浅谈海洋平台大型设备吊装实施策略
  
作者：吴松平，王 刚，谢维纶   出处：中国船舶与海洋工程网信息中心   分类：海洋工程
   发布时间：2012/4/14 12:01:51

摘要：随着中国海洋石油业的迅猛发展，平台建造的规模越来越大，平台上所需安装的设备数量不断增加，并且多为大而重的设备，这些设备的安装进度对整个项目的建造进度具有决定性的影响，设备吊装工程已成为海洋平台建造项目中的关键一环。对于大型吊装来说，必须确保零事故的发生，任何意外事故都会造成巨大的财产损失并影响项目的施工进度。为了保障吊装施工的顺利展开和安全可靠，制定一份科学、合理的施工组织方案极为重要。本文结合渤中28-2SCEP组块透平发电机的吊装，编写了一份大型设备吊装的实施策略，主要包括吊装的施工组织、前期准备、吊装方案、吊装过程以及现场的安全控制等内容，以指导吊装方案的制定和现场施工。

关键词：大型设备；吊装；吊装方案；实施策略

1 引  言

    海油工程青岛场地作为海上石油工程陆地建造的最大场地，承载着海上平台建造的大多项目，每个平台上都包括种类繁多的化工装置和电气设备，并且常以大而重居多。例如在建的锦州25—1南CEP组块就有11台设备超过60吨，主要包括主发电机、压缩机、分离器及淡水罐等设备，这些设备大多是平台上的关键和核心设备，其安装进度对平台的建造进度有决定性的影响。如何做好这些设备吊装的前期准备、技术方案的制定、吊装施工顺利展开及安全控制意义重大。本文根据海油工程青岛公司现有的吊机资源和场地条件编写了一份海洋平台大型设备吊装的实施策略，包括吊装的施工组织、前期准备、吊装方案、吊装过程以及现场的安全控制等内容，以供参考。

2 大型设备吊装的主要工作

    一般来讲，设备吊装重量大于60吨或设备外形尺寸大于16m(L)×6m(W)×4m(H)的吊装作业称为大型吊装作业。大型设备吊装作业主要包括前期策划和组织施工。前期策划主要包括：1)现场考察；2)编写合理的吊装方案；3)风险评估并充分考虑影响施工的其他问题。组织施工主要包括：1)吊装前准备工作；2)吊装过程与安全控制。

3 吊装的组织机构

3．1 组织机构（略）

3．2 职责详述

    吊装负责人：负责督促协调吊装工作人员的工作。按计划安排吊装工作的具体实施。解决吊装过程中出现的重大技术问题和现场问题。

机械工程师：负责吊装方案的制定，监督施工作业是否按照方案实施，并对现场的工作给予必要的指导。

安全监督：负责吊装施工现场安全监督和管理。

起重人员：负责吊装的起重工作，主起重师应由经验丰富的人员承担。

起重指挥人员：负责吊装的指挥工作，发出的信号要鲜明、准确。

机械工、铆工：负责设备吊装、组装、拆卸等工作。具体人数根据施工强度而定。

4 前期准备

4．1 吊装施工的气象条件

1)天气条件恶劣、有浓雾、沙尘、雷雨、温度低于-20℃的天气不能进行吊装施工。

2)风力大于5级的天气不能进行吊装施工。

3)吊装必须在白天进行。

4．2 吊装人员安全

1)参与吊装的人员劳保用品必须穿戴整齐，相对作业高度高于2米的施工人员必须系好安全带。   

2)所有施工作业的人员必须具备相应资质，如起重作业人员应有特殊工程作业证，操作人员要有操作证等。

3)吊装工作区应有明显标志，并设专人警戒，与吊装无关人员严禁入内。吊机工作时，起重臂杆旋转半径范围内，严禁站人或通过。

4)运输、吊装设备时，严禁在被运输、吊装的设备上站人指挥和放置材料、工具。

5)高空作业施工人员应站在操作平台或轻便梯子上工作。吊装层应设临时安全防护栏杆或采取其他安全措施。

6)登高用梯子、临时操作台应绑扎牢靠；梯子与地面夹角以60°～70°为宜，操作台跳板应铺平绑扎，严禁出现跳头板。

4．3 吊装设备的保护

1)在设备到现场未吊装前，对于设备上的仪表部件必须做好三防工作(防雨、防碎、防尘)，如有条件，可进行海绵内包裹，雨布外包裹。对于设备接口的保护，如与管线连接的设备进出口应用非金属盲法兰封死，防止杂物及灰尘进入设备内部。与外部电缆连接处要用绝缘胶带封住等。对于一些需要防火、防雨、防潮、防砸、防尘的设备，应作好相应的防护工作。

