（船舶与海洋工程专业论文）番禺生活模块吊装设计.pdf

大连理工人学专业学位硕+ 学位论文 摘要 我国的海洋石油开发产业刚刚起步，国外成熟的技术和管理经验都有着重要的借鉴 意义。目前在这个领域中，外资的成分站着相当的比例。因此，我们的设计和施工标准 同国际惯例接轨也成为摆在工程技术人员面前的一件大事。本论文结合作者的工程实 践，对海洋石油工程中的典型的吊装工作做了系统的描述。 此项工程是我厂接触的第一个完全按美国标准进行设计和管理的海洋工程项目，也 是我厂至今接触的工程中管理最为规范和严格的一个。文章从眼板的设计入手，详细讲 述了眼板设计的基本过程及国际惯例中常用的相关标准的采用。接下来研究了海工产品 吊装的相关工作和操作流程，它们包括重量控制程序、称重程序、吊装程序等。 番禺生活模块吊装设计研究对海洋石油工程中的吊装工程具有一定的借鉴意义。 关键词：眼板；吊装；模块；称重程序；重量控制程序 番禺生活模块吊装设计 d e s i g no fl i f t i n gp l a nf o rp a n y ul i v i n gq u a r t e r s a b s t r a c t t h eo f f c h o r ef a c i l i t yf o ro c e a no i li nc h i n ai ss t a r t i n gt 1 1 e i rb e g i n ，s ot h ee x p e r i e n c ef r o m a l lo v e rt h ew o r l di sv e r yi m p o r t a n tf o ru s i ti si m p o r t a n tt os t u d yt h e s ek i n d so fe x p e r i e n c et o m a k eo u r p r a c t i c eu n o p p o s e dt o t h ei n t e r n a t i o n a l p r a c t i c e ，e s p e c i a l l yi nc o o p e r a t i n g e x p l o i t a t i o np r o j e c t t h i ss t u d ys t a r tf r o mt h ep a d e y ed e s i g n ，s p e c i f yt h ep r o c e s sa n dr e l e v e n ts t a n d a r d so n p a d e y ed e s i g n t h e n ，t h es t u d ys p e c i f yt h ep r o c e s so ft h eo n s h o r el i f t i n g ，t h e yi n c l u d et h e w e i g h tc o n t r o lp r o c e d u r e ，w e i g h i n gp r o c e d u r e ，l i f t i n gp r o c e d u r e t h es t u d yf o c u so nt h e p r o c e s sa n dt h ei n s p e c i a t i ni t e m k e yw o r d s ：p a d e y e ；l i f t i n g ；m o d u l e ；w e i g h i n gp r o c e d u r e ；w e i g h tc o n t r o lp r o c e d u r e i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：燃： 日期：丝! 呈：! 兰：! 堡 大连理工人学硕士研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定 ，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：主垒兰坌垒： 导师签名：李辛厶需导师签名：主! 坠查 砭竺呈年j 生月j 生e l 大连理- t 大学专业学位硕士学位i t 受： 1 绪论 1 1 课题研究的背景 随着本世纪初我国对海洋石油开发的迅猛扩展，海工产品结合着船舶产品带动并 形成了近十年我国船舶行业大发展的一个时期。 番禺油田的开发便是其中之一，它位于珠江口盆地1 5 3 4 区块，距香港约2 0 0 公 里，水深约1 0 0 米，共有两座井口平台及一个单点系泊装置。它是由中国海洋石油总公 司和美国d e v o n 能源中国有限公司合资的海上油田开发项目，整个项目的设计、建造 和运营管理全部执行美方公司的相关标准。 p a n ，4 2 5 1 两个生活模块是2 0 0 2 年x x x x 船厂海工部以国际投标的方式承接 的该项目中的两个海洋石油平台用生活模块，此工程各个环节均必须遵循国际海洋工程 施工的相关标准，尤其在吊装及绑扎运输方面采用国际上通用的n o b l e d e n t o n 检 验技术要求。