一种半潜式平台锚绞车海上试验方法

杨星驰　郑跃洲　薛乃耀　冯玮

摘    要：以某国产大型半潜式生活平台的锚绞车海上试验为参考对象，根据国产锚绞车的功能特点，结合相关规范和试验条件，介绍锚绞车海上试验的内容和方法。

关键词：半潜式平台;锚泊绞车;海上试验

中图分类号：U671.91                              文献标识码：A

Abstract： Based on the sea test of anchor winch of a domestic large semi-submersible accommodation platform， the sea test method of anchor winch is proposed according to the function and characteristics of the domestic anchor winch， combined with the relevant rules and test conditions.

Key words： Semi-submerged platform; Anchor winch; Sea test

1     前言

锚绞车是广泛应用于各类大型船舶和海洋平台的重要甲板机械设备，通常安装在船舶的首尾主甲板或平台甲板四角处。

目前锚泊定位系统大多为国外进口设备，价格昂贵、采购周期长。而国产大型锚泊装备虽然出厂时进行了型式试验，航行试验时也会简易验证其功能，但由于缺乏海上运行可靠性测试的明确文件指导及实操验证，国内外船东往往偏重于选择技术工艺比较成熟的国外产品，对国产大型锚绞车的信任度不高，限制了大型海洋装备的国产化率。

锚绞车海上测试系统的难点，是国内缺少通用性好、保障性高的深远海试验设施，承载海上试验的船舶或平台数量非常有限，并且没有标准测试作业或试验方法可供参考。DNVGL-SO-E301规范在锚绞车取证的要求中，明确指定了控制系统、起升速度、收放、应急释放、动力刹车共5项测试内容，必须在船/平台的海试中进行，因此进行国产锚绞车设备的海上试验是非常必要的。

锚绞车海上试验搭载在一座大型国产半潜式多功能生活支持平台。该平台的甲板面积超过2 000 m2，最大工作水深1 000 m，设计装备12台锚绞车。

半替式生活平台见图1。

鉴于现行规范标准中，型式试验的指导多基于厂内条件，航行试验的指导则仅为短暂的试航期间功能性测试。为编制适应大型锚泊设备，尤其是大型锚绞车的海上试验方法，本报告经综合考虑CCS-D-02 锚机装置、CCS-D-03系泊绞车、CB/T3663-2013移动式海洋平台锚泊定位装置、GB/T3471-2011海船系泊及航行试验通则、DNVGL-OS-E301等规范标准，提炼出一套适应海上试验平台的锚绞车试验流程，以突破锚绞车海上试验验证技术难关，推动国产化大型锚绞车海上试验系统研究，为国产化锚绞车提供试验数据，进而推动国产化大型锚绞车的技术更新发展，提升其在世界范围的市场竞争力。

2     试验准备工作

2.1   人员准备

试验前应由锚绞车的设備生产方、实际使用方、半潜平台的船东、海上试验指导方共同组建工作组进行试验的策划。试验时，应配有专职指挥人员1人、安全主管1人、平台调试主管2人、工程主管1人、锚绞车操作员2人、观察记录人员2人、电工/钳工/管工/起重工各1人;试验大纲应取得船级社认可，同时试验需在船级社的见证下进行。

2.2   仪器准备

试验前需要准备的仪器、工具和主要设备包括：辅助船舶、与锚绞车配套的锚、试验用钢丝绳，以及兆欧表、电压表、电流表、手持式转速表、温度计、秒表、卷尺、浪高仪、风速风向仪、流速仪等仪器。以上设备中，测量仪器及设备应在试验前校准并取得相应量具校准证书。

2.3   承载平台分析

搭载锚绞车进行海上测试时，首先应对平台的甲板情况进行勘察：一般平台在原锚机处结构较强，且具备电缆电源液压管路等条件，以便于改造后搭载测试对象。确定安装位置后，应核实以下情况：（1）核查锚绞车额定拉力，初步判断搭载测试对象的可行性;（2）确保平台可提供绞车的额定功率;（3）检查电制是否一致;（4）检查电缆接头位置是否一致;（5）提前准备锚绞车适配的锚，锚重应与锚绞车的工作负荷相当。

试验中平台搭载锚绞车的位置，如图2所示。

2.4   应急预案编制

大型浮动设施在海上的施工作业，在很大程度上受天气海况的影响，因此作业过程中存在很多不确定因素及意外情况，并由此导致很多作业风险。

本项目试验过程中存在的风险，大致可分为三类：外部环境即天气海况所产生的对试验船舶/平台及参与人员和关键设施的风险;关键设施损坏对试验进程和人员及船舶/平台产生的风险;作业人员本身所存在的风险。针对以上三类风险，要及时准备相应控制性措施，由试验指导方与船厂共同编制海上试验应急预案。

一般来说，针对外部环境影响的相应措施就是气象保障工作。气象小组在试验前三天对天气海况进行预报，尽量选择风速不大于3级（5.4 m/s）、波高不大于1.0 m的海况进行海上测试作业;针对关键设施损坏或故障的应对措施，主要为相关手续办理及设备支持条件检查，如提前进行技术交底，确保设备底座联结牢固、保障动力来源、插座等电器接口功能正常;针对作业人员的风险应对措施为：提前进行会议沟通，制定操作流程，落实安管措施等。

