OPTIMIZATION OF CHARACTERISTICS OF TECHNOLOGICAL EQUIPMENT OF MULTI-PURPOSE CRANE VESSEL WITH 300 TONS CARGO LOAD
Abstract and keywords
Abstract (English):
The paper considers the optimization of the installed technological equipment of the promising multipurpose crane vessel, i. e., the pipe-laying equipment, cable-laying equipment, diving complex, remote operation device and plugging filling system used in the construction of offshore oil objects in the Caspian Sea basin, taking into the capacity of the crane. The aim of optimization is to reduce downtime while operating in the sea. To optimize all the types of the equipment the characteristics of vessels owned by the management of "Caspmornefteflot" were used. We obtained the following parameters of the testing equipment: pipe-laying - depth and diameter of pipe-laying; cable-laying - depth and cross-section stacking cables; diving complex - depth of diving and the amount of simultaneously working divers; remotely operated unmanned underwater vehicles - depth of immersion.

Keywords:
pipe-laying equipment, cable-laying equipment, diving complex, remote operation device
Text
Введение При строительстве, эксплуатации и утилизации объектов морского нефтепромысла ведущую роль на всех этапах его освоения и эксплуатации играют крановые суда [1]. Следует отметить, что параллельно с крановыми судами широко используются другие типы судов, такие как трубоукладочные, кабелеукладочные, водолазные, суда, выполняющие небольшие межпромысловые грузоперевозки, и т. д. Главной целью оптимизации оборудования является уменьшение времени простоя судна при выполнении отдельных технологических операций на море. В нашем случае предлагается на крановом судне с подъемным краном грузоподъемностью 300 т устанавливать дополнительное технологическое оборудование [2-4]: трубоукладочное, кабелеукладочное, водолазный комплекс, телеуправляемый необитаемый подводный аппарат (Remotely operated underwater vehicle - ROV-аппарат), а также предусматривается грузовая палуба. Систематизация объекта исследования Для решения задачи оптимизации использовался алгоритм структурной схемы, предложенный в [3]. В алгоритме отражено взаимовлияние всех видов технологического оборудования, критерии оптимизации и влияние характеристик технологического оборудования на ряд параметров проектируемого судна, которыми являются перспективное формирование габаритных размеров корпуса, требуемой скорости судна и мощности энергетической установки. При решении задачи оптимизации трубоукладочного и кабелеукладочного оборудования предусмотрено применение целевой функции [3]. Трубоукладочное оборудование. Длительная эксплуатация на морском нефтепромысле в бассейне Каспийского моря трубоукладочных судов, находящихся на балансе управления «Каспморнефтефлот» [1] (проект (пр.) РР-25 «Исрафиль Гусейнов» и пр. 904 «Сулейман Везиров»), позволило выделить их положительные характеристики. Эти характеристики, необходимые для исследования оптимизации трубоукладочного оборудования на перспективном судне, отражены в табл. 1. Таблица 1 Характеристики трубоукладочных судов, находящихся в эксплуатации № проекта Название судна Диаметр укладываемых труб, мм Глубина трубоукладки, м Грузоподъемность крана, т РР-25 Исрафиль Гусейнов 219-820 10-300 250 904 Сулейман Везиров 219-813 195 60 При решении задачи оптимизации трубоукладочного оборудования в качестве критериев