2)吊装前应对设备进行完整性检查，检查设备有无损坏、断裂等现象。

3)如果设备未设计吊耳，捆绑设备时，要扎实牢固，做好防滑落措施。

4)在吊装过程中不能用钢丝绳直接捆绑设备或与设备紧接触，避免损伤设备表面，应用绑带替代或作相应的保护措施。

5)对设备在吊装中有可能碰撞的部位加木板或其他非金属材料进行保护。

5 吊装方案

吊装方案应包括以下内容：概述；设备重心的位置；设备在平台上的布置图;吊车、索具的选用;吊装过程描述；吊车行走路线的布置；设备安装就位图;吊车的吊装工况。以下以BZ28-2S透平发电机的吊装为例，描述吊装方案的编制。

5．1 吊装方案编制的规定及吊装参数的选择

1)吊车实际起吊能力为理论值减去钩头(包括钩头以上索具)重量来考虑，同时进行吊车利用率计算。

2)吊装方案中须附上所使用的吊车性能表，包括：当前配置下吊车实际吊装能力、吊车主副吊臂长度、吊臂倾角、吊车旋转半径、吊车实际起吊的重量及吊车的利用率等内容。

3)吊装方案中须描述清楚吊车关键行车路线、吊装方式和关键时刻的吊车站位情况。

4)每台吊机的荷载符合安全要求。单台吊机作业时，吊机的最大荷载不得超过其安全吊装量的90％;两台吊机联合作业时，各台吊机的最大荷载不得超过其安全吊装量的80％；两台以上吊机联合作业时，各台吊机的最大荷载不得超过其安全吊装量的75％。

5)选择索具、卸扣等吊装工具都应满足一定的安全系数。索具应具有最小安全系数为4．0。卸扣应具有最小安全系数为3．0。拖拉绳应具有最小安全系数为3．0。  卷扬机内拖拉绳应具有最小安全系数为2．0。

6)吊装重量=理论重量×1．05倍安全系数×动态放大系数。表1为动态放大系数表。

表1  动态放大系数表

静态载荷    陆地    近海    海上

50--100t    1．10    1．15    1．30

100--1OOOt    1．05    1．10    1．20

1000--2500t    1．05    1．05    1．15

  ＞2500t    1．05    1．05    1．10

    7)如遇特殊情况，额定起重能力不能满足动态放大系数时，须征得总工程师同意，方可采用API规范。

5．2 设备的外形尺寸及安装位置

仔细阅读设备规格资料，了解设备的外形尺寸和重心位置，BZ28-2S四台发电机的外形尺寸、重量及安装位置如表2所示。

表2 透平发电机的设备参数

    设备名称    设备牌号    外形尺寸(mm)    干重(T）    数量(台)    位置(mm)

Turbine Generator透平发电机    CEP-GTG-7001 A/B/C/D    11735×2794×3626    61．734    4    EL+32000

发电机在组块上的安装位置如图2。

图2  发电机在组块上的安装位置

5．3 吊装索具

在组织设备吊装的整个过程中必须充分考虑场地的技术装备能力，合理的分布和使用现有的吊机及索具，才能保证场地所有建造项目的吊装工程高效又安全的运转。透平发电机所用吊车性能及吊装索具见表3，表中实际吊装重量包括了撑杆或吊装框架、卸扣、钓钩和钢丝绳的重量。

