4.3ROV维修任务类型

图1典型工作级ROV的操作结格

电动汽车标准规范范本图1典型工作级ROV的操作结构

机械手是可自由活动关节的机械臂（如图1所示），机械臂与ROV本体相连。机械臂的关节越多， 其自由度越大，因而用途更多。 在机械臂的末端有一个抓爪，它通常由2～3个手指组成，用于执行作业或稳定ROV时抓握把柄、 物体和结构部件。 当ROV作业时，能带2个机械手，一个用于ROV自身的稳定，另个用于作业。 由ROV作业的机械手系统在功能性和可控制性方面会有很大变化。当使用ROV机械手或机械 手握持工具完成水下生产系统的任务时，要特别考虑以下几个方面的问题： 接口的位置应在机械手的工作范围（典型的机械手工作范围参见附录C）

4.3.2带工具收放装置（TDU)的ROV维

TDU是一种专门设计的工作包，安装在ROV本体的前端或后端，通过笛卡儿装置（如图3所示） 来准确引导和定位，根据任务的复杂性和TDU对接位置与工具接口的相对位置确定是1个、2个还是 3个自由度。TDU装置能替代或协助机械手作业

DU是一种专门设计的工作包，安装在ROV本体的前端或后端，通过笛卡儿装置（如图3 引导和定位，根据任务的复杂性和TDU对接位置与工具接口的相对位置确定是1个、2 由度。TDU装置能替代或协助机械手作业。 2两对接点系统 DU与两个对接插头配合使用并锁合，使笛卡儿装置和ROV与水下生产设备相连，两对 置能从同一对接位置接近一个或多个维修接口，特别适用于执行一组与操作盘有关的接口 的两对接点TDU装置如图3所示。

4.3.2.2两对接点系统

TDU与两个对接插头配合使用并锁合，使笛卡儿装置和ROV与水下生产设备相连，两对接点笛 卡儿装置能从同一对接位置接近一个或多个维修接口，特别适用于执行一组与操作盘有关的接口任务。 典型的两对接点TDU装置如图3所示。

图3两对接点TDU装

4.3.2.3单对接点系统

4.3.2.4对接和TDU操作通常需考虑的事项

图4单对接点TDU装智

与工具局部相互作用载荷有关的详细情况见

控制模块和油嘴等水下部件 见图23）更换。CCO工具通常在 提升重量超出浮游式ROV的提升能力情况下进行部件安装和回收作业。CCO工具利用提升缆或钻 杆从维修船上收放，这是第一根缆，该缆用于支撑CCO工具和所更换部件的重量和动载荷。第二根缆 是ROV的脐带缆或TMS系统。为了避免缠绕.建议将上述两根缆分开布臀在维修船的不同区域。

4. 3.3.2使用双维操作通常需考虑的事项

CCO工具横移和转动可由导向缆或导向桩（至少两个)控制，一个无导缆的漏斗形接口可在推进器

ROV协助下轻推入位。如果使用导向缆，宜确保这些缆是升沉补偿式的，并且要避免与提升缆或 V脐带缆缠绕。如果使用无导缆漏斗形接口，漏斗形接口宜为内置螺旋，以便和CCO工具上的定 销对接来引导CCO工具定位。 其他需要考虑的事项如下： 一一提升缆或钻杆宜是升沉补偿式的，在升沉倾斜较小的维修船上作业时更应这样，因而CCO在 一个升沉周期内不被提升或下放太快（升沉补偿可通过主动升沉补偿吊机实现或者使用小浮 筒将提升缆构成S形把升沉运动和CCO工具的运动隔离开）。 应量化由于维修船的升沉运动相对于CCO工具（以及更换部件）缓慢移动产生的拖拉而引起 的运动和动载荷，并对提升缆和CCO工具的强度进行加强。 为避免诸如液压或电力耦合器等敏感接口在就位和对接时受到损坏，CCO宜配备柔性就位减 震器或具有避免硬接触的特点，以便采用可控的和低冲击的方式作业而不受维修船升沉运动 和CCO工具在水下设备初始就位的影响。 无导缆漏斗型接口应有士180°的螺旋，以便CCO工具旋人合适的方位。ROV可协助CCO工 具定向，这样可缩小就位方位角，例如能在土45°方位轻推CCO工具进人漏斗形接口，从而减 小无导缆漏斗型接口的尺寸和复杂性。 宜对导向柱和CCO工具漏斗型接口的间隙及由于间隙所引起的倾斜角进行检查（如果间隙 太小，CCO工具和更换部件可能发送安装错位）。 CCO工具的接近通道一般是垂直向上的，水平通道也可（垂直通道导向框底部也应开口以免 杂质沉积）。 一 为了使作业不受限制，CCO工具在水下设备上的就位点宜至少与海床面保持1.5m(4.92ft) 以上的净空。 在某些特定地理位置，由于松软的泥土以及ROV推进器对海床冲刷，在建立海床面时需要特别 有导缆收放CCO工具接口的例子见图24～图28。