经过努力，顺利通过了n o b l e d e n t o n 、c c s 、d n v 三方的严格检验。 此项工程是我厂接触的第一个完全按美国标准进行设计和管理的海洋工程项目，也 是我厂至今接触的工程中管理最为规范和严格的一个。 此项工程使我厂初步掌握了海上大件吊装的操作流程和国际惯例，对后期海洋工 程产品生活模块吊装具有指导意义。 这项工程使我厂初步掌握了海上大件吊装的操作流程和国际惯例，同时也一定程 度上了解了国外的管理模式。 西方国家的工业文明毕竟比我们要早走二百多年，他们在规范和程序方面的有许 多优秀的积累。在任何新技术的发展过程中，都要先后经历理论探索、工程实践、改进 提高、规范化等阶段。规范化是对技术成果的积累，是对工程施工的保障。a p i 和a s t m 两部规范涵盖了绝大多数钢结构的设计、施工、材料、质量标准等方面的内容，熟悉 并利用它们将给一个工程技术人员带来良多益处。 在这个项目的工作中，能够感觉得到，外国人的计划工作比我们作的要细致得多。 大量的图表和统计当然要花费大量的工作，但它们是工程量化的有效手段。另外，这种 计划经过积累，在类似的工程中有很大的移植性。 在本项工程中，油田的所有吊装工作都是由马来西亚公司来完成的，他们有着一 套与国际标准接轨的船只、设备和技术人员。但就其所从事的工作，并没有什么深奥的 东西，相信随着近几年我国“蓝疆 号的投入使用和各种导管架下水驳船以及三用拖船 的建造，我国海洋石油设备的安装必将逐渐由国人来完成。 番禺生活模块吊装设计 1 2 工程参与方简介 d e v o ne n e r g yc o i 冲o r a t l 0 n 大型跨国能源公司，总部位于美国俄克拉荷马州，业务范围主要集中在美国和加拿 大。其主要业务包括：石油、天然气的勘探和开采，石油产品的深加工以及部分石油开 采设备的制造，在本开发项目中，它是项目的所有者和管理者。 n o b l e d e n t o n 英国n o b l ed e n t o n 公司是目前世界上在海洋工程领域最有影响的集技术保障、检验、 咨询及项目管理服务于一体的咨询公司，其业务范围遍及世界各地的海事及海洋能源开 发领域，以及可再生能源行业、陆上和近海能源装备的全生命周期服务，这包括设备安 全、完整性、可靠性和性能管理。在本开发项目中，它是保险公司委托的第三方检验机 构。 e s g s d 总部源于瑞士的一家设计公司，公司所在地位于新加坡。在本项目中它是设计方。 船级社c c s 、船级社d n s ，x x 厂海工部为分包商。 1 3 本论文主要工作 我国的海洋石油开发产业刚刚起步，国外成熟的技术和管理经验对我国海洋工程 生产有着重要的借鉴意义。本文的工作将从设计和施工标准两个方面考虑同国际惯例接 轨。 文章将首先从眼板的设计入手，详细讲述眼板设计的基本过程及国际惯例中常用 的相关标准的采用。接下来讲述海工产品吊装的相关工作和操作流程，它们包括重量控 制程序、称重程序、吊装程序等。在这部分内容中，着重介绍项目的流程和第三方检验 的标准。 太i 鲤t 大学专业学位硕士学位论文 2 吊装眼板的设计 21 产品概述 两个模块的基本参数： 这两个模块结构和功能完全相同，只是在p a n y u5 - l 生活模块的直升机平台下面 提供一套为直升机加油的设备，而p a n y u 4 - 2 没有。两个模块均为桁架外敷薄板的结构， 每个模块能提供7 0 人所需生活起居的必要设施。 模块长：3 39 7 0 m 模块宽：2 35 6 0 m 模块高：1 9 0 7 3 m 预估重量：p a n y u 4 - 2 ：9 1 5 吨 p a n y u5 - l ：9 2 0 吨 两个模块完工后的照片如图11 所示。 目1 l 模块完j 冈 f i g i1f i n i s h e d m o d u l e 番禺生活模块吊装设计 关于吊装和拖移两种方案的取舍 投标之初，关于两个模块完工之后的上驳问题，有两种不同意见，即拖移上驳和吊 装上驳两种方案的取舍问题。 众所周之，拖移上驳在经济性上有明显的优势，一次工程便可节约几百万元的浮吊 费用，尽管当时这种操作方式在国内还少有先例，但谈及细节问题，大家都觉得并不困 难，并且拖移所需的滑道、滑板船厂都有现成的工装可供利用，无需新制。但最后关于 码头基础改造问题咨询九院后，发现此种基建改造的周期不能满足本项目的工期，从而 拖移方案被舍弃。 尽管如此，从以后几年国内的发展情况来看，拖移上驳的方式无疑成了上驳方式的 主流，从各种模块的拖移、钻井平台悬臂梁的拖移、各种小型船舶的拖移上驳到后来全 国许多船厂普遍采用的平地造船，都是运用了相同的操作模式。 由于p a n y u4 - 2 p a n y u5 1 两个模块除在p a n y u5 1 的直升机平台下面多一套 直升机加油设备外，结构完全相同，因此本眼板设计同时适用于两个模块所采用。 