、传动方式、材料选择、计算方法等方面存在较大差异。海洋钻井平台长期处在潮湿空气、盐雾、油雾、霉雾条件下，受海洋条件影响，存在横倾和侧倾情况，起重设备的工作平台处于不断的振荡摆动状态，设计时必须充分考虑。为满足太重自升式海洋钻井平台TZ-400配套设备自主化要求，开发了防喷器移送系统。防喷器移送系统由1台125t防喷器起重机、2台125t防喷器转运车和2×17.5t防喷器服务吊组成。防喷器服务吊主要用于维护防喷器， 防喷器转运车将防喷器组从存储位置运输到防喷器起重机的起吊位置，防喷器起重机将防喷器组从转运车运输到任意指定的井口位置。

1　防喷器起重机的主要技术参数和功能

1.1防喷器起重机的主要技术参数

防喷器起重机的主要技术参数见表1。

1.2防喷器起重机的主要功能

防喷器起重机是一种液压双梁专用起重机，主要具有以下四种功能：

(1)纵向移动：起重机桥架可以沿着纵向轨道前后移动，驱动系统由起重机端梁两端的液压马达、齿轮箱、制动器和齿轮组成。齿条和起重机轨道安装在钻井平台结构上，由马达通过减速器带动齿轮转动，通过齿轮齿条机构实现起重机行走。

表1　防喷器起重机的主要技术参数Table 1　Main technical parameters ofblowout prevention crane

图1　防喷器起重机Figure 1　Blowout prevention crane

(2)横向移动：小车带伸缩梁总成可以沿着起重机主梁移动，驱动马达安装在小车内侧，传动形式与起重机行走机构相同。

(3)垂直移动：由2段伸缩梁组成。动力由液压缸提供，液压缸安装在伸缩梁两侧，通过油缸带动伸缩梁做升、降运动。

(4)周向运动：机构由2个液压缸和2个托盘组成，托盘由导轨导向。液压缸可以顺时针或逆时针同时或单独旋转。

防喷器位于托盘上，通过上述四种移动功能实现防喷器的四种移动要求。

2　防喷器起重机传动方式及配套件的选择

起重设备必须满足标准工况和放置状态下的受载要求。在标准作业工况下能正常工作、准确定位，并且在放置状态下，能承受最恶劣状况出现的特殊载荷。为了保证钻井平台在标准工况下产生横倾、纵倾时，以及受风速、风压影响的情况下能正常升降和定位，对设备采取了以下措施：

(1)较大范围的移动采用齿轮齿条形式，如大、小车行走采用齿轮齿条传动来驱动，滚轮小车(带有水平轮和侧滚轮)实现承压和导向，电感式接近开关随时读取位置信号，适时调节，保证机构运行同步、行走准确。滚轮全部采用不锈钢材料，保证设备在潮湿空气、盐雾、油雾、霉雾以及海洋平台振荡、摆动、冲击情况下的正常使用。

(2)小范围移动选择油缸来实现，如起升机构和转动机构。

(3)所有运动设置导向，不管是大小车行走的侧滚轮，还是起升机构的伸缩套筒和旋转机构的导轨均将偏差和间隙控制在标准要求的4mm以内。所有独立运动体，如小车、大车、起升均设锚定装置，满足非工作状态最大摆动时的承载要求。

(4)起升采用三联油缸实现分步提升，套筒伸缩与油缸同步。

(5)电液元件均有防爆要求，梁下配置辅助起吊用气动葫芦，保证系统在潮湿空气、盐雾、油雾、霉雾及有可燃气体存在的条件下能正常使用。

3　防喷器起重机的载荷特点

防喷器起重机在海洋钻井平台上工作，海洋环境导致平台振荡而产生与陆地起重机完全不同的载荷，起重设备必须满足规范中标准工况和放置状态下的受载要求。设计计算时需按海上起重机受载要求来取值，具体工况详述如下：

