履带吊转不动 本文结合“深海一号”半潜式平台项目建造施工实践

连鑫、宫辰、冯英磊、刘凌云、尚继飞

总结

在大型半潜平台船体建造过程中，由于船体结构限制或为便于船体分段预制，往往需要将船体剖面进行倒转或轮换向侧面 90°，直到船体部分被整合。翻转吊装，进入总装状态。传统的船体部分翻板方式是使用一台或两台大型龙门起重机。这种方法受场地和门式起重机的限制。结合“神海一号”半潜平台项目的施工实践，详细阐述了利用履带起重机在不使用龙门吊的情况下实现大型半潜平台的船体翻转和吊装作业。

关键词深水；半潜式平台；船体部分；翻转和吊装；履带式起重机

中国分类代码：P75

文档代码：A

履带式起重机半潜式平台船体断面翻转技术

摘要在大型半潜式平台建造过程中，由于船体结构的限制履带吊转不动，或为便于船体剖面的预制，需要将船体剖面进行旋转或倒转进行船体一体化。传统方式翻船体部分需要使用一台或两台大型龙门吊，受场地和龙门吊的限制。本文结合“深海一号”的建造，阐述了仅使用起重排系统和履带起重机进行船体断面翻转的方法和优势。

关键词深水；半潜式平台；船体部分；提升营业额；履带式起重机

简介

近年来，随着我国南海深水区重大油气的发现，深水半潜式平台的建设需求与日俱增。截面结构反转或旋转 90°。船体分段预制完成后，需要翻车吊装，将船体分段调整到总装状态。目前，门式起重机用于大型船体的作业。如图1所示，韩国某公司使用龙门起重机分段转动船体。这种方法需要龙门吊资源，对转弯场地条件要求高。如果可以使用履带起重机进行大规模的船体翻转作业，可以释放门式起重机资源，充分利用现有场地资源，灵活进行翻转作业。结合“神海一号”半潜式平台工程的施工实践，详细阐述了大型半潜式平台的船体在不使用龙门吊的情况下，采用履带吊实现船体翻转吊装。 主要内容包括翻转设计、翻转计划和翻转操作三个部分。

01

翻转设计

1.1营业额设计流程

整个船体段车削过程复杂。在转弯过程中履带吊转不动，吊索与船体结构之间存在干涉的风险，船体段吊点的重量被转移。翻身设计的第一步是计算管片的重量重心，并将建立3D模型得到的重量和重心与图纸、材料清单进行比较，从而得到最终的理论重量和重心。下一步是布置吊点，计算强度，选择起重机，检查起重机容量，检查碰撞。设计流程图如图2所示。

本文以“神海一号”半潜平台C27船体柱为例。 C27船体重量信息见表1，外形尺寸见图3。

1.2个布局悬挂点

吊耳的布置是最重要的部分。需要综合考虑侧翻过程中转轴的干涉、吊耳结构的强度、履带起重机的性能、船体段与履带起重机的相对位置和碰撞情况。 C27段的特殊结构和需要翻转90°的要求，吊耳专门设计了翻转，主要有以下两种形式吊车公司，分为A型和B型。 A型吊耳是翻车过程中的主要吊点。由于船体部分的舱壁较弱，需要多个吊点来分散应力，保证船体部分的侧翻强度。经计算，需要8个A型吊耳。安装在船部分的顶部。 B型吊耳是侧翻过程中的辅助吊点，需要4个B型吊耳，安装在船体部分底部[2]。吊耳的具体形式如图4所示，吊耳铺设示意图如图5所示。

1.3 侧翻强度检查

Sesam GeniE 模块有限元分析软件用于侧翻强度校核的建模。船体分段模型采用壳单元和梁单元模拟，吊索采用梁单元模拟。模型的网格尺寸为 300 mm × 300 mm。吊点结构采用精细网格处理，网格尺寸为50 mm×50 mm。整个转弯过程分为三个阶段进行模拟，即原始0°状态、转弯45°状态和最终90°状态[3]。

船体节段结构和吊耳均为高强度钢，最小屈服强度为355 MPa。材料特性如下：

(1）杨氏模量2.1×1011N/m2.

(2）剪切模量8.0×1011N/m2.

(3）密度为7850kg/m3。

(4）泊松比0.3.