оптимизации принимаются диаметр укладываемых труб и глубина трубоукладки. Критерии оптимизации, отраженные в целевой функции [3], предлагается выбирать и рассматривать совместно. Для этого критерии целевой функции отражаются в матрице исходного симплекса (табл. 2). Значения элементов матрицы исходного симплекса раскрыты в табл. 3. Таблица 2 Матрица исходного симплекса трубоукладочных работ Уровни вариации глубины трубоукладки и диаметра укладываемых труб Критерии совместимости глубины трубоукладки и диаметра укладываемых труб I II III IV V VI VII VIII IX X I ХD1,1 ХН1,1 ХD1,2 ХН1,1 ХD1,3 ХН1,1 ХD1,4 ХН1,1 ХD1,5 ХН1,1 II ХD1,1 ХН1,2 ХD1,2 ХН1,2 ХD1,3 ХН1,2 ХD1,4. ХН1,2 ХD1,5 ХН1,2 III ХD1,1 ХН1,3 ХD1,2 ХН1,3 ХD1,3 ХН1,3 ХD1,4. ХН1,3 ХD1,5 ХН1,3 IV ХD1,1 ХН1,4 ХD1,2 ХН1,4 ХD1,3 ХН1,4 ХD1,4. ХН1,4 ХD1,5 ХН1,4 V ХD1,1 ХН1,5 ХD1,2 ХН1,5 ХD1,3 ХН1,5 ХD1,4. ХН1,5 ХD1,5 ХН1,5 Таблица 3 Значения элементов матрицы исходного симплекса для трубоукладки Диаметр укладываемых труб, мм Глубина укладки труб, м ХD1,1 400 ХН1,1 10 ХD1,2 500 ХН1,2 50 ХD1,3 600 ХН1,3 100 ХD1,4 700 ХН1,4 200 ХD1,5 800 ХН1,5 300 Таким образом, в табл. 2 прослеживаются максимальные (строка V, столбец X) и минимальные (строка I, столбец I) совместные значения глубины трубоукладки и диаметра укладываемых труб. Так как суда и плавучие средства, выполняющие трубоукладочные операции, часто осуществляют укладку труб малого диаметра на больших глубинах и, наоборот, трубы большего диаметра укладывают на относительно малых глубинах, предлагается на перспективном судне в качестве оптимальной величины критерия оптимизации принимать значение максимального экстремума. При этом целевая функция примет вид , где - целевая функция трубоукладочного оборудования; - диаметр укладываемых труб; - глубина укладки труб. Кабелеукладочное оборудование. На перспективном судне предусмотрено применение кабелеукладочного оборудования. На балансе управления «Каспморнефтефлот» в настоящее время нет специализированного судна для проведения операции кабелеукладки, она производится буксировщиком-развозчиком якорей пр. В-99 «Самир Кулиев». Технические характеристики установленного на судне кабелеукладочного оборудования приведены в табл. 4. Таблица 4 Характеристики кабелеукладочного судна, находящегося в эксплуатации № проекта Название судна Диаметр катушки, м Сечение кабеля, мм Количество кабеля на барабане, м В-99 Самир Кулиев 7,8 ПК-6 3 × 70 2,478 ПК-6 3 × 95 1,768 ПК-6 3 × 120 1,412 ПЭПК-35 1 × 70 2,478 ПЭПК-35 1 × 95 2,386 Критерии оптимизации, показанные в целевой функции, предлагается отражать в матрице исходного симплекса (табл. 5). Значения кодов, отраженных в матрице исходного симплекса, приведены в табл. 6. Таблица 5 Матрица исходного симплекса кабелеукладочных работ Уровни вариации глубины кабелеукладки и сечения укладываемых кабелей Критерии совместимости глубины кабелеукладки и сечения укладываемых кабелей I II III IV V VI VII VIII IX X I Хск1,1 ХНк1,1 Хск1,2 ХНк1,1 Хск1,3 ХНк1,1 Хск1,4 ХНк1,1 Хск1,5 ХНк1,1 II Хск1,1 ХНк1,2 Хск1,2 ХНк1,2 Хск1,3 ХНк1,2 Хск1,4 ХНк1,2 Хск1,5 ХНк1,2 III Хск1,1 ХНк1,3 Хск1,2 ХНк1,3 Хск1,3 ХНк1,3 Хск1,4 ХНк1,3 Хск1,5 ХНк1,3 IV Хск1,1 ХНк1,4 Хск1,2 ХНк1,4 Хск1,3 ХНк1,4 Хск1,4 ХНк1,4 Хск1,5 ХНк1,4 V Хск1,1 ХНк1,5 Хск1,2 ХНк1,5 Хск1,3 ХНк1,5 Хск1,4 ХНк1,5 Хск1,5 ХНк1,5 Таблица 6 Значения элементов матрицы исходного симплекса для кабелеукладки Сечение укладываемых