参考标准： a p ir p2 a ( a m e r i a np e t r o l e u mi n s t i t u t e ) 2 0 he d i t i o n a i s c ( a m e r i c a ni n s t i t u t eo fs t e e lc o n s t r u c t i o n ) 9 me d i t i o n 眼板在水平面内的朝向问题： 由于工厂吊装和油田吊装所用的吊车不同( 油田吊装所用吊车为单主钩，工厂吊装 所用吊车为间距4 5 米的双主钩) ，因此便产生了眼板主板在水平面内的朝向必须同时 适应两种吊车的问题。 在两种吊绳设计方案确立之后，我们确定了主吊装眼板在水平面内的朝向，如图2 1 所示。 从图中可以看出，眼板所受最大侧向力的角度为3 1 4 。，考虑重心的l 米偏移后还 会增加2 5 7 。，另外，在a p ir p2 a 中推荐眼板应该额外有抵抗5 最大拉力所产生的 侧向力的能力。因此，本设计中要求眼板的侧向力为1 5 的最大吊绳拉力( s i n 3 1 4 + s i n 2 5 7 + 5 = 1 5 ) 。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 图2 1 眼板方向 f i g 2 1d r i e c t i o no fp a d e y e s 一5 装吊点 番禺生活模块吊装设计 2 2 初始数据 吊绳最大静载荷为3 5 5 吨。 此数据源于吊绳设计结果8 个吊点中拉力最大的一个眼板，并考虑了实际重心 于设计重心不相符并能够出现l 米偏移的情况。 吊绳在垂直方向的拉角 a 4 好b 4 眼板处工厂吊装时的最小角度：5 8 0 a 4 好b 4 眼板处油田吊装时的最小角度：7 4 a 5 好b 5 眼板处工厂吊装时的最小角度：6 1 0 a 5 好b 5 眼板处油田吊装时的最小角度：7 6 0 卸扣参数 油田吊装所用卸扣： 销轴直径： 1 8 0 m m 开口宽度：2 5 0 r a m 弓形高度( 有效长度) ：6 3 0 m m 工厂吊装所用卸扣： 销轴直径：1 6 5 m m 开口宽度： 2 3 0 m m 弓形高度( 有效长度) ：5 7 0 m m 以下关于眼板参数的确定将以海上吊装所用卸扣为基础，工厂吊装的卸扣通过特殊 的方式予以调整，详见后面的相关说明。 2 3 眼板参数的确定 主板： 内层补板： 外层补板： 数量：1 厚度： 轮廓半径： 数量： 2 厚度： 轮廓半径： 数量： 2 厚度： 轮廓半径： t m = 6 4 o om m r m = 3 0 5m m t c = 3 8 o om m r c = 2 6 0m m t d = 2 5 0 0m m r d = 2 3 5m m 大连理工大学专业学位硕士学位i ：3 c 间隙调节板：数量： 2 厚度：t s = 2 5 0 0m i l l t s - - - 1 5 0 0m i l l 轮廓半径：r s = 2 2 3m m 说明：间隙调节板不参与强度计算，它的作用在于控制卸扣开口宽度和整个眼板 的间隙( 不大于1 0 m m ) ，以避免产生额外扭转和倾斜对眼板和卸扣产生不利影响。工 厂吊装将使用1 5 r a m 的间隙调节板，吊装工作完成后，将其切掉，换上2 5 r a m 厚的间隙 调节板以供油田吊装之用。 2 4 眼板几何参数的校核 销轴孔直径： d h + 5 m m = 1 8 5 m m ( d h 为轴销直径) 实取值：d = i8 5 m m 说明：由于在a p i 中对眼板孔径有严格的规定，它们只允许眼板内孑l 和卸扣销轴 之间有5 m m 的间隙。因此在工厂吊装时d n s 将车制4 个外径1 8 3 m m ，内径1 7 0 m m 的 钢制圆环，于工厂吊装时临时镶嵌在眼板内孔中，以满足a p i 关于此间隙的要求。 主板轮廓半径： 最小值：1 2 5 d = 2 3 1 2 5 m m 或d 2 + 3 = 16 8 7 m m 实取值：r m = 3 0 5 m m 卸扣弓形高度： 最小值：d s + r m d 2 + 0 2 5 ”= 4 0 9 0 5 m m 实取值：油田：6 3 0 m m 工厂：5 7 0 m m 卸扣开口宽度： 最大间隙值：1 2 m m 实取值：油阳：2 5 0 2 4 0 = 1 0 m m 工厂：2 3 0 2 2 0 = 10 m m 眼板结构如图2 2 所示。 