海洋石油平台透平发电机吊装工艺的研究

方春伟，刘宝祎，高指林，王杨健，刘佳

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

1 引言

随着海上油气田开发逐步向深海推进，海上平台和FPSO正在向大型化、模块化方向发展，陆地建造涉及钢结构、机械设备、管线、电气仪表通讯及防腐舾装等施工工作。海上平台和FPSO上设备数量众多，重量涵盖从几吨至上百吨不等，设备吊装是平台建造的重要工作任务。目前，燃气透平发电机作为海洋石油平台的关键设备，不同厂家，或者同一厂家的不同型号的设备，吊装工艺都有所差异。

本文基于国内海洋油气田开发项目常用的Solar TurbinesT130 GS 和Solar TurbinesT60 GS，对两种不同类型大型重型设备的吊装工艺进行了相关探讨，为后续类似设备的吊装工艺具有一定的指导意义。

2工作原理和特点

燃气透平发电机的功能是将燃料油或油气田产生的天然气与空气混合燃烧后驱动发电机用于平台的电力能源设备，其主要由燃气透平机（压气机、燃烧室和动力涡轮）、发电机、进气系统、排气系统和其它辅助系统等组成。压气机连续从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料（通过柴油系统或天然气系统供给）混合后燃烧，成为高温燃气并产生机械动能，随即流入燃气透平中膨胀作功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转；通过联轴器和传动轴驱动发电机旋转，为海上石油平台提供电能[1]。

燃气透平发电机具有系统效率高，工作可靠，应用灵活，节能环保等特点，同时，成撬设计集成度非常高，其中燃料系统，启动系统，控制系统，同期装置和励磁系统均成撬，设备安装工期短，适用于海上石油平台的电力能源设备[2]。

3吊装关键工艺

燃气透平发电机是集燃料系统，启动系统，控制系统，同期装置和励磁系统成撬的大型复杂设备，主要由透平机、发电机、底座、冷凝器、控制柜、空气进气滤器、进气和排气系统、消音器和排烟系统等部分组成[3]，总体模型见图1所示。国内外各厂家设计的成撬结构大同小异，本文基于国内海洋油气田开发项目常用的Solar TurbinesT130 GS 和Solar TurbinesT60 GS为例，对两种不同类型设备的整体和分体吊装工艺进行谈谈，总结出各自的优势，为燃气透平发电机吊装工艺的标准化进行技术积累。

设备详细参数见表1所示。吊装过程中的关键技术主要包括撑杆设计、吊索具设计和安装形式等方面内容。

表1 Solar TurbinesT60 GS和T130 GS详细参数表

Solar燃气透平发电机主撬设备为美国进口，外面采取出口木箱作为保护，设备的重量和重心等详细信息需要在设备木箱上需要标识，以便于设备的吊装和运输。设备木箱吊装和撑杆挂扣的典型图见图3所示。

图2 设备木箱和撑杆典型图

厂家的吊装结构设计为吊杠或者吊耳板，用于设备本体的吊装工作，其吊装的典型图见图3所示。

图3 设备吊装结构典型图

3.1 整体吊装工艺

整体吊装工艺为一种常见的吊装流程，适用于透平机和发电机集成在同一底座的设备[4]。Solar TurbinesT60 GS主体重量为51.8吨，厂家将透平机和发电机成撬于同一底座，有利于整体吊装工艺的实施，现场拆除运输木箱后的状态图见图4所示。设备厂家根据装箱设备的重量和重心信息，设计专用撑杆和吊索具，以保证设备吊装过程中的平稳，Solar TurbinesT60 GS的详细配扣信息见图5所示。从配扣信息中可以发现，透平端和发电机端的钢丝绳长度是不同的，这是在保证吊装水平的条件下，依据设备重量和重心详细计算的结果。因此，设备吊装应严格按照图中信息进行配扣，不然将会发生严重事故，造成难以估计的经济损失。

图4 Solar TurbinesT60 GS装箱示意图

图5 Solar TurbinesT60 GS配扣图

3.2 分体吊装工艺

分体吊装工艺适用于设备整体重量较大或者设备的不同功能模块无法设计在同一底座的情况[5]。Solar TurbinesT130 GS的主体重量为92吨，厂家综合考虑设备结构强度、模块化建造和维修等因素，将燃气透平发电机划分为透平机和发电机两个模块制造，其中，透平机模块为47吨，发电机模块为45吨，每个模块单独装箱运输。Solar TurbinesT130 GS的透平机和发电机的详细配扣信息分别见图6和图7所示。从配扣信息中可以发现，透平机和发电机的配扣信息是不同的，以保证分体吊装的独立模块的安全性。

图6 Solar TurbinesT130 GS透平机配扣图

3.3 综合比较

通过对不同类型的燃气透平发电机应用整体吊装和分体吊装工艺，从吊装效率、安装进度和质量等方面综合对比，得出以下结论。

（1）分体吊装一般适用于重型设备或设备不同模块无法集成的情况。采用分体吊装时，对人力和工机具资源配置要求高，占用时间长，将在一定程度上增加施工成本，滞后设备安装进度。在保证设备吊装安全的条件下，通过设计使用两台吊车站位滑道两侧，对透平机和发电机协同吊装的方案，可以有效提高吊装效率和安装进度。

（2）局限于设备重量和重心等因素，整体吊装工艺作为一种常见的吊装流程，具有效率高和成本低特点。

4 结论

本文以国内海洋油气田开发项目常用的Solar TurbinesT130 GS 和 Solar TurbinesT60 GS为依托，分析了吊装工艺中关键技术技术的难点和重点，并提出了相应的措施。燃气透平发电机价值高，制造周期长，作为海洋石油平台的核心设备，如何安全有效地完成平台成撬至关重要。因此，吊装方案的优劣，对提高安装效率极其重要。通过对整体吊装和分体吊装两种吊装工艺做了相关探讨，总结出各自的优势。结果表明，整体吊装工艺具有效率高和成本低特点；而分体吊装设计两台吊车对透平机和发电机协同吊装的方案，可以有效提高吊装效率和安装进度，明显缩短项目工期，减少项目运营风险，上述经验对类似工程项目具有重要的指导意义。