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中海油能源發(fā)展采油服務公司，天津 300451

“海洋石油162”軟管絞車排管技術應用

林建偉，趙雷剛

中海油能源發(fā)展采油服務公司，天津 300451

分析“海洋石油162”軟管絞車排管的工作原理和排管裝置的結構形式，結合排管裝置的控制及操作流程，通過“海洋石油162”軟管絞車的排管實例分析，認為自動排管技術結構優(yōu)點更加突出。

軟管絞車；排管技術；排管裝置；海洋石油162

“海洋石油162”是國內首個移動式試采平臺，平臺上的原油外輸采用滾筒式外輸形式?！昂Ｑ笫?62”原油外輸系統(tǒng)主要由軟管絞車、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成，如圖1所示。其中，軟管絞車是原油外輸系統(tǒng)中的關鍵設備，非外輸作業(yè)時，軟管纏繞儲存于滾筒上；而外輸作業(yè)時，絞車將軟管釋放并與提油輪進行對接，完成輸油作業(yè)。軟管絞車一般具有軟管的收放、排管、輸油、管系吹掃和安全保護等功能[1-2]。

圖1 “海洋石油162”原油外輸系統(tǒng)組成

軟管絞車的排管功能是絞車基本功能之一。一般通過絞車上的排管結構配合滾筒旋轉來完成軟管的回收和釋放。軟管的纏繞規(guī)則程度主要取決于排管結構及其控制和操作。為更好地應用排管技術，在分析軟管絞車排管工作原理、結構形式和排管方式的基礎上，確定排管控制及操作流程。

1 排管技術工作原理

“海洋石油162”平臺上軟管絞車受布置空間限制，單層纏繞不足以完成總長200 m的軟管纏繞工作。所以，根據(jù)平臺總體的布置要求和軟管參數(shù)，軟管絞車滾筒設計參數(shù)如表1，軟管纏繞情況見圖2。

表1 軟管絞車容管量參數(shù)

圖2 軟管纏繞示意

軟管絞車采用雙主馬達共同驅動，馬達產生的轉矩通過減速機和齒輪副放大，帶動滾筒進行旋轉運動。滾筒正反轉旋轉能夠自由切換，且為無極調速方式[3]，見圖3。

圖3 排管技術工作原理示意

排管裝置中的排管器由排管馬達進行驅動。排管馬達通過驅動螺桿傳動機構帶動排管器在橫梁上左右往復運動。

滾筒旋轉和排管器的移動分別由2個手柄單獨控制。軟管絞車的收管、放管作業(yè)需要同時操作2個手柄來完成，也即手動排管方式。手動排管方式工作原理如下(以收管為例)。

第1層收管時，同時操作滾筒轉動手柄和排管器移動手柄，根據(jù)現(xiàn)場反饋軟管纏繞狀況來調整手柄操作幅度。排管器移動到右限位將停止運動，待過渡到第2層軟管纏繞，將排管器進行左排管。

1.3 自動排管的實現(xiàn)

以絞車滾筒驅動控制信號為主，排管器控制信號配合絞車滾筒而變化，收管和放管時控制滾筒旋轉手柄即可完成排管作業(yè)，也即為自動排管。

針對第1層排管與第2層排管的不同速度，設置2擋進行控制，分別為自動排管1和自動排管2。

2 排管裝置結構設計

排管裝置一般可分為導向軌道式排管結構和可伸縮式排管結構[4]。

2.1 導向軌道式排管結構

指在滾筒表面沿滾筒軸線方向焊接螺旋狀形式的導向架。軟管絞車收管時，軟管沿著導向架的軌道自動地整齊排列，見圖4。

圖4 導向軌道式排管結構

這種形式的排管結構不需要單獨設計排管機構，結構較為簡單。導向架的高度一般不高于軟管直徑，其邊緣必須圓滑過渡，以避免與軟管接觸時對軟管造成損傷。此外，導向軌道的布置只能對第一層軟管具有導向作用，一般用于單層纏繞的滾筒。

2.2 可伸縮式排管結構

可伸縮式排管結構是針對排管而獨立設計的裝置，結構和布置形式可以多樣，但一般由排管器來對軟管進行導向。這種排管裝置主要由托架、排管器、橫梁、排管油缸、排管馬達和螺桿機構等組成，見圖5。

圖5 可伸縮式排管結構示意

外輸作業(yè)時，排管裝置由排管油缸推出，并保持支撐狀態(tài)直至外輸作業(yè)結束。處于抬起狀態(tài)的排管裝置改變了漂浮軟管在滾筒纏繞的徑向角度，能夠適應復雜變化的海洋環(huán)境對漂浮軟管的作用和時變海洋波、浪、流對排管過程的影響。