番禺生活模块吊装设计 p a d e y e - d e r a i l1 f 牒5 j 器吖5d t a c r o s h o l b y ew i d eb 洲 ：s h a c k l e 【g 一2 1 6 0 ) s e c t i o na a ( t y p ) s e c _ r i o nc c o rf s i f o r t c u t 【l n f s e f 0 t 、 p a d e y e d e t a l l3 ff o r b o r e 5 0 1 0 8 岍5d i a c r h 嚣慨吖 ：s t k l e ( g - 2 1 ) s e c t i o nd d s e c t l 0 nf f 图2 2 眼板结构图 f i g 2 2s t r u c t u r ed r a w i n go fp a d e y e s 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 5 眼板强度校核( 对于a 4 和b 4 处的两个眼板) 眼板负荷： p d = s 、，x 2 = 6 9 6 2k n 眼板材料： g r a d e5 0 屈服极限：f y = 3 4 5m p a 挤压应力的校核 许用挤压应力：0 9 * f y = 3 10 5 m p a 挤压面积： a p = 18 0 x ( 6 4 + 3 8 x 2 + 2 5 x 2 ) = 3 4 2 0 0 m m 2 实际的挤压应力：f p = p d a p = 2 0 3 6m p a 应力比： o 6 6 剪切应力的校核 许用剪切应力：0 4 f y = 1 3 8m p a 剪切面积： 长度：主板：l m = r m d 2 = 2 1 2 5m m 内层补板：l c = r c d 2 = 1 6 7 5t r i m 外层补板：l d = r d 。d 2 = 1 4 2 5m m 面积：a v = ( t m * l m + 2 * t c * l c + 2 * t d * l d ) 木2 = 6 6 9 1 0 n l i , n z 实际的剪切应力：f v = p d a v = 10 4 0 5m p a 应力比：0 7 5 拉应力的校核 在销轴孔的截面上 许用拉应力：0 4 5 f y = 15 5 2 5m p a 受力面积：a t = t m * ( 2 * r m - d ) + 2 宰t c 半( 2 半r c d ) + 2 木t d 木( 2 木r d - d ) = 6 6 9 1 0m m 2 实际的拉应力：f t = p d a t = 1 0 4 0 6m p a 应力比： 0 6 7 在没有补板加强的裸主板截面上 许用拉应力：0 6 0 f y = 2 0 7m p a 截面长度：l t = 3 1 4 r c = 8 16 9 2m m 受力面积：a t = l t * t m = 5 2 2 8 2 8 8m m 2 实际的拉应力：f t = p d a t = 1 3 3 1 8m p a 一9 番禺生活模块吊装设计 应力比： 0 6 4 补板的焊接强度校核 外层补板和内层补板之问的圆周焊缝： 焊缝金属强度： f t w = - 4 8 2m p a 许用剪切应力： f s w - - o 3 * f t w = 14 4 6m p a 补板上的载荷：p c d = p d 宰t 叭t m + 2 枣t c + 2 枣t d ) = 9 1 6 1 8k n 所需最小焊脚：l g = p c d ( f s w * r d * 3 1 4 0 7 0 7 ) = 1 2 1 3m i l l a i s c 中要求的最小焊脚( 对主板厚度大于0 7 5 ”) ：8 m m 实取焊脚：2 0 m m 内层补板和主板之间的圆周焊缝： 焊缝金属强度： f t w = 4 8 2m p a 许用剪切应力： f s w = o 3 * f t w = 14 4 6m p a 补板上的载荷：p c e = p d * ( t d + t e ) ( t m + 2 宰t c + 2 * t d ) = 2 3 0 8 7 7k n 所需最小焊脚：l g = p c c ( f s w 宰r e 幸3 1 4 乖0 7 0 7 ) = 2 7 6 31 1 1 1 1 1 a i s c 中要求的最小焊脚( 对主板厚度大于0 7 5 ”) ：8 m m 实取焊脚：3 2 m m 2 6 眼板与主结构连接的强度校核 眼板与主结构连接的水平剖面如图2 3 所示： i 卜 1 一 。 戈l 卜 n l ( 、j f 图2 3 眼板与主结构的连接面 f i g 2 3c o n n e c t e ds e c t i o nw i t ht h em a i ns t r u c t u r e y 4 一 一 卜 ，6。；l b 1，1i 大连理工大学专业学位硕士学位论文 其剖面特性如下： 面积： 质心： 总面积：a 主板面积：a m x ：0 o o m m y ：0 o o m m 8 5 8 0 0 0 0m m 2 6 0 8 0 0 0 0m m 2 惯性矩：i x ：9 9 216 2 5 0 0 0 0 0m m 4 i y ：7 6 7 18 6 4 0 0 0 0m n 4 2 6 1 当吊绳拉角为5 8 度时的情况 t 垂直拉力： 水平剪力： 主板的侧向力： 取安全系数n = 2 垂直拉力： 水平剪力： 主板的侧向力： s l s h f t = s l 木s i no = 2 9 5 2 4 7k n s h f = s l 木c o s0 = 1 8 4 4 9 1k n o p f = i5 拳p d = 5 2 