1.3.4利用成撬工具维修

能由ROV上的CCO提升工具完成控制模块和油嘴等水下组件的更换。成的CCO工具通常用 于组件安装和回收，这些在海床上进行的独立、可控的作业不受维修船运动影响。该组件重量通常超出 浮游式ROV的提升能力，因而成工具应增加浮力或调整重量，或者同时采用，以便ROV上不利载荷 的传递不影响ROV的水动力特性。 成撬工具另外的一个用途是在超过ROV标准配置情况下提供动力（液压的、电力增压、流速、流量 等），用于诸如液压即插接头、压力测试、压力冲洗，清淤等各种维修作业。

3.4.2成撬工具作业通常需考虑的事项

CCO工具的接近通道一般而言从上面来看是垂直的，但是水平接近通道也是可接受的（垂直 的路径引向框蒂要从底部打开以便让沉积的碎屑通过）； 为了使作业不受限制，CCO工具撬在水下设备上的就位点宜至少与海床面保持1.5m (4.92ft)以上的净空[工具安装在底部时就位点应更高，使工具概至少与海床面保持1.5m (4.92ft）以上的净空。 在某些特定地理位置，由于松软的泥土以及ROV推进器对海床冲刷，在建立海床面时需要特别

4.3.5其他部件维修

除控制模块和油嘴以外，还可考虑使用CCO工具来安装和替拟 插人式阀门（管汇或清管）； 阀门执行器组件； 清管球发射器； 储能器组件； 一插人式多项流量计； 一插人式多项泵； 化学注入模块或管汇； 保护帽和承压帽； 采油树或管汇的传感器（测量压力、温度、地层砂含量等）。 确定更换合适的部件时需考虑的主要因素有： 设备所在位置； 一水深； 更换频率； 部件尺寸； 部件重量。

4.3.5.2出油管和海管的连接

尽管经常出现使用ROV收放系统进行出油 接的情况，然而，到自前为止出油 管连接还没有通用接头。 能由ROV作业的水下生产设备接口系统的设计不仅需要对设备进行局部改造，而且能对如组件 布置的主要区域产生影响。接口系统的基本要求可进一步参考附录E

4.3.5.3控制跨接管的连揭

大量已安装的控制系统脐带缆的跨接管（软管）的连接系统是由ROV完成的。这些系统由机械手 安装、或者由TDU或CCO工具撬安装。可有不同的电动或液压连接的支撑板，这取决于用途和接口 内各耦合器的数量。但是，这些连接还远没有标准化。然而，用于铺设和安装跨接管的接口类型和相关 关系应设计为能由出油管连接的维修工具来安装的形式，这样可减少专用工具的开发需求（见图32和 图33）

4.4水下设施系统设计

4.4水下设施系统设计

不同，需要的通道会有很大不同，因而宜在设计初期就明确地记录在维修原则中。其次，系统设计考虑 的内容在第6章讨论，推荐的设计步骤见图5。 在GB/T21412的本部分描述和提出的水下生产设施接口宜能让ROV或ROT以机械手或TDU 模式接近。与总规则的特殊差异在本部分已强调。

4.4.2总体设计原则

ROV维修宜以一种可靠的方式来完成，把对水下设施、维修工具、ROV、操作人员以及环境的潜在

4.4.4潜在损害最小化

回收部分应设计成固定在水下设备的那部分发生损坏之前能脱开。

4.4.5相互作用载荷

在设计时应考患维修设备施加在接口上的载 通常，载荷直接作用于结构体上的接口设计时应 考虑通过设备和结构之间的多载荷工况

4. 4. 6 减少干扰

在水下设备上进行作业时应提供主动的稳定措施。在与设备接触时，应避免出现需要使用ROV 或维修工具推进器进行定点控制的情况。但这并不排除使用连续的水平推进或垂直推进以确保整个维 修作业过程中与接口保持接触状态，