排管馬達驅動螺桿傳動機構帶動排管器在橫梁上移動，左右移動方向可自由切換，為無極調速方式。排管器可配合滾筒完成收管和放管作業(yè)。左、右限位為排管馬達提供安全保障，當排管器觸發(fā)限位時，排管馬達即停止，排管器停止移動。采用螺桿驅動排管器移動，可以精確控制軟管的橫向移動精度，解決軟管在滾筒上排管的誤差[5-7]。

“海洋石油162”采用這種可伸縮式排管結構，有利于雙層排管的導向作用，排管器的參與排管，使第1層向第2層纏繞更加方便、可靠，易于操作，收管和放管的工作效率高。

2.3 排管器結構設計

排管器由排管器支架和滾動軸組成，滾動軸布置于排管器底部和側面，內設軸承，轉動靈活。收管和放管過程中，滾動軸直接接觸軟管，軟管通過滾動軸獲得支撐，同時，軟管能夠在滾動軸上滾動摩擦，見圖6。

圖6 排管器結構示意

滾動軸的設計，能夠使排管器與軟管的摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減少軟管的磨損，從而提高軟管的使用壽命，節(jié)省使用成本。

3 排管操作流程

3.1 外輸作業(yè)操作流程

“海洋石油162”平臺軟管絞車進行外輸作業(yè)時操作流程見圖7。打開電源開關后，選擇司機室的操作權限，系統(tǒng)壓力調至高壓，然后進行放管、外輸、收管等作業(yè)。

圖7 外輸作業(yè)操作流程

其中收管和放管需進行排管操作。

3.2 排管操作及要求

3.2.1 放管操作

1)手動放管操作：將排管模式開關打到手動狀態(tài)。緩慢地向前推動“軟管絞車手柄”，滾筒向放管(逆時針)方向緩慢轉動；同時，輕輕向右推動的“排管裝置手柄”，待排管器向排管方向緩慢移動后，再將手柄拉到底，進行第2層軟管的釋放。排管器移動到最右邊，待滾筒第2層軟管釋放完成后，將“排管裝置手柄”向左推動，使軟管進行第1層放管并全部放出。放完后，同時停止絞車手柄和排管裝置手柄的操作。

2)自動放管操作：將排管模式開關打到自動2排管狀態(tài)。向前推動“軟管絞車手柄”至最大位置，滾筒以最大速度逆時針方向運轉，此時排管器自動移動跟隨，進行第2層軟管的釋放。當排管器移動到橫梁邊緣觸碰限位開關后，排管器自動停止移動，待滾筒第2層軟管釋放完成后，將“排管裝置手柄”向左推動進行換向。

3.2.2 收管操作

1)手動收管操作：將排管模式開關打到手動狀態(tài)。緩慢地向后拉動“軟管絞車手柄”，滾筒向收管方向(順時針)緩慢轉動；同時，輕輕向右推動的“排管裝置手柄”，待排管器向排管方向緩慢移動后，再將手柄拉到底，進行第1層軟管的纏繞。排管器移動到最右邊，待滾筒第1層軟管纏繞完成后，將“排管裝置手柄”向左推動，使軟管進行第2層收管，第2層收管至最后一節(jié)主線管末端時，同時停止絞車手柄和排管裝置手柄的操作(尾管不通過排管器排管纏繞)。

2)自動收管操作：將排管模式開關打到自動1排管狀態(tài)。向后拉動“軟管絞車手柄”至最大位置，滾筒以最大速度順時針方向運轉，此時排管器自動移動跟隨，進行第1層軟管的回收。當排管器移動到橫梁邊緣觸碰右限位開關后，排管器自動停止移動，待滾筒第1層軟管回收完成后，將“排管裝置手柄”向左推動進行換向[8-9]。

在收管和放管過程中，根據(jù)現(xiàn)場操作情況可自行選擇操作模式：自動排管或手動排管。而在操作過程中，2種模式也可進行切換。這種控制方式，靈活性強，可滿足現(xiàn)場多變的操作情況，從而提高操作的適應性。

[1] 劉愛俠，榮克佳，張志平.FPSO原油外輸系統(tǒng)研究[J].中國造船,2010，51(1):74-78.

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[5] 徐慧，張彩瑩，羅延生，等.海上漂浮輸油軟管拉伸與彎曲力學特性[J].油氣儲運,2012，31(4):47-50.

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Research on HYSY162 Spooling Equipment for Hose Reel

LINJian-wei,ZHAOLei-gang

(CNOOC Energy Technology & Services-Oil Production Services Company, Tianjin 300451, China)

The working principle and structure of spooling equipment for hose reel was analyzed. In light of the control and operation process, the HYSY162 hose reel was taken as an example to explain the spooling technology. It was concluded that advantages of the automatic pipe line technology are more prominent.

hose winch; spooling technology; pipe arrangement; HYSY162

P754

A

1671-7953(2017)05-0057-04

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.015

2017-07-12

修回日期：2017-08-31

工信部聯(lián)裝【2012】533號批復項目

林建偉(1982—)，男，學士，工程師

研究方向：海洋石油機械裝備