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摘要:海洋石油平台机械加工设计是一项繁杂的工作,它既是详细设计的延申,又是现场施工前必要的工艺技术准备,也是关系到工程项目成败的重要因素。本文从项目前期准备、设计阶段及现场技术服务三个方面进行分析。
关键词:机械设计;机械材料;技术服务
1.项目前期准备
设计是千里之行的第一步,这是至关重要的一步。加工设计工作贯穿整个海洋石油平台建造,因此在项目前期准备中我们需要着重注意以下几个方面:
1.1熟悉相关规范和标准
相关规范和标准是加工设计的基础,因此在加工设计之前应熟悉规范,深刻理解规范要求,如常压容器的加工设计中,要分清圆筒形容器和矩形容器设计的基本要求。圆筒形容器:设计压力大于-0.02MPa,小于0.1MPa,设计温度范围按钢材允许使用温度确定;矩形容器:设计压力为零,实际温度范围按钢材允许使用温度确定。
1.2 熟悉详细设计规格书和数据表
相对其他专业而言,机械专业在设计中的规格书和数据表相对较多,也比较复杂。每个厂家对于各项目的设计要求大不相同,在设计前一定要熟悉该项目的详细规格书和相关数据表以免造成项目中后期不必要的变更。规格书主要有总橇规格书和防腐涂漆规格书。
1)在总橇规格书和防腐涂漆规格书中,一般对适用的规范标准、设备的适用环境、设计寿命、材料、结构设计、安装要求、电气、仪表、管线、保温、设备铭牌、制造检验、防腐涂漆、运输等作了明确要求。
2)对于厂家来说,不同项目有一些不同的特殊要求,要把相关要求整理出来。如安装螺栓的防腐要求,特殊的技术要求等。
1.3 熟悉详细设计图纸
详细设计图纸主要指熟悉总体图、设备布置图、工艺流程图、甲板结构图、安全区域划分、电仪设备的放置等。在设计前对这些图纸做到心中有数,这样就可以初步的对整个平台的规划有了认知,在设计时可以降低碰撞问题、合理布局管线等。
1.4 技术交底
在加工设计开展之前,应进行技术交底,加工设计应对详细设计成果进行设计校核工作,加工设计人员要充分理解详细设计思想、设计方案,根据已有的设计成果核实是否有设计缺漏,或详细设计方案存在设计及实施的难点。
2.设计阶段
2.1材料的选型
在机械加工设计流程中材料的统计、采办是衡量工程成本的重要指标,直接关系到工程进度和质量,因此材料的选用与统计是加工设计的重要组成部分。下面列举一下常压容器材料的选型注意事项:
1)碳素钢镇静钢板Q235B、Q235C的使用温度为0~350℃,用于壳体时钢板厚度不大于40mm;
2)碳素钢沸腾钢板Q235A.F使用温度0~250℃,用于壳体时钢板厚度不大于16mm,不得用于盛毒性为极度、高度和中度危害介质以及盛装易燃介质;
3)容器用钢应附有钢材质量说明书,制造单位对钢材验收必要时尚应进行复检;
4)钢材使用温度按钢材允许的使用温度下限。
2.2泵的选型
在海上油、气田和陆上终端中,泵是用来输送原油、热介质油、液烃、化学药剂以及水等介质,所以在设计中泵的选型也是至关重要的。
泵的分类方法并不一致,按照泵的工作原理和结构分为三类:
1)容积式泵
容积式泵是靠充满介质的工作腔周期性变化以达到输送介质的目的,驱动机的机械能经泵直接转化为输送介质的压力能。以便通过阀门或孔口把介质输送到管线中去。例如往复式柱塞泵、转子式等。
2)动力泵
动力泵是靠叶轮的旋转而产生离心力的作用,给介质以压力能和动力能,经过叶轮把压力和动力的介质输送到管线中去。例如漩涡式泵、轴流式、离心泵等。
3)特殊作用泵
特殊作用泵是具有一些新机械能特点的特殊型式的泵,例如可反转的的离心泵、蜗流(剪切提升)泵、叠片式转子泵和旋转壳体泵、喷射泵、气举泵、水锤泵、电磁泵等。
对于海上油、气田用泵还需要考虑到以下因素:1)注意海洋环境的因素,因为海洋环境中的用泵是处在海上平台,受海洋大气、盐雾等海况的侵蚀以及海岸区域的气候影响,所以泵壳应采用防海洋性腐蚀的材料,泵的过流部件采用防输送介质腐蚀的材料;2)运行环境应按标准严格要求,输送易燃、易爆、有毒介质的时候,要根据燃爆区域的等级,泵要配置防爆驱动机。3)泵的工况调解应适应流量变化的要求;4)注意海上油田泵输送的原油黏度各不一样;5)由于海上油田采出的原油,一般含有泥沙和机械杂质,所以泵的过流部件要采用耐磨和耐腐蚀性的材料,轴封应采用清洁液体冲洗;6)选泵时应仔细核算,并确定合理的安装高度;7)一般海上油田生产周期是15~20a,所以要求泵运行可靠,使用寿命长,例如根据美国API610标准规定离心泵设计寿命是20a;8)海上平台用泵应提高相应的标准要求;9)当环境温度低于-20℃时,考虑泵的冷脆现象,应采用耐低温的材料;10)选泵时,泵的类别、功能、规格要正确地斟酌,以便选定适度的泵。
2.3图纸设计
海洋平台机械加工设计中,容器类是必不可少的设备之一,容器类大致分为压力容器和常压容器,设计所作的图纸主要包括焊缝编号图、开孔排版图、钢板排版图、零部件加工图、制造加工图、设备安装定位图、底座图等。常压矩形容器的钢板布置图反应矩形容器各下料钢板在壁板、底板、顶板间摆放的拼接焊缝的相对位置。排布置图时要避开接口位置,焊缝不应出现十字交叉,同时还应减少矩形容器下三分之一处的拼缝。设计时要避免焊缝过于集中,尽量考虑对称问题,即对称壁板的焊缝位置也对称,这样做布局合理、整齐、便于制造。
2.4成橇设计
海洋平台成橇设计可以减少设备安装空间,便于平台的设备布置。同时,海上平台为钢结构件,成橇后的设备带有整体底座,通过焊接可以直接连接在平台甲板上,设备安装更加简单。其次,成橇设计缩短整体平台的建造周期,也为设备到平台上的调试和检验提供了方便。
3.现场技术服务
现场技术服务内容包括:核对到货材料的实际情况与所提交的采购料单中的要求是否一致;技术澄清,包括现场技术交底、现场安装指导等;根据现场的实际情况修改或完善设计图纸和文件,解决现场施工中出现的问题,保证项目的顺利进行。常见问题有以下几点:1)材料代用;2)容器支座、吊耳、梯子、平台的安装等。
结束语
一个工程的开展,需要参与工程的每个环节的每一分子的努力和奋斗。一个工程的完美完成,是众多参与者共同努力、携手奋斗的结果。因此我们要非常重视团队的合作精神,要非常重视对他人、对项目组的责任感。作为加工设计人员在加工设计过程中一定要秉承认真仔细的工作态度,此外我们对平台的设计还处于发展的阶段,应在工作多总结经验,不断改进工作流程,引进先进的管理方法和手段,制定各项完善的管理制度,采用精良的施工机具设备,使工程建造更加优质高效完成。
参考文献
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[3]薛敦松,李清平. 螺旋轴流式多相泵的应用,石油矿场机械.1997.