кабелей, мм Глубина укладки кабеля, м Хск1,1 1 × 70 ХНк1,1 50 Хск1,2 1 × 95 ХНк1,2 100 Хск1,3 3 × 70 ХНк1,3 200 Хск1,4 3 × 95 ХНк1,4 300 Хск1,5 3 × 120 ХНк1,5 400 Таким образом, в табл. 5 прослеживаются максимальные (строка V, столбец X) и минимальные (строка I, столбец I) совместные значения глубины кабелеукладки и сечения укладываемых кабелей. Поскольку суда и плавучие средства, выполняющие кабелеукладочные операции, действуют так же, как и трубоукладочные суда, на перспективном судне в качестве оптимальной характеристики критерия оптимизации также предлагается выбрать значение максимального экстремума. При этом целевая функция примет вид где - целевая функция кабелеукладочного оборудования; - сечение укладываемых кабелей; - глубина кабелеукладки. Водолазный комплекс и ROV-аппарат. При выполнении возложенных на перспективное крановое судно работ по установке опорных блоков, забивке свай, прокладке подводного трубопровода и кабельных линий, а также обследованию и ремонту подводной части стационарных объектов морского нефтепромысла и трубопроводов требуется водолазное обеспечение работ. На перспективном судне предлагается применение водолазного комплекса и ROV-аппарата. Оптимизация характеристик устанавливаемого на судне водолазного комплекса выражается целевой функцией, приведенной в [3]. Управление «Каспморнефтефлот», совместно с водолазным управлением Государственной нефтяной компании Азербайджанской Республики, в настоящее время выполняет основные водолазные работы имеющимися на балансе водолазными судами (табл. 7). Таблица 7 Глубина погружения водолазов на судах, находящихся в эксплуатации № проекта Название судна Глубина погружения водолазов, м 694 Академик Тофик Исмаилов 300 М-7413 Али Амиров 150 535 Геофизик 60 Учитывая, что глубина погружения водолазов и ROV-аппарата напрямую зависят от характера технологических операций, предлагается предусмотреть максимально необходимую глубину погружения водолазов и ROV-аппарата. На перспективном судне предполагается одновременная работа под водой нескольких водолазов. Заключение Таким образом, учитывая рассмотренные выше целевые функции, предлагается установить на перспективном судне оборудование со следующими параметрами: Трубоукладочное оборудование: - глубина трубоукладки - 300 м; - диаметр укладываемых труб - 800 мм. Кабелеукладочное оборудование: - глубина кабелеукладки - 400 м; - сечения укладываемых кабелей - 1 × 120 мм. Водолазный комплекс: - глубина погружения - 400 м; - количество одновременно работающих водолазов - 6 чел. Телеуправляемый необитаемый подводный аппарат: - глубина погружения - 500 м.
References

1. Karaev R. N. Morskie neftegazopromyslovye plavuchie sooruzheniya / R. N. Karaev. Baku: Bakin. un-t., 2002. 328 s.

2. Bashirov R. D. Strukturnyy analiz modeli dvuhurovnevoy optimizacii harakteristik mnogocelevogo kranovogo sudna / R. D. Bashirov, O. M. Abdullaev, R. A. Kerimli // XXVI Mezhdunar. zaoch. nauch.-prakt. konf. «Voprosy tehnicheskih nauk». M., 2014. S. 33-36.

3. Bashirov R. D. Sistemnyy analiz i kriterii optimizacii tehnologicheskogo oborudovaniya mnogocelevogo sudna s kranom gruzopod'emnost'yu 300 t / R. D. Bashirov, O. M. Abdullaev // Morskoy vestn. 2015. № 2 (54). S. 20-22.

4. Bashirov R. D. Sistemnyy analiz i kriterii optimizacii verhnego stroeniya mnogocelevogo kranovogo sudna / R. D. Bashirov, R. A. Kerimli // Sudostroenie. 2015. № 5. S. 31-32.