海洋石油161平台海水泵架液压油缸升降系统的设计

　　引言

　　海洋石油 161 平台是中海石油能源发展股份有限公司为适应海上边际小油田的勘探开发，新研制的一种自升式采油平台，是新开创的“蜜蜂式”采油模式( 采油平台能像蜜蜂一样从一个油田完成采油任务后，转移到另一个油田从事新采油作业) 的主体项目，是国家“九五”重大技术装备研制攻关项目。该平台的设计采用了很多新技术和设计理念，其中 海水泵架液压油缸升降系统的设计就具有独特的创新性，在国内外首次采用了以液压油缸为动力的方式，驱动海水泵架升降，相比传统模式升降海水泵架，该方式具有明显的优势和特点，以下给出分析比较及其原理与设计特点。

　　1 传统海水泵架的升降方式与不足

　　1. 1 海水泵架的作用

　　自升式海洋平台在正常作业时，平台主体大都升离海面之上约7 ～10 m，此时平台生活、生产、压载、消防、动力系统冷却等所用海水，都是通过专用的一套海水供应系统提供，将海水由海面提升至平台。恶劣天气状况下风浪和海流的冲击破坏，常常造成供水管路断裂，为保护海水供应管路，同时方便平台的升降和移位作业，避免管路拆卸安装的麻烦，海水供应管路及潜水泵等水下设施就设置安装在海水泵架之内。当平台移位拖航时，海水泵架就由海面收回至平台体内; 平台海上就位作业，则将海水泵架由平台体内下放至海面。

　　1. 2 现有海水泵架的升降方式及存在问题

　　目前，自升式海上作业平台所用海水泵架的升降方式主要有两种: 吊机升降式和齿轮齿条升降式。

　　( 1) 吊机升降式海水泵架

　　如图1a 所示，这是一种最初原始的方式，比较落后，其缺陷不足是: 占用平台吊机资源，影响到平台的生活和生产，操作比较麻烦，作业效率低。

　　( 2) 齿轮齿条升降式海水泵架

　　如图1b 所示，这是目前国内外普遍采用的方式，其优点是比较快捷，但成本高，齿条加工要求严格，由于风浪作用，存在偏载问题，驱动装置受力不均，因而影响了设备的使用寿命，维修起来非常困难。特别是齿条长期浸泡于海水之中和齿轮在长期的运行过程中产生接触疲劳，更容易导致升降系统无法准确传动而失效。在这类升降系统所出现的安全事故中，大多是由轮齿断裂而引起的，对于平台主体升降，严重时还会引起平台倒塌倾覆。

　　2 海水泵架液压油缸升降系统的优点与工作原理

　　相比齿轮齿条升降方式，海水泵架液压油缸升降系统的工作方式是间断的，升降速度慢，但造价底，升降安全可靠，不受海水腐蚀影响，设备使用寿命长。特别是海洋石油 161 平台是自升式采油平台，平台在一个生产井位需要长期采油，无需像自升式钻井、修井平台那样，较短周期内频繁升降移位，因此选用液压油缸升降海水泵架是最佳方式，其升降工作原理如下。如图2、图3 所示，在初始状态下，海水泵架通过两只下插销油缸和两只上插销油缸固定在平台上。当需要海水泵架下降到海水中为平台供水时，首先从上箱体中拔出两只上插销，三只升降油缸带动上箱体同步伸出一个行程后，插入上插销，然后拔出下插销，此时海水泵架依靠三只升降油缸托着，接着升降油缸带动上箱体缩回一个行程，即可实现海水泵架下降一个行程，此时，插入下插销，拔出上插销，升降油缸再带动上箱体伸出一个行程，即可进入下一个下降循环过程，直至将海水泵架下降到规定的水深。同样道理，也可将海水泵架从海水中提升到平台上。