2 15k n 后： t d = 5 9 0 4 9 4i ( n s h f d = 3 6 8 9 8 2k n o p f d = 10 4 4 3k n 在主板平面内的弯矩：m x x = s h f d * h t d 乖l = 8 3 2 2k n m 垂直主板的侧向弯矩： m y y = o p f d * h = 2 5 5 8 9k n m 番禺生活模块吊装设计 校核剪切应力： 许用剪切应力：0 4 f y = 1 3 8m p a 实际的剪切应力：f v = s h f d a m = 6 0 5 9m p a 应力比：0 4 4 校核拉应力： 许用拉应力：0 6 0 f y = 2 0 7m p a 实际的拉应力：f t = t d ea = 6 8 2 5m p a 应力比：0 3 3 组合应力的校核： 在主板平面内的弯曲应力： f b x = m x x 母y m a x i x = 3 9 8m p a 应力比：0 0 2 垂直主板平面内的弯曲应力： f b y ：m y y 木y m a x i y = 9 4 0 6m p a 应力比：o 4 5 所以，组合应力比为： f t 2 0 7 + ( f b x + f b y ) 2 0 7 = 0 8 1 弯剪组合变形的校核： 许用组合应力：0 6 6 f y = 2 2 7 5 2m p a o1 = f t + f b x + f b y = 16 6 8 7 m p a 02 = 0 r = ( ( s h f d a m ) 2 + ( 0 p f d e a ) 2 ) = 6 1 9m p a 由第四强度理论： o = ( o1 2 o2 2 + 3 木r2 ) o 一= 1 9 8 3 4m p a 应力比：0 8 7 - 1 2 大连理工大学专业学位硕士学位论文 2 6 2 当吊绳拉角为7 4 度时的情况 垂直拉力： 水平剪力： 主板的侧向力： 取安全系数n = 2 垂直拉力： 水平剪力： 主板的侧向力： l s hf t = ：s l s i n0 = - 3 3 4 6 6 2k n s h f = s l 幸c o s0 = 9 5 9 6 3k n o p f = i5 奉p d = 5 2 2 15l 【n 后： t d = 6 6 9 3 2 4k n s h f d = 1 9 1 9 2 5k n o p f d = 1 0 4 4 3k n 在主板平面内的弯矩：m x x = s h f d * h t d * l = 4 6 0 1 4k n m 垂直主板的侧向弯矩： m y y = o p f d * h = 2 5 5 8 9k n m 校核剪切应力： 许用剪切应力：0 4 f y = 13 8m p a 实际的剪切应力：f v = s h f d a m = 3 1 5 7m p a 应力比：0 2 3 校核拉应力： 许用拉应力：0 6 0 * f y = 2 0 7m p a 实际的拉应力：f t = t d x a - - 7 8 0 1m o a 应力比：o 3 8 一1 3 番禺生活模块吊装设计 组合应力的校核： 在主板平面内的弯曲应力： f b x = m x x 宰y m a x i x = 2 2 0 3m p a 应力比： 0 1 1 垂直主板平面内的弯曲应力： f b ) ，= m y y 拳y m a x l y = 9 4 0 6m p a 应力比： 0 4 5 所以，组合应力比为： f 比0 7 + ( f b x + f b y ) 2 0 7 = o 9 4 弯剪组合变形的校核： 许用组合应力：0 6 6 f y = 2 2 7 5 2m p a 0l = f t + f b x + f b y = 1 9 4 1m p a 02 = 0 r = ( ( s h f d a m ) 2 + ( 0 p f d e a ) 2 ) 0 。5 = 3 3 8 3m p a 由第四强度理论： 0 = ( 01 2 + 02 2 + 3 木r2 ) o 一= 2 0 2 7 5m p a 应力比：0 8 9 2 7 眼板强度校核( 对于a 5 和b 5 处的两个眼板) 用同样的办法校核a 5 和b 5 处的两个眼板，满足强度要求。 - 1 4 大连理工大学专业学位硕士学位论文 3 重量控制研究 重量控制是海洋工程项目特有的要求，它是复杂工程系统化管理的一个典型事 例。将各专业的数据添入电子表格，通过统计得到整个模块的重量和重心，用来和 模块预期的总重量进行比较，出现问题及时协调，以确保相关专业在工程后期不至 出现由于超重而引起的不良后果。 重量控制的核心是工程初期重量余度因子的分派和重量报告制度。现将其主要 内容总结如下 3 1 目的 本程序制定了重量控制的方法、格式和质量要求，各专业重量控制工程师的数据用 于完成以下工作： 模块干态的重量和重心 模块起吊时的重量和重心 模块工作时的重量和重心 模块上驳、运输和海上安装时的重量和重心 3 2 定义 3 2 1 基准重量( w b ) 这是一个理论重量，它由以下的数据得出： 设计图纸的最终版本 买主数据 称重 基准重量是不包括各种余度的。 