4.4.8对接近通道的要求

4. 4. 8. 1概速

使用ROV完成维修任务的水下生产设备能由以下3种位置布置接口： 外部接口； 一 从外部穿人； 一内部接口。 在接口上操作ROV所需要的接近通道的数量取决于接口所在位置。所需通道宜考虑ROV的高 度以及宽度再加上多功能机械手所需的“肘活动空间”和机械手的操作空间。在设计过程中，应充分考 慧任何一种ROV工具包的高度和宽度或有效载荷的大小。需要确保工具周围有最小的间隙以便留出 ROV的活动空间。如果海流大，则宜考虑更大的空间。另外，还宜考虑在维修中计划使用的ROV的 类型及能力。应考虑断电时，能安全回收工具。

4.4.8.2外部接口

位于水下生产设施外侧的接口可简化ROV作业、降低接近通道的空间要求以及减少对设 损害。因此这是优先采用的接口位置，能通过将装置布置在设备的外侧或通过使用延伸 。然而，设备布置或保护要求并不是经常能做到。因而有时需要使用ROV作业，

4. 4.8.3从外部穿入

长口本体柠留在销构物下面的情优更而安 对空间要求进行考虑，但是这样可不需要使用延伸杆进行操作，也不需要对ROV接口进行额外的机械 保护。这种方法在ROV工具插入深度小于1m（3.28ft）时非常适用。而对插入深度大于1m的情 况，对接近通道的要求会变得更为复杂，并且可能对ROV及相应的工具包或两者的设计产生影响。设 计中应考虑使用TV摄像头监控操作过程。

4.4.8.4内部接口

操作接口通常位于距设备的保护面或外边缘0.5m(1.64ft)范围以内。当大于1m（3.28ft)时， 通道应满足ROV及工具对接和操作的要求。采用这种方法，接口通常直接安装在设备上，这样能减少 使用延伸阀杆或其他遥控装置的需要。 内部操作通常用于带有大型保护结构的水下装置，这样的保护结构会使接近设备的通道受到限制。 但是，如果在设计阶段予以充分考虑，就可把这种影响降到最小。提供内部接近通道时需要考虑的事项

将在 4. 4. 8. 4. 2~4. 4. 8. 4. 4 中论述

4. 4. 8. 4. 2通道密度

4.4.8.4.3通道高度

4.4. 8.4. 4垂直通道

有垂直通道的工作点需要为ROV留出额外的进人空间。该空间大小取决于工作点的深层 ROV本体最低点到维修作业（检查、清洗、工具对接等）的垂直距离宜不超过0.3m(0.98 荐的空间要求或到结构物内的垂直深度见表1

表1推荐的空间要求及进入结构物内的垂直深度

接口设计宜满足水下设备形成一个整体的要求。宜进行适当的验证以确保接口在整个设计寿命内 都具有操作性能。

不同功能的接口设计应按第10章的要求选择材料。 操作使用者对选材负责，然而，操作使用者也可明确服务要求，由供应商自由推荐合适

接口应能承受设计载荷而不变形或者对油田寿命内的安全操作不产生影响。宜进行近 确保接口在整个设计寿命内都具有操作性能。

提升装置应满足当地适用法规或行业规定的要求。

本部分中提到的设备的质量控制要求应符合 10423的相关规定。 对ISO10423指定的质量控制要求中没有 有涉及到的部件应与制造商的书面技术要求一致。

5. 6. 2 结构部件

本部分所涉及的水下设备应按照一15℃～45℃（5F～113°F）的操作温度范围进行 设备的地面试验温度应与此要求相匹配

在选择颜色和标记系统时，水下的可视性是主要考虑因素，见GB/T21412.1。

已确定的维修原则对水下生产设备上的接口而言是简单可靠的，下面的指导原则描 段宜考虑的系统性能。

在水下生产设备设计完成之前，所有水下生产 维移和部件回收郁直 明确并进行评估。 在这一工作中应考虑以下因素： a） 使用ROV作业的必要性（是否能避免使用ROV）； ROV作业的频率（比如：是协助安装还是操作阀门）； c) 作业敏感性（比如：是关键性的作业/非常必要的作业/有帮助的作业） d) 废弃； e) ROV接通道要求； f) 整个水下系统的预期寿命。