强度校核采用DNV GL-ST-N001规范，重量不确定系数为1.05，动态放大系数根据翻转和吊装类型选择。 1.1，结果系数保守选择为1.3[4]。强度校核后，在原0°状态下出现最大应力和变形，最大应力125.7 MPa，小于许用应力273 MPa，结构强度满足要求，最大变形25mm，结构变形满足要求。各阶段最大应力值见表2吊车，最大应力分布云图见图6，最大变形分布云图见图7。

1.4 起重机能力检查

船体部分的8个主要吊点由一台DEMAGCC8800-1 1600T履带吊（简称1600T履带吊）吊装，其余4个辅助吊点分为2组，一组使用1600T履带另一组使用一台LIEBHERR LR1750 750T履带起重机（简称750T履带起重机）进行吊装。翻滚过程中，船体段的重量会转移，各起吊点的支撑力和反作用力会发生变化。因此，应以吊点全过程的最大支撑力和反作用力来校核起重机的承载能力。

(1）8个主要起吊点的最大支反力发生在船体分段90°时，支反力为353t，600t履带吊额定起重量为528t，包括动载等。系数回用率为76.4%，吊车能力满足要求。

(2）船体剖面为0°时，2组辅助吊点的最大支撑和反作用力为132t，额定起重能力为750t履带起重机为216t，包括动载荷等。系数后利用率为70.5%，1600t履带塔额定起重量为210t，计算动载荷等后的利用率系数为75.8%，起重能力满足要求。

02

上交计划

2.1 升降系统

设计中有8个主要吊点。由于履带起重机只有一个钩头，因此需要配备专用的起重排来实现履带起重机的船体翻转。一个 400 吨的起重排包含 2 根小型平衡木。横梁两端各有一个定滑轮，每个定滑轮都缠绕有压紧的钢丝绳索具，这样一共可以连接8根钢丝绳到船体节段的吊耳上[5]。实际升降排如图8所示。

2.2索具布置

分段转动船体需要12根16m长的钢丝绳和20个卸扣（钢丝绳不包括起吊系统），其中主吊点需要8根钢丝绳和16个卸扣，其余的用于辅助吊点。具体连接方式如图9所示。

2.3 个起重机站

需要 3 台大型履带式起重机来分段转动船体。起重机的原始位置如图10所示，翻身后的起重机最终位置如图11所示。

2.4 起重机碰撞检查

有两台1600t履带起重机在船体侧翻过程中存在碰撞风险，其空间碰撞校验如图12所示。

03

交作业

3.1船体截面车削工艺

船体翻车作业前需要进行相关准备工作，如翻车吊点的安装、辅助部件的架设、吊车的碰撞检查和吊钩等。展示了船体翻车的整个施工过程在图 13 中。

3.分段转动船体的2个步骤

第一步：水平吊起3组履带吊钩，将船体水平吊起0.腿高以上2m的部分，然后停留3分钟左右。观察状态，确认无异常后再继续吊装作业，如图14所示。

第二步：履带起重机同时向一个方向行驶，将船体部分从马腿的正上方移开，然后保持不动，如图15，用叉车拆下马腿，并分割下面的船体 留出足够的空间让船体翻滚。

步骤3：主吊1600t-1履带吊钩头缓慢上升，另外两个履带吊钩头保持相同高度，同时两台履带吊缓慢靠近1600t-1，确保钢丝绳是垂直的，可以自由的侧向倾斜，如图16所示。

第四步：三台履带起重机配合，直到船体部分转动90°，继续移动，将船体部分放置在预先布置好的滑道上，如图17所示。

第五步：将3台履带起重机的钩头慢慢放下，钢丝绳慢慢松开。过程中观察船体状态是否稳定。待履带吊完全不受力后，取下吊钩，取下履带吊。船体部分翻转作业完成。

04

结论

船体的分段车削是一个复杂的过程，需要多方面综合考虑。通常，大型船体的分段车削需要龙门起重机。专用起吊排与多台履带起重机配合，分段完成船体翻转。本文的工艺打破了大型翻船必须使用门式起重机的限制，可以扩展到其他项目，使翻船具有更多的场地选择和灵活性，可以充分利用现有场地资源，节约项目建设成本。大大缩短项目的生产周期。

05

参考文献

[1]韩晓刚。船体剖面吊装方案设计与优化研究[D].大连：大连理工大学，2016.

[2] 岳雪，何立杰，梁淑婷，等。船体吊装吊点特性分析[J].中国船舶修理, 2017, (4):9-13.

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[3] 严峰。有限元法在巨型全断面吊装中的应用

[4] DNVGL-ST-N001-2016. 海上作业和海上保修 [S].DNVGL,2016.

结束

组织与发布 |起重机械工程

编辑 |知然姜通