3 2 2 重量余度因子 这是一个系数，以百分数的形式表示的占各专业基准重量的比例，用于调整项目在 各个执行阶段产生的偏差。它包括3 个组成部分： 项目精确度因素( i a f ) 由于基准重量制定的准确性固有的偏差，用于各个独立项目的重量增加，i a f 的值 取决于各个独立项目定义时的准确性和着手设计时对项目的了解深度。 设计改变因素( d c f ) 番禺生活模块吊装设计 它为设计过程中正常的修改而产生的重量变化提供余量。 装配改变因素( f c f ) 这个余度用于建造过程中对设计所做的正常的调整，以解决装配过程中出现的设计 中未硬性规定的问题。 3 2 3 不超重原则( 删e ) 这是一个加了偶然系数的重量，整体结构的操作重量不能超重，这个原则适用于设 计、建造和模块的使用各个时期。 3 2 4 控制重量( w c ) 控制重量是由重量控制工程师制定给各个专业的重量上限，每个子专业的重量不得 超过各自的控制重量。 3 2 5 可去除的海上安装项目 是指海上安装过程中的临时附件，安装结束后应去除，在本生活模块中指的是吊装 眼板等。 3 2 6 海上安装项目 各个大的单元中没有最终就位，而是单独运输到海上安装的项目。在本项目中例如 桌椅等。 3 2 7 起重重量( 不包括冲击载荷) 它是起重时的总重量，不包括安全余度，但要计入吊装索具等附件。 3 2 8 装船重量 装上驳船后的重量，包括装载、支撑索具等。 3 2 9 运输重量 拖航运输时的重量，包括装载、支撑索具等。 3 2 1 0 干重时的状态 干态是指项目完成后去掉索具、试验等附件，并满足下列要求时的状态： 管系液舱不包括任何工作和试验液体。 直升机平台没有直升机和任何有效载荷。 结构上没有任何临时附属装置。 生活模块上没有任何人和人的影响。 大连理工大学专业学位硕士学位论文 3 2 1 1 工作重量 指包括工作液体在内的正常运行时的重量。 3 2 12 所谓工作时的状态 指平台工作时并满足下列条件时的状态： 管系液舱容纳正常工作时的液体。 设计的永久储藏最大限度的装满储藏物。 舱室内的船员全部就位( 包含行李) ，包含清单内列出的消费品。 直升机平台停有一架能允许的最大的直升机。 3 2 1 3 专业代码 如表3 1 所示，本代码用于重量报告中。未尽的专业归入相关专业。 表3 1 专业代码 t a b 3 1c o d ef o rs u b j e c t s 专丝专业代码 结构 s t r u 管装 p i p e 机械 m e c h 电装 e l e c 设备 i n s t 内装 a r c h 救生消防 l p r e 通风 h v a c 3 3 重量控制方法 3 3 1 各专业提供的数据 原则上大于1 吨的部件( 设备) 应单独提供其重量和重心，其它的小件可归入相关 专业的总重量。 结构 提供其图纸中结构干态的重量和重心( 不包括切削装配余度和任何偶然系数) 。 涂装 结构上3 0 0 微米( 3 遍，1 2 0 0 千克立方米) ，通风设备上1 2 5 微米( 2 遍，1 2 0 0 千克立方米) 。 番禺生活模块吊装设计 电装 提供其工作范围内的设备和电缆的重量和重心，以重量控制工程师认可的格式按平 台汇总，应包括设备座和电缆架等。 设备 提供其工作范围内的设备的重量和重心，以重量控制工程师认可的格式按平台汇 总，包括设备的机座。 管装 提供其工作范围内的管系的干重和工作时的重量，分别汇总。 3 3 2 各专业的数据传送 各专业将汇总的重量和重心以“e x c e l 的格式传送给重量控制工程师。 3 3 3 船东的义务 提供未包含在承包商工作范围内的项目的重量。 3 3 4 重量和重心的控制 控制重量 重量控制工程师应制定一个各专业的控制日程表。 控制重量是以各专业初始的总重量为基础，以经各方同意的成熟的详细设计的改变 去对其做以修正。 各专业重量的控制 各专业的重量控制报告将与重量控制工程师的同程表中相应的内容进行比较，如果 超重，该专业必须作出正式的解释，由重量控制工程师决定其是否必须作出修改，以将 其重量降到同程表中规定的基准以下。 重心的控制 重量控制工程师将制定一个重心控制计划，它包括当前的重心和重心的允许变化范 围，如果设计和建造过程中从重量控制报告中统计的重心落到的此范围的外面，他有责 任采取措施将重心调整到允许范围之内。 重量的重新修正 如果称重得出的重量和重心与计算的结果存在较大的差异，各专业将重新检查他 们的重量报告，找出此种差异的原因，最后由重量控制工程师对此作出报告。 3 3 。5 重量、重心报告制度 报告的提交 大连理工大学专业学位硕士学位论文 各专业将每月提交一份本专业的重量、重心报告。 重量报告的内容 重量报告的内容将包括： 三围坐标系统。 干态和工作条件下模块的重量重心统计和分项的重量重心报告。 模块起吊时的重量和重心。 模块工作时的重量和重心。 模块起吊时的重量和重心 重量控制工程师将对此作出一份报告，明确起吊时模块的总体的重量和重心范围， 以确保索具的适用性。 