6.2.2失效模式影响和临界状况分析（FM

建议对系统安装进行失效模式影响及临界状况分析（FMECA）。FMECA分析宜考虑系统生命期 内包括安装和回收的各个阶段。也宜以失效的后果和期望的MTBF（平均无故障工作时间）为基础来 确定子系统/部件的相对临界状态。

应对基于ROV的系统、ROT 定任务的方法进行检查。通过将水

尽管维修频率取决于很多因素，但是它主要是由部件更换的需要决定的。而部件更换的频率又是 由其可靠性或性能以及调整或启动的频率决定的。 如果需要频繁维修，对接口的选择宜以简单和考虑重复使用为出发点。

6. 2. 5 标准工具

设计时应考虑满足水下作业时ROV受到的不同载荷条件。这些载荷可能单独作用或同时作用

需要在设计阶段予以考虑。 施加于ROV和设备接口处的载荷有： 工具咬合和反作用； b) 环境作用力（海流以及异常的环境、波浪）； ) 由于波浪和流的作用而产生的脐带缆载荷； d) 由于水面浮式平台的漂移或脐带缆绞盘不当操作而产生的脐带缆载荷； e 由于ROV和水下设施间碰撞而产生的撞击作用

2. 6. 2载荷的设计

可通过以下不同方法考愿接口载荷的设计： a）设计的接口满足由上述载荷情况施加的所有载荷； b） 限制施加给接口的作用力（比如：允许ROV脐带缆绞盘在载荷条件下进行补偿或限制ROI 推进器的最大作用力）； C） 接受一定载荷情况下发生的损害。 应考不同载荷的组合和评估的最大组合载荷，但并不一定需要将接口设计成满足所有载荷累加 的最大值。

6.2.6.3工具产生的作用力

应限制ROV工具产生的作用力，以便在常规作业对正在操作的设备工具接口不产生损害。采用 预防的方法允许工具产生“过载”力，应采用一种机械装置而不是操作程序来避免损伤（比如：可在操作 转换开关、启动互锁装骨或采用软件控制上面安装一个简单保护帽）。

6. 2. 6. 4海流

宜考作用在脐带缆和运载工具上的海流及其潜在的影响，包括以下儿个方面： a）对脐带缆的拖曳力，这样会影响ROV在维修区域的可操作性； b）对ROV运送设备、TDU或工具包的拖电力； c 当ROV协助ROT操作或定位操作时产生的拖电力； d）在靠近海床操作时海流对可视性产生影响。 宜在维修区域提供合适的净空空间，牢记脐带缆收放系统的类型，防止脐带缆缠绕在水下结构或设

6. 2. 6. 5 磁摘

有采取保护措施的水下设施和部件可能受到浮游式ROV的撞击，因此宜设计成能抵抗 别是带有相应携带水的运载工具）以1.5m/s(4.92ft/s）*速度移动时产生的碰撞损害。然 V在一个结构体内进行摄作或对接时.撞击速度会降低。

根据对ROV维修要求的评估（见6.2.1），为了减少使用不同的ROV技术和所需接口的数量，宜 为水下系统建立一套维修原则。设计阶段的基本步骤如下： a）定义任务； 编写接口技术要求，通常和相关的ROV承包商和水下设备供应商一起完成； 选择对接方式和工具收放或机械手的操作原则； 定义维修接口（宜在系统、子系统和部件的各层面明确、说明和规定维修接口，一旦明确规定， 在设计中引入和应用时就要严格监控，一直持续到建造和安装的整个阶段）； 对使用ROV接口实施作业的主要水下设施的详细设计进行定义； 定义ROV工具、接口、动力供应和控制； g 编写文件（设计、维修和操作原理）； h) 对设计定期审查直到最后设计阶段，使设计与推荐和指导原则一致； i 确保子系统供应商在他们的设计中考虑到ROV作业和维修作业，以便使这些操作或维修要求