3    设备和测量仪器的安装调试

锚绞车试验的样机是整机，主要由机械、液压和电气等配套设备组成。

进行安装前应检查出厂FAT报告，确保遗留意见已整改;船厂技术人员确认基座及周边甲板区域结构及关联焊缝已得到有效检验;由厂家核查锚绞车装置和系统的安装是否完整和正确，检查机械机构各润滑点的润滑情况;试验主导方配合厂家共同查验，确保锚索直径、长度、规格与试验状态的锚绞车相匹配;厂家确保相关电路连接正确，船厂方可供电。

需要注意的是，安装需遵循船级社规范和行业操作流程。例如，如果试验对象为液压锚绞车，在液压管路安装时需要用专用清洁枪清洁或串油清洗，并加注合格液压油。

4    试验内容和流程

4.1   试验周期

锚绞车的测试周期，根据测试内容的不同分为功能性测试和可靠性测试两类：

（1）功能性测试周期，一般需要4～5天;

（2）可靠性测试的周期，则需要针对锚绞车失效概率较大的模式进行状态监测，保证其有效数据达到一定程度。如果在工厂测试阶段已经建立了可靠的数据模型，则海上测试阶段仅需在原模型基础上进行数据采集和再评估。因此可靠性测试的时间根据锚绞车历经状态的不同，一般在6～12个月，有效运行时间不少于500小时。

4.2   试验海域

海域水深和作业区域工况（风、浪和流），应符合试验环境要求：水域宽阔，有足够的测试和回旋余地;试验时能见度良好。试验开始前，应对环境条件进行测量记录，包括位置、风浪流参数、湿度、水深、温度等。

4.3   试验对象

以某国产化锚绞车为例（主要参数见表2），测量科目及范围见表3。

4.4   试验流程

完成上述试验准备后，生活平台停靠码头，首先利用平台的大型吊机拆除原先平台上的锚绞车;安装试验的国产锚绞车，对设备进行检查和调试;半潜平台搭载锚绞车航行到试验海域，开始如下的试验流程：

（1）空载运转

整机空载运转试验首先需要再确认一次管路密封情况，再合上离合器，同时松开制动器;在空载速度下让锚绞车正转和反转均连续运转至少15分钟。试验时要查看油密封情况、记录轴承温升，查看各运动零部件是否运转正常、有无异常噪音;

（2）负载试验

以卷筒负载为加载负载，在约8m 有效高度范围内升降加锚，以公称速度（锚绞车承受卷筒负载时能保持的最大速度）连续升降半小时以上。试验时应测量公称速度、电动机电流（或液压系统压力）值，检查油密封、轴承温升，各运动零部件是否运转正常、有无异常噪音现象;

（3）自动控制制动装置试验

自动控制制动装置试验，需要在负载试验的条件下进行。自动控制制动装置，首先需满足以下两个功能：即停止卷筒转动时没有故障发生;操作装置移到制动位置或停车时，自动控制制动装置能够立即制动。

在加载锚提升后，观察电动锚绞车的自动控制制动装置有无出现明显的打滑或损坏现象。对于液压的锚绞车可以允许一定的滑移量，但不能超过1 m/min;

（4）制动器支持负载试验

进行静负载试验，首先需要合上卷筒制动装置使卷筒不能卷动，再施加支持负载到从卷筒引出的钢索上;试验时间保持2 min，观察员观察试验中制动器是否有滑移现象、试验后受力零件有无永久变形。

（5）回收负载试验

仅适用于自动系泊绞车，即自动恒张力试验。

在卷筒绕有单层绳索时，把原动机调定到自动控制的最大转矩，并且当卷筒开始向收绞方向转动时，观察员记录卷筒能提升起的最重的加载重块;

（6）放出负载试验

仅适用于自动系泊绞车，即自动恒张力试验。

在卷筒绕有单层绳索的条件下，原动机调定到自动控制的最大转矩。当卷筒呈相反于施加驱动力矩方向时开始放出绳索，观察员记录卷筒能提升起的最重锚重量。

（7）制动器效用试验

首先刹紧制动器，再打开离合器，施加1.5倍的卷筒负载在卷筒上，观察制动器是否有滑移現象;

（8）应急释放试验

按下应急释放操作按钮后，系泊绞车装置应在10 s内完成应急释放。

5     结论

上述锚绞车海上测试流程，既可应用于锚绞车设备的可靠性验证试验，为大型锚绞车提供修正完善的依据;亦可验证国产化设施某些方面的先进性，提升其市场竞争力;同时也可对其他类型的锚机或绞车，以及其他的甲板机械海上测试工作提供参考。

利用建造成本相对较低的半潜式生活平台，可以开展多款国产海工装备和仪器的深远海试验，不仅能为科研人员提供相对舒适的生活条件，也能在试验中发现相关设备的不足，开展装备的认证工作。

参考文献

[1] 邱成国， 周帆， 常思嘉. 50t海洋平台用锚绞车的设计与应用[J]. 武汉船舶职业技术学院学报， 2015.

[2] 杨绍东， 张智聪. 大型铺管船项目定位锚绞车和铺管系统生产调试管理探讨[J]. 船舶物资与市场， 2019， 000（004）：56-57.

[3]刘朋. 一种大型海工栈桥的码头试验方法[J].船海工程，2020.

[4]DNV GL.DNVGL-OS-E301 Position mooring [S].2018.