随着我国海上风电市场不断扩大,特别是逐渐向深远海发展,自升式风电安装平台也不断的增多。而海水提升系统作为自升式风电安装平台必备的关键供水装置,由于海水提升系统本身的设计、安装、质量等还在不断的完善当中,加之使用当中面临的恶劣环境,造成日常运行中产生潜水泵吸口堵塞、潜水泵电机浸水、线缆磕碰刮蹭拉扯损坏、输水管路磕碰剐蹭损坏、卷盘驱动的装置故障等问题。若管理不当,易出现供水中断、影响平台安全和正常施工作业的较大风险。

本文主要依托 PSL150 型潜水泵提升系统完工图纸、试验大纲、用户手册等技术资料,依据中国船级社检验技术规范及海工设备管理要求,系统梳理海水提升系统管理要点,形成覆盖 “运行 — 保养 — 故障处理 ” 的全流程管理体系,保障系统长期稳定可靠运行。

海水提升系统的工作原理

海水提升系统主要由潜水泵、输水管线、升降装置、大功率电缆电气与控制系统等组成。当平台在海上航行、施工场内迁移工况和平台升降工况时,主要利用传统的海底门取水方式,此时海水提升系统不投入使用;当平台处于正常施工作业工况和特殊情况自存工况时,平台主体均处于离开水面状态,利用升降装置将潜水泵与输水管放入水里适当的位置,并通过潜水泵与输水管将海水抽至平台的缓冲舱和平台海水消耗系统总管,为平台的消防系统、海水冷却系统、压载系统、冲桩系统、制淡系统及生活冲洗系统等海水消耗系统提供水源。

目前海水提升系统主要类型

目前海上风电平台海水提升系统主流分为两大类:

1、软管卷盘式:以软管为输水主体,通过卷盘收放软管,结构相对比较简单、成本也较低,主要适用于浅水区、小型平台使用。

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2、提升塔式:提升塔式主要以刚性钢管架为主体,配合泵体绞车、电缆卷车实现升降,稳定性更强、寿命更长、抗风浪能力更好,主要适用于深远海、大型自升式风电安装平台。

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海水提升系统组成与核心技术参数

(一)系统组成

PSL150 型潜水泵提升系统,整体为集成式设计,主要由四大部分构成:

1.管架系统:由 6 节 Φ377 钢管组成提升主管路,配备导向机构、防脱轨装置、5 组 DN200 出水接口,管路及螺栓经热镀锌处理,耐海水腐蚀。

2.提升驱动系统:15t 级钢丝绳绞车、过渡滑轮、绞车底座,采用 Honeywell 电机驱动,实现管架升降控制。

3.电气控制系统:电缆卷车、IP56 防护等级控制箱、按钮盒、限位开关、紧急停止装置,具备上升、下降、停止、互锁保护功能。

4.辅助系统:机械锁紧装置、出水软管、润滑系统、标准备件包,满足安装、使用、维保需求。

(二)核心技术参数

绞车安全工作负荷:15t;

升降速度:3m/min;

有效行程:32m;

驱动电机:15kW,AC380V/50Hz;

钢丝绳直径:32mm;

防护等级:IP56;

工作环境温度:-20℃~+45℃;

平台允许倾角:横倾≤5°,纵倾≤2°;

单套系统自重:约 10t。

海水提升系统的作用及重要性

(一)海水提升系统的作用

当海上风电安装平台抬离水面后,无法再利用海底门直接获取海水,全平台必须依靠海水提升系统完成以下任务:

1.为船舶动力设备、液压系统、空调、电气设备等提供海水冷却用水;

2.为全船消防系统提供消防用水,保障应急安全;

3.为压载系统、造水系统等提供水源。

(二)海水提升系统的重要性

海水提升系统如同平台的血液,是平台的生命线设备:

1.全船几乎所有运转设备的冷却主要依赖海水,如果系统一旦失效,平台几乎多数设备将因过热无法正常运行;

2.消防系统如果没有稳定可靠的水源,一旦发生火灾隐患等应急情况下无法处置,平台与人员的安全将面临重大风险;