(1)起重机标准作业工况：必须考虑船舶处于横倾5°、纵倾2°和风速不超过20m/s、相应风压不超过250Pa时产生的载荷。

(2)特殊作业工况：当起重设备设计时所考虑的工况超过标准作业工况时，必须按设备实际工况提供的数据来考虑。包括：船舶横倾与/或纵倾大于标准作业工况规定；在无遮蔽的海域作业；起重设备工作风速超过20m/s，相应风压超过250Pa。

(3)起重机在放置状态下，起重机、起重机的放置设施及该处的结构要能承受以下两种情况的组合力：

垂直于甲板的加速度为±1.0g；前后方向平行于甲板的加速度为±0.5g；静横倾30°；风速55m/s，作用于前后方向。

垂直于甲板的加速度为±1.0g；横向平行于甲板的加速度为±0.5g；静横倾30°；风速55m/s，作用于横向。

(4)载荷的计算必须考虑各种系数，起重设备作业频次与载荷状况所给的作业系数以及起重时因动载效应产生的动载系数是起升载荷必须要考虑的两个最重要的系数。

4　防喷器起重机主要结构件的特点

受工作环境、受载方式、传动形式等诸多因素影响，产品在结构上有以下特点：

(1)设备主材采用海洋钻井平台专用钢材CCSDH36，起重机为双梁桥式结构，小车的防喷器托盘位于小车中轴线一侧，导致小车受侧载荷，设反钩来抗倾翻。主梁上下设导轨，导轨用钢板经加工而成，满足行走滚轮的承载和导向。桥架主梁不设上拱，便于齿轮齿条的安装间隙和啮合精度的调整检查。齿条和导轨均采用多段组合形式，每段之间留出间隙来弥补主梁受载变形产生的影响。

(2)为了减少运行阻力，行走和升降都采用滚轮受载。不受载荷只做导向时采用导向块。伸缩梁中采用含复合稀土混合物的新型工程塑料做摩擦导向材料，这种材料除了在水润滑状态下摩擦系数非常小的优点外，还允许在海水状态下长期浸泡，能耐酸、碱、盐水溶液的腐蚀，允许在不加润滑油的条件下长期工作。

5　液压、电气控制及安全保护系统

设备动力取自液压站，由泵站提供油源，通过比例阀控制起重机实现提放、旋转、横移及纵移。系统采用变量泵，配有固定控制台和遥控器，可以实现就近操作和无线远程控制。 设备提放、旋转靠油缸，纵横移动靠油马达。油缸设有平衡阀，马达配静态制动器来保证系统的安全。

电气控制系统以可编程控制器(PLC)为控制核心，通过信号采集、逻辑关系处理实现对吊车的控制。操作人员通过对主令控制器上手柄的操作，向PLC发出信号，通过逻辑处理，实现对电磁

阀的控制，实现吊车动作要求。通过无线接收模块，可以将无线操作装置与控制系统联接起来，实现对设备的无线遥控。

由于吊车所在区域有防爆要求，为了保证设备在危险区的正常工作，处于该区域的电控系统和元件均要满足防爆要求。设备具有无线遥控器自诊断功能，液压系统配有压力监测，大、小车行走和升降系统设有限位保护，起升设超载保护，整车设应急切断保护。

6　结论

国内自升式海洋钻井平台配套的起重设备，如防喷器起重机，目前多为整机购买。通过产品开发，在掌握设计制造技术的同时，满足公司钻井平台的配套需求，拥有了自主知识产权，也为其他类型海上起重机的开发积累了经验。

编辑李韦萤

Development of Blowout Prevention Crane for Offshore Drilling Platform

Hao Jianguang

Thestructurecharacteristicsandperformanceparametershavebeenintroduceddetailedlyfortheblowoutpreventioncraneusedforoffshoredrillingplatform.

blowoutpreventioncrane;structurecharacteristics;performanceparameters

2016—05—23

TH218

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