5．4 吊装方案验证程序

1)严格按照公司体系文件完成文件各级签署工作。大型吊装作业方案审核须由本专业高级工程师签署。

2)大型吊装作业方案须由青岛公司组织专家审查，并由总工程师批准。

3)单台吊机作业，当负荷达到90％～95％时，须组织专家审查，并由海工总工程师批准。

4)两台吊机作业，当负荷达到80％～85％时，须组织专家审查，并由海工总工程师批准。

5)两台以上吊机作业，当负荷达到75％～80％时，须组织专家审查，并由海工总工程师批准。

6)吊装重量大于1000吨的大型吊装作业，至少使用两种计算软件进行强度校核并组织专家审查。

7)四台以上吊机联合作业均须组织专家审查。

表3 透平发电机所用吊机性能及吊装索具

600吨吊车(600T crawler crane)

    主扒杆(Main boom)    79．2m

    回转半径(Operation radius)    36m

起重能力(Lming capacity)带超起＜11068kg＞    131．8T

    钢丝绳、撑竿、钩头重量    13．7T

    设备重量    62T

    安全系数、动态放大系数    1．05、1．10

    实际吊重(Lining weight)    87．44T

  负荷利用率(Usage rate of lifiing capacity)    66．35％

卸扣(Shackle)

额定载荷50t    4(Pcs)

额定载荷55t    2(Pcs)

钢丝绳(Sling)

  额定载荷40t    4m×2

额定载荷50T<吊带>    12m×4

6 吊装步骤

6．1 吊装前的准备工作

1)吊车行走路线的场地应该足够平坦，并将现场及车道上r障碍物清除干净，保证吊车在行进路线上平稳作业。吊车不得停放在斜坡道上工作，不允许吊车两条履带或支腿停留部位一高一低或土质一硬一软。

2)行车通道不能横跨电缆沟及其他危险区域;同时要做好地下管线资料的收集工作，查明地下暗设管、沟、洞等情况，以防起吊设备时受力支腿点突然下陷，导致吊机倾覆。

3)吊装前，应对吊装产生影响的脚手架或结构件拆除，必须保证设备从吊起到预定安装位置，路线上不能有任何遮挡物妨碍视线或者影响作业。

4)吊装工作开始前，应对起重运输和吊装设备以及所用索具、卡环、夹具、卡具等的规格、技术性能进行细致检查或试验，发现有损坏或松动现象，应立即调换或修好。起重设备应进行试运转，发现转动不灵活、有磨损的应及时修理；重要设备吊装前应进行试吊，经检查各部位正常后才可进行正式吊装。

5)检查设备吊装的作业半径、吊车站位等平面布置参数，保证同施工方案一致。牵涉到多台设备的吊装应考虑设备的吊装顺序。

6)检查参加吊装的人员体格情况，确保每一个参加吊装人员体质合格。督促施工单位在开始吊装前安排专职安全人员及方案编制人员对参与吊装的所有人员进行安全技术教育和安全技术交底并签字确认；现场所有吊装人员应明确各自职责，遵守各项安全规定。    

7)吊耳是大型设备吊装中的关键因素。对于每一次吊装如果吊耳是设备制造商提供，在吊装前应对吊耳进行校核，确认吊耳能保证吊装的安全。如果是制造商提供吊耳设计图纸，公司应结合现场施工条件和吊装设备情况对吊耳的方位、位置、形状进行仔细和反复校核，确保吊耳既能满足安全的要求又有利于现场施工。

6．2 吊装过程及安全控制[1]

1)整个吊装过程应严格按照技术方案的要求进行作业。技术方案下发到班组后，班组应组织所有作业人员学习，对每道工序理解透彻。

2)检查施工作业、指挥、技术人员到位情况及其分工是否明确，吊装环境(天气、风力等情况)是否符合要求。   

3)检查设备或构件的仪表接口、重要联结法兰等是否已进行保护，吊装索具与设备的尖锐处应避开或进行处理。

4)设备吊点、钢丝绳接头等处连接牢固并经确认，有辅助吊车的应合理布置吊点。

5)在进行吊装作业时，吊车的旋转半径范围内不能有任何障碍物。

6)试吊中应仔细检查确认设备构件的平衡、索具连接牢固、吊车负荷情况，设备或构件的吊耳情况，索具、吊车、负荷、地基变化及吊耳与设备的本体情况。在试吊各项条件经确认具备吊装后方可正式吊装。