3.如果海水提升系统故障不能正常运行,将会直接导致整个平台无法运行、延误工期,造成重大经济损失。

海水系统日常运行管理中存在的主要问题

1、潜水泵吸口易堵塞

潜水泵长期在海水中工作,吸口易被海生物、渔网、泥沙、漂浮垃圾等堵塞,导致流量不足、压力不够、电机过载,进而可能损坏潜水泵。

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2、潜水泵线缆易损坏

收放过程中线缆易被磕碰、刮蹭、挤压、拉扯,造成绝缘破损、断线、短路,引发电气故障。

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3、输水软管易破损

软管在收放时,或者大风浪恶劣海况时,易被磕碰、刮蹭划伤、压扁、拉扯破裂,出现漏水、供水中断。

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4、卷盘驱动装置故障率高

电机软起动故障、传动机构过载损坏、碳刷过度磨损、减速箱异响渗漏等问题频发。

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针对存在问题的管理改进措施

1.潜水泵运行管控:

运行当中定期检查运行电流、绝缘电阻、出口压力;观察水面漂浮物,及时清理;定期检查泵吸口是否堵塞。

2.电缆收放管理:

收放线缆安排专人全程监护,避免磕碰、挤压;大风浪等恶劣海况尽量收回线缆;无法收回时加强巡查的频次。

3.软管收放管理:

收放软管安排专人监护,防止刮蹭、挤压、扭曲;恶劣海况尽量收回;无法收回时加强巡查,避免磨损破裂。

4.驱动装置强化维保:

加强电机、软起动器、传动机构、碳刷、减速机的日常检查与保养,定期润滑、紧固、测试,提前消除隐患。

海水提升系统组成与核心技术参数

(一)运行前检查

运行前执行标准化巡检,确保设备具备运行条件:

1.机械检查:管架连接螺栓紧固,钢丝绳无断丝、变形、锈蚀,防脱轨装置完好,锁紧装置动作灵活。

2.电气检查:控制箱干燥清洁,接线无松动,绝缘电阻合格,急停、限位开关功能有效,重点监控绝缘,严禁绝缘不良情况下使用潜水泵。

3.润滑检查:齿轮箱油位正常,钢丝绳润滑脂充足,无渗漏现象。

(二)标准操作流程

系统实行专人专岗操作,安排经验丰富的人员操作,严格遵循以下流程:

1.接通总电源,确认相序正确,松开机械锁紧装置至电气限位闭合;

2.在平台升降操作完成之后才可操作海水提升泵的升降绞盘,在操作升降绞盘前检查好电缆的松紧度,并把泵的固定架收回,点动测试上升、下降、停止功能,无异常后正式运行;

3.泵的提升绞盘和电缆绞车是一起联动的,操作时,须注意电缆的松紧度;

4.潜水泵到达预定位置后按下停止按钮,锁紧机械固定装置;

5.系统与潜水泵设置互锁,严禁同时运行;

6.运行中实时监测电机电流、温度、噪声及振动,出现异常立即急停。

7.在收放到合适位置时,停止绞盘,并将提升泵固定在固定架上,接妥水管。

(三)运行状态监控

1.实时监测:系统绝缘、电压、电流、温升,钢丝绳张力,电缆收放状态;

2.班次记录:运行时长、升降次数、异响、渗漏、润滑情况。

维护保养管理

1.日常保养:清洁设备表面,检查紧固件,测试急停功能,观察运行状。

2.月度保养:海水提升塔泵绞车滑轮检查,加油,塔泵导向滚轮加油,检查润滑状态、电气接线、限位开关、软管老化情况,紧固松动部件;海水提升泵基座液压装置油位检查,液压软管检查,液压活塞杆表面锈蚀情况检查,定期进行涂抹黄油保护。

3.季度保养:海水提升塔泵绞车基座,刹车,齿轮箱检查,地脚螺丝收紧检查;海水提升泵外观检查,滤器清洗,绞车及钢丝检查,功能测试,海水提升泵连接固定螺栓检查,上紧。

4.五年大修:海水提升泵视情解体,轴承、轴封换新,密封件换新,叶轮、泵轴检查,视情换新;拆解检查绞车、电机、减速机,更换油封、密封垫等易损件,完成空载、负载测试。

海水提升系统是各类海上施工平台的核心关键设备,明确该系统的重要性,通过总结、分析、研究,按照标准化、制度化的原则加强日常的管理,以达到降低设备故障率、提升设备生命周期,保障船舶安全和正常施工作业的目的。


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