大型浮式起重系统概念4——Versatruss起重系统

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Versatruss起重系统

海洋工程的施工费用为陆上工程的2-4倍，而施工效率却大大低于陆上。因此，海洋平台的设备撬装化、上部结构的模块化一直被海洋工程研究人员所追求和推崇。而浅、滩海由于水浅，大型施工设备无法进入安装海域。从而限制了平台的大型模块化设计。近年来，国内外研究机构对浅、滩海平台的模块化设计及施工进行了深入研究，设计并开发出了费用低、施工速度快、适用于浅、滩海的安装方法，从而实现了浅、滩海平台大型模块化设计。其中最典型的方法是Versatruss起重系统及浮装法安装技术。

为了能够找到一种新的方法替代大型浮吊。美国Aker公司研制成功了一种活动杆吊装技术（Versatruss起重系统）。该系统采用多个吊点进行吊装。使载荷能够沿着两条驳船的中心线分布。在很大程度上减少了传统吊装作业需要考虑较大安全系数的问题，同时该系统特别适合在浅水区作业。

该系统第一次在海洋工程中应用是在墨西哥湾的海洋平台拆除过程中，当时采用Versatruss起重系统成功地拆除了一个1350 t的平台。1999年，在委内瑞拉的Maracaibo湖又利用该系统对3个分别为4700t、5300t和6100t的模块进行一次整体安装就位，实现了浅水区大型模块的整体安装。

1.                  结构形式

Versatruss起重系统由张力杆、大功率卷扬机、支撑杆及两条浅吃水驳船组成，结构见图1。

2.                  工作原理

Versatruss起重系统利用卷扬机工作。通过两驳船的靠拢和远离分别实现平台的举升和下降，见图1。在进行吊装作业时，首先所有的卷扬机同步工作，利用多台同步大功率卷扬机施加拉力，使得两浅水驳船相互靠拢。驳船的靠拢使支撑杆之间的距离缩短， 由于支撑杆是刚性的，没有压缩性，支撑杆就沿其底部的绞接接头进行旋转，两个支撑杆之间的交角变小，从而使所支撑的物体能够上升，反之可使所支撑的物体下降。Versatruss起重系统的升降可在几分钟内完成，且可随时进行调整。该起重系统充分利用了平台原有结构的整体刚度。在具体实施时只要在原结构上安装支撑杆。无论是海上运输还是在具体安装过程中，上部结构、支撑杆、驳船都相互连接为一个整体。整个安装过程均由计算机全程控制。

Versatruss系统由6个支撑点组成，支撑杆采用加厚的钢管制成，在实际使用过程中采用了两根A字型的钢管，直径为1 219．2 mm (48 in)，长度为21．336 m (70 ft)，支撑杆的两端采用特殊工艺加工，使之能够与底座和平台上的连接点很好地固定结合。这6个支撑杆分别由一台150 t的卷扬机带动，每个卷扬机配一个1 500 t的滑轮，卷扬机和平台之间用一条直径304．8 mm (12 in1的钢丝绳以及一个1 250 t的卸扣进行连接。

为了能够完成大型平台的吊装，将整个Versatruss起重系统安装在两条宽21．95 in (72 ft)、长79．25 in(260 ft)的运输驳船上。整个系统由一套PLC控制系统进行控制，所有的数据都可以在仪表盘上显示出来，所有的仪器只需一人操作。

3.                  工作流程

Versatruss起重系统安装调试完毕，平台滑移到运输驳船上后，开始进行Versatruss起重系统与平台的连接。两套Versatruss起重系统与平台之间的距离约为6.1 in (20 ft)，采用卷扬机和钢丝绳进行连接。Versatruss起重系统的支撑杆与平台之间采用绞接的方式连接，然后将Versatruss起重系统的动力装置(卷扬机和钢丝绳)与平台腿进行连接。两排平台腿之间则采用固定拉杆进行固定。

当Versatmss起重系统与平台连接完毕后，启动卷扬机，将30％的平台重量传递到Versatruss起重系统上，另外70％的重量由运输驳船承担。事实证明，采用这种三船并排的结构形式能够最大限度地保证拖航过程中的稳定性。这种结构事先采用计算机进行了模拟，实际拖航过程再次证明了该系统的高稳定性。

4.                  性能优点

Versatruss系统可方便快捷地进行大型平台的整体安装就位与平台拆除，其优越性主要体现在以下几个方面：

§   成本更低。由于起重吨位较大，可以实施整体安装或拆除工作，并且船体作业灵活与同等吨位的浮吊相比，该系统的海上施工费用大幅度降低。

§   使用方便。该系统对需要吊装的物体没有过多要求。其顶升能力易于增大，系统采用绞接接头进行顶升或下降，操作过程中可随时停止甚至进行反方向作业。该系统不需要复杂的抛锚和定位系统。

§   平台再利用。其强大的起吊能力可以对平台一次性整体拆除，保持了平台模块的完整性，大幅度降低了平台重新利用的费用。

§   作业更安全。其一次性起吊，大幅缩短安装，拆除施工时间，人员操作时间大大缩短，减小作业人员安全风险。

§   适应性更好。该系统适用于极浅水海域，而大型浮吊则需要进行航道开挖。该系统还可以进入一些常规船舶不能进入的水域施工。如委内瑞拉的Maracaibo湖，由于受到Urdaneta大桥高度的限制，大型船只不能进入此区域施工，而该系统则可轻易地进入此区域施工。

5.                  作业经验

1999年，美国雪福龙公司在委内瑞拉的Maracaibo湖水域建造了3个大型平台，质量分别为4700 t、5300 t和6100 t。由于该湖入口处的Ur.daneta大桥距离水面的净空只有42 in，大型浮吊根本无法进入，这就为Versatruss起重系统提供了一次使用机会。为了能够用Versatruss起重系统完成这3个平台的整体安装，工程师对Versatruss起重系统进行了改进。

平台安装时，首先采用Versatruss起重系统和运输驳船，将预制好的平台运输到指定位置后进行就位，然后将整个平台提升到一定高度，将运输驳船撤出，再采用Versatruss起重系统将平台拖至导管架上方，然后降低到一定的位置，使平台腿进入导管架的桩腿内进行焊接固定，从而完成整个平台的安装过程。第一个平台安装完毕后采用同样的方式进行第二个和第三个平台的安装。每个平台的安装时间只需5小时。

6.                  应用前景

Versatruss起重系统所需设备简单，对船舶和水深没有特殊要求，应用前景广阔。该系统尤其适用于大型浮吊无法进入的水域，例如：Maracaibo湖、里海以及浅海海域等，在这些水域，Versatruss起重系统具有无与伦比的优越性。

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