7)吊装过程中，管理、指挥、作业各类人员应遵守各自职责，紧密配合，安全管理工程师应实施全过程旁站管理。

8)吊装时，应有专人负责统一指挥，指挥人员应位于操作人员视力能及的地点，并能清楚地看到吊装的全过程。起重机驾驶人员必须熟悉信号，并按指挥人员的各种信号进行操作；指挥信号应事先统一规定，发出的信号要鲜明、准确。

9)当二台或多台吊车联合作业时，主吊吊车起升和溜尾速度应专人指挥协调。

10)吊装时，不得在设备上堆放或悬挂零星物件。零星材料和物件必须用吊笼或钢丝绳、绑带捆扎牢固后才能吊运和传递。

11)设备就位后临时固定前，不得松钩、解开吊装索具。设备固定后，应检查连接牢固和稳定情况，当连接确定安全可靠，才可拆除临时固定工具和进行下步吊装。

图3  BZ28-2S透平发电机吊装现场

7 注意事项

7．1 重视地基处理[2]

根据国内外的经验，地基问题是造成大型设备吊装事故的主要原因，不管是履带吊车还是汽车吊车都存在这个问题。吊车站位处的地基处理，按吊车吊装设备调离地面后，履带下面全部路基板承受的总载荷  (吊车重量、设备重量、附加重量)来确定。设备重量包括设备自身重量、梯子平台重量和附搭的管线重量;附加重量包括平衡梁和索具的重量。虽然青岛场地均已做过强化处理，但也应查明吊车行走和停留位置是否暗设有管、沟、洞等情况，防止吊车支撑腿突然下陷。应仔细确认吊车行走路线和停留位置是否有障碍物，地表面是否平坦，严禁吊车放在斜坡上作业。

7．2 技术方案的审核与落实

吊装方案是指导现场施工作业的技术文件，对吊装作业的成败取决定性的作用，因此对吊装方案的审核应严格把关。重点审核以下方面：

1)设备的重量及重心、吊机及索具的能力、现场的施工条件与环境是否与实际情况相符。

2)审查资料是否齐全，严禁在图纸、资料不全的情况下凭经验编写吊装方案。

3)重点审查设备吊装的受力分析及力学计算。受力分析与力学计算的理论依据是否准确，是否保证了足够的安全系数，计算过程中是否有人为错误等都需要仔细检查与确认。

方案一旦经过批准，各方面的工作都要维护技术方案的权威性和指导性，不得随意变更技术方案，现场施工必须严格按照技术方案实施。涉及到对原方案的修改，必须在正式吊装前根据公司规定的程序进行方案变更。在每一次吊装前都要由吊装工程师对吊装工作向管理层和作业层进行详细交底。吊装作业的过程中，编制方案的工程师必须到现场指导，一方面监督施工作业是否按照方案实施，另一方面可以对现场的工作给予必要的指导。通过这样的措施基本上可以杜绝技术方面带来的安全隐患。

7．3 现场的安全管理

安全作业是平台建造施工的前提和灵魂，没有安全保证，根本就谈不上效益。在每一次大型设备吊装现场应派驻专职的安全管理人员并赋予其优先的权力。安全人员应深入现场，对现场安全状况进行检查和评估，找出现场的安全隐患并协调项目各部门采取必要的防范和补救措施，把事故隐患扼杀在萌芽中。

在进入现场施工后，一方面加强对员工的现场安全教育，另一方面安全管理人员把管理工作做实做透，把管理工作放到施工第一线。时刻把握现场情况和施工条件的变化，从吊装方案的审查、吊车移位、吊装机索具的准备、现场施工作业是否与吊装方案一致等层层把关，确保每一次大型设备吊装能安全顺利的完成。

参考文献：

[1]方礼祥．浅谈吊装工程的安全监理．建筑安全，2006，(12)：14-15．

[2]张华．大型设备吊装管理．建设机械技术与管理，2005，(9)：46—49．