模块工作时的重量和重心 重量控制工程师将对此作出一份报告，明确工作时模块的总体的重量和重心范围。 3 4 重量余度因子 如表3 2 、表3 3 所示，重量控制工程中各个阶段分派给各个专业的重量余度因子 表3 2 重量余度因子的阶段 t a b 3 2c o e f f i c i e n t ss t e p 钢材 b 1 用于根据草图、经验和合同对重量所做的初步估计 b 2用于根据项目图纸的初步分析 b 3 用丁送审图纸阶段所做的修改 b 4 用于退审图纸可能做的修改 b 5 用丁建造后称重可能出现的不同 设备 e 1 用丁- 根据经验对重昔所做的初步估计 e 2 用- 丁从设备供应商设备列表上得剑的数据可能出现的误差 e 3朋丁发出定货清单汞l 供货商处得到的确定的数据 e 4 用丁装配开始，再次从没备供应商处核实的晕量 e 5 用于称重时可能出现的不同 番禺生活模块吊装设计 表3 3 重量余度因子 t a b 3 3c o e f f i c i e n t sf o rw e i g h tm a r g i n 主要重量b u l k s ( b 一)设备e q u i p m e n t ( e 一) d i s c i p l i n e b 1b 2b 3b 4b 5e 1e 2e 3e 4e 5 电装 1 5l o8882 01 0888 消防和救生1 51 08 882 01 088 8 通风1 51 08882 0 1 0 8 8 8 仪表和电器 1 51 08882 01 0888 内装 1 51 08882 01 0888 机械 2 01 0555 管系 2 01 01 01 05 结构主结构 2 0 1 0 885 结构详细结构 2 01 21 0l o8 外系2 01 2 1 01 08 3 5 重量控制报告的结果 经过几个月的工作，在最终版本的重量报告上，结果如下。 ( 此数据为干态时的重量，与吊装重量相比，尚欠索具、卸扣等重量) p a n y u4 - 2 ：w = 8 2 7 4 5t o n s x = 6 8 3m y = 5 2 3m z = 3 7 6 5m p a n y u5 - 1 ：w = 8 2 8 5 7t o n s x ：6 8 2m y = 5 2 2m z = 3 7 6 6m 2 0 大连理t 大学专业学位硕士学位论文 4 称重程序研究 4 1 称重的目的 模块重量的目的是在重量控制程序的基础上，通过试验的方法直接测量完工模 块的重量和水面内的重心位置，以检测生活模块的建造是否满足图纸及合同的要求， 为以后精确确定整个井口平台的重量及重心及为起吊与运输操作提供准确参数。 模块高度方向的重心由于用试验的方法难以获得，它将由统计数据直接得出。 4 2 称重的方法 本称重程序采用在四个就位点同时用4 个称重千斤项顶起，通过压力表的读数 得出各点的压强值，再通过千斤顶液压缸的面积分别计算得出4 个点的受力值，进 而计算得出模块的重量和重心的方法。 4 3 模块称重时的状态 模块称重时必须处于准完工状态，并且本程序所得的重量为模块干态时的重量， 故若某些系统试验时有工作液体留存与模块的管系内，应对其进行统计填入表4 1 ， 并从所得数据中减除。 表4 1 重量修正表 t a b w e i g h tc h e c kt a b l e n o 名称重量( 千克)重心( 米) 重心y ( 米)性质( 加或 n a m e n e i g h t ( k g ) c e n t e r0 fc e n t e r0 f 减) c h a r a c t e r g r a v i t yi nxa x i sg r a v i t yi ny ( 。+ “o r ”一“) m e t e r )a x i s ( m e t e r ) 4 4 称重设备的年检及证书 本次称重操作所用的4 个千斤顶并不是一般意义上的千斤顶，它是几年前公司 为其它项目需要专门从美国e n e r p a c 液压设备公司购买的4 套专门用于称重的设 备，它的特点是液压缸的直径经过精确度量( 有效面积为7 0 8 4 平方英寸) ，并配有 专门的液压表和手动泵，在设计压强1 0 0 0 0 p s i 量程范围内，精度可以达到0 5 的计 番禺生活模块吊装设计 量等级。 n o b l e d e n t o n 关于称重的过程的控制主要有以下方面： 称重程序应通过它们的审批 称重设备的计量精度误差不得大于o 5 。 称重设备必须由权威检验机构每年进行一次年度检验，并具有合格的 检验证书。 称重工作必须在n o b l e d e n t o n 检验人员在场的情况下进行。 ( 附：称重设备的年检证书) 4 5 支撑点的选择和地基的加强 为了分散载荷，专业的承接称重工作的公司多采用多点支撑的方式，这种支撑 点有时可以多到几十个，但从理论上来讲，应该说支撑点越少，测量的结果越准确。 根据我们的设备现状，采用4 点支撑并将支撑点选在每个模块将来在井口平台的4 个就位点上，尽管通过重量统计预估的重心有较大的偏心，但刚刚好没有超过我们 设备的量程，又省去了对整个模块在称重状态下的响应进行重新分析的麻烦。