*原文为3.64ft/s，疑为有误，故改正

图5ROV工具作业接口的常规设计步题

配备监视装置是最基本的要求，宜包括以下几个方面功能： a 显示位置（例如：ROV在结构上的当前位置）； b） 观察角度（在可能情况下，监视装置宜在需要监视的区域来回移动，不仅是向前或向后移动 如果不可能实现要求，则倾向于使用定位器，当装置移动到端部时显示器突然星现强烈反差）； ） 处于观察或操作状态下的阀或设备的状态（例如，对阀而言，状态显示器宜对转动的次数或合 适的行程距离提供清晰的显示）； d 测量（例如监视装置宜表明相关组件的开、关或开关程度的状态）； e）对部件类型的识别。 监视装暨能用标签、喷涂标记或操作状态指示器表示操作状态。 也可参见GB/T21412.1相关内容，

见GB/T21412.1

5.4.3防污方法推荐

当ROV需要对一个特定位置长时间观测时，应给ROV提供一个停靠位置、抓杆或平 连续性的观察位置。在平台上停泊的情况下，ROV采用逆向平台向下推进的方式比浮游样 持位置不变。

如果ROV工具由机械手收放，需要石 工具或对接系统容易插人点的周围设置导向销 端宜是开口的，允许碎屑通过，也可安装

6. 4. 6 导向柱

结构物上所有导向柱不宜伸出最后安装部件的下入漏斗型插口，因为它们是ROV阻碍物，也是引 起脐带缆缠绕的物体。不能回收的带导向柱的子结构物宜带有以可移走的导向柱。

6. 4. 7观察任务

下结构物方位宜考虑所有环境参数的影响和以后容易进行ROV作业。对ROV作业而 优的方位，任何可能的方位要求都宜根据具体情况进行评价，宜考虑以下方面的因素： 油田布置要求；

b）海流（也可见6.2.6.4）：

6.4.9过扭矩情况下的阀杆保护

能通过以下措施提供阀杆保护： a）对最大安全扭矩进行视觉判断； b）确定脱扣扭矩、操作扭矩和破坏扭矩间的关系； c）采用谨慎的操作方法，例如： 1）为ROV选择合适的液压马达； 2）释放ROV液压压力，以避免产生过扭矩： 3）在作业前对ROV工具扭矩进行地面校核； d）对于球阀，宜采用主动的机械停止装暨（应设置)而不是阀内装置； e）采用合适的末端受动器形状（参见附录D)。

6.5不期熟出现的设计特性

宜努力避免出现ROV软缆/脐带缆、打捞设备、安装和操作缆等等产生缠绕的特征。 例如：在受保护的结构物内的“目标杆”型阳极、无线电应答支架、松弛软管/电缆、小型导向杆、指示 杆或指示帽会使软缆/脐带缆产生绞缠。 宜避免使用带锋利边的部件基坑支护标准规范范本，任何像这样多余的部件都宜在结构物安装前去除。 例如：不必要的系吊眼板、脚手架支架或者结构支撑框架。

通常，设计者宜考惠在执行滑动操作任务时会出现潜在困难（例如，需要将控制杆推上去、推下来或 推到一边），由于机械手与其控制系统间的机械连接具有一定的排列方向，目前对ROV来说，很难在垂 直（上下）方向或水平（推拉）方向上操作滑动控制杆柄。只要把柄的左侧或右侧留有方便于机械手插入 的空间，就可从左边或右边操作滑动控制柄。 应承认，随着机械手技术的不断进步，移动的范围可延伸到“笛卡儿”和“轨道”操作，设计者宜注意 到这种应用潜力，

避免便用快速接买（需要在把接头推到接口的同时把挡圈拉回来），这是因为单一机械手不能灵活 使用抓爪在同一时间完成两个操作。然而，有几种不需要将挡圈拉回来就能完成连接的接口（例如，将 挡圈推上去）

6. 5. 6 操作高度

宜避免出现从同一位置但与结构物相隔不同距离同时又在不同高度间进行操作的情况。 不宜在泥线附近对部件进行作业或检查，这些作业宜在泥线以上1.5m（4.92ft）的地方实施。这 是为了确保运载器能接近接口的通道和对接位置。设计者在不能辨别泥线的情况下确定接口的最小高 度时，应考虑ROV的接近通道、能见度以及ROV推进器对海底产生的影响。这样，接口的高度宜在包 括钻屑床高度在内的有效海床面以上1.5m（4.92ft）。 参见附录B。

标准血压7ROV接口和水下系统

水下系统的许多部件与ROV有接口，本章列举了那些在系统设计时宜考虑的关键部件。

下面按字母顺序的列项宜与适当的标准一起理解。 水下设备宜遵循本部分进行设计。 设计中宜特别考虑下列内容：