千斤 顶的布置图见图4 1 所示。 一一 一一 弋 i 大连理工大学专业学位硕士学位论文 ， 一一一。j 一一一- l 一一一一- j 斗一一田一一1 一一一_ 田 一一一一t 一一一一一_ 图4 1 千斤顶的布置图 f i g a r r a n g e m e mo f j a c k s 船厂普通的施工场地的承载能力一般为2 0 吨米2 ，我们模块的总装场地的承载 能力为4 0 吨米2 ，但也无法承受约3 0 0 吨的集中载荷，为此我们在0 6 米的限定高 度内对旧有设备进行改造，制作了4 个箱型梁，将集中载荷分散开，顺利的完成了 本次称重工作。 4 。6 操作过程 称重操作应选择良好的天气进行，蒲氏风级不大于3 级。 因为模块的每个面和直升机平台的受风面积都很大，当模块被定起后，4 个点的 读数都会是个动态变化的状态，它们取决于模块自身的刚度、模块的水平状态， 及外力的干扰等因素。水平方向的风向足以改变每个点的读数，尽管这种改变 不会影响模块重量的结果，但它会改变模块重心的结果，而垂向的风将同时会 改变模块的重量和重心结果。 在称重前应先对千斤项的操作人员进行培训 使他们熟悉设备，掌握操作要领，每次读数都应在指挥者的口令下尽量同时读 数。此处我们要求每个读数人员都应在口令下达后5 秒钟内完成自己的读数工 作。 二二二二睁上i j一l一一j一j-一 j _ 睁 番禺生活模块吊装设计 同时对所有操作人员进行安全教育，使他们明白1 0 0 0 0 p s i 的压强要比子弹 发射时枪膛内的压强大得多，一旦有泄露出来的东西，将会对周围人员造成致 命伤害。操作者应尽量远离液压缸、高压油管连接处等危险部位，并对这些部 位设置了适当的遮挡物。 在称重前应先对模块的底平面进行水平测量工作，以了解模块的水平状态。 为安全起见，操作过程中千斤顶的活塞伸出量应控制在5 0 毫米以内，由于行程 较短，故称重前应先进行以下操作：按图示位置布置好千斤顶后，每个千斤顶 先分别加压到5 0 0 0 p s i ，使地基加强落实，之后卸掉压力，使千斤顶活塞行程归 零，在产生的空隙间垫实预先准备好的薄钢板。实践证明，这项措施是必要的。 四组千斤顶同步操作，将模块顶起约3 0 毫米，停。 检查模块是否与建造墩脱离( 若还有个别接触的，暂时拆掉它) 。 读取各压力表的度数并填入表4 2 ，然后泄掉千斤项的压力。 表4 2 试验数据表 t a b 4 2d a mr u b l e r e a d i n g1r e a d i n g2r e a d i n g3 压强( p s i ) p r e s s u r e ( p s i ) 1 # 顶 压力( 磅) f o r c e ( p o u n d ) 压强( p s i ) p r e s s u r e ( p s i ) 2 # 顶 压力( 磅) f o r c e ( p o u n d ) 压强( p s i ) p r e s s u r e ( p s i ) 3 # 顶 压力( 磅) f o r c e ( p o u n d ) 压强( p s i ) p r e s s u r e ( p s i ) 4 # 顶 压力( 磅) f o r c e ( p o u n d ) 再重复步骤上一步骤两次，得到另外两组数据。 慢慢将模块放下，并挚好建造墩，注意同时调好模块的水平度，称重工作结束。 4 7 数据的整理 在实验过程中我们一共读取了5 组读数，在这5 组读数中，每个点的5 个读 数都是无规律可寻的，它们之间的差异最大的达到了7 0 吨( 对同一个点) ，但 分别利用他们算得的5 个结果却惊人的相同，重量偏差小于4 吨，重心偏差约在 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 0 0 毫米左右。这说明我们的实验方法和设备非常可靠，我们的4 位读数人员在 2 0 次的读数过程中及时准确，没有出现一次错误，否则结果上会很明显的看出来。 最后我们随意抽取了两组数据形成了试验报告，试验报告的简单结果如图4 2 、 4 3 所示。 番禺生活模块吊装设计 w e i g h i n gr e p o r t 1 eq u i p me n tp a r a m e t e r s h y d r a u l i cc y l i n d e r1 1 1o d e l ： c l s 3 0 0 2 ef f e c t i v ec y l i n d e rt i l r e s 7 0 8 4 l n 8 p 2 p a n 、，u5 1l q8h e l i d e c k w e i g h ta n dc g t e s td a t e ：2 0 0 2 1 12 ， 0 t a 日l e1 r e a d i n g r e a d i n g l o c a t i o n 1 ( p s i )2 ( p s i ) 1 枣5 10 04 6 0 0