大型FPSO可解脫式內(nèi)轉(zhuǎn)塔安裝連接施工技術(shù)詳解

1、    大型fpso可解脫式內(nèi)轉(zhuǎn)塔安裝連接施工技術(shù)詳解    胡性濤摘 要：深海油田的開發(fā)通常由fpso、多個井口平臺、海底輸油管線系統(tǒng)等多個系統(tǒng)組成，fpso作為中心將這些設(shè)施組成一個整體，起著關(guān)鍵的作用。而系泊系統(tǒng)是fpso的關(guān)鍵設(shè)施之一，系泊方式主要分為單點系泊、動力定位以及多點系泊。就世界范圍來看，在fpso和浮式儲油船（fso）上應(yīng)用最多的系泊系統(tǒng)是單點系泊系統(tǒng)。大型可解脫內(nèi)轉(zhuǎn)塔式系泊則是其中科技含量最高也是最昂貴的一種，此類內(nèi)轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)在建造時分為3大部分，建造完成后與船體進(jìn)行總裝。由于內(nèi)轉(zhuǎn)塔在fpso中的關(guān)鍵位置及系泊功能的要求，對于旋轉(zhuǎn)部分

2、及相關(guān)組件，總裝精度要求極高，安裝連接控制存在很大難度。本文以第一個在國內(nèi)進(jìn)行大型可解脫式內(nèi)轉(zhuǎn)塔總裝的pyrenees fpso項目為例，詳解內(nèi)轉(zhuǎn)塔總裝的安裝連接技術(shù)，為以后類似項目和科研工作的開展提供參考和借鑒作用。關(guān)鍵詞：fpso系泊；內(nèi)轉(zhuǎn)塔；連接；調(diào)平；精準(zhǔn)度：te977 ：a ：1671-2064（2017）08-0126-021 前言海洋，是人類可持續(xù)發(fā)展的重要基地。在深海石油開發(fā)中，浮式生產(chǎn)儲油卸油船fpso（floating production storage and offloading ）是一個重要的裝備。這種船兼有生產(chǎn)、儲油和卸油的功能，在海上與水下采油裝置和穿梭油船組成

3、一套完整的生產(chǎn)系統(tǒng).由于fpso能很好地解決開采深海油田的經(jīng)濟性和可行性，所以自fpso問世以來，已成為國際上海上石油開發(fā)的主要設(shè)備。系泊系統(tǒng)是fpso的關(guān)鍵設(shè)施之一，主要分為單點系泊、動力定位以及多點系泊。就世界范圍來看，在fpso和浮式儲油船（fso）上應(yīng)用最多的系泊系統(tǒng)是單點系泊系統(tǒng)。單點系泊又可細(xì)分為浮筒式（calm等）、塔式（軟剛臂等）和轉(zhuǎn)塔式（內(nèi)轉(zhuǎn)塔和外轉(zhuǎn)塔）。大型可解脫內(nèi)轉(zhuǎn)塔式系泊則是其中科技含量最高也是最昂貴的一種，此類內(nèi)轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)在建造時通常分為幾大部分，分別建造完成后再與船體進(jìn)行總裝。由于內(nèi)轉(zhuǎn)塔在fpso中的關(guān)鍵位置及系泊功能的要求，對于旋轉(zhuǎn)部分及相關(guān)組件，總裝精度要求極高，

4、而總裝場地多為碼頭港池，安裝連接控制存在很大難度。2 大型fpso可解脫式內(nèi)轉(zhuǎn)塔安裝連接概況目前國內(nèi)建造安裝的fpso內(nèi)轉(zhuǎn)塔大多為小型簡易內(nèi)轉(zhuǎn)塔，由船體甲板上的維修平臺和船體中心井中的轉(zhuǎn)軸模塊組成，尺寸重量小，形式較簡單。隨著單點系泊技術(shù)的發(fā)展，更多的大型fpso內(nèi)轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)得到應(yīng)用。大型fpso內(nèi)轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)在建造時分為轉(zhuǎn)軸模塊、旋轉(zhuǎn)平臺及滑環(huán)操作平臺等幾大部分，總重量超過千噸，建造完成后分別與船體進(jìn)行總裝，其極高的精度要求對安裝連接施工工作方式方法提出了挑戰(zhàn)。pyrenees fpso項目內(nèi)轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)型式，其貫穿整個船體月池，分為轉(zhuǎn)軸模塊（ltm）、旋轉(zhuǎn)平臺（utm）和滑環(huán)操作平臺（sas）3個部

5、分，總重量達(dá)1200噸，組裝后總高度達(dá)60米，船體月池直徑超過12米。這給安裝連接內(nèi)轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)，尤其是旋轉(zhuǎn)部件帶來了不少的困難，而合理的安裝連接施工技術(shù)能很好的解決這些問題，使得大型內(nèi)轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)的安裝連接變得簡單可行。3 大型fpso可解脫式內(nèi)轉(zhuǎn)塔安裝連接施工技術(shù)下面將以pyrenees項目為例，分別詳解轉(zhuǎn)軸模塊、旋轉(zhuǎn)平臺及滑環(huán)操作平臺相互之間的安裝連接、與船體總裝連接的施工技術(shù)。3.1 轉(zhuǎn)軸模塊的安裝連接pyrenees項目轉(zhuǎn)軸模塊重量為520噸，需要安裝到直徑12米的船體月池中。施工難點在于其精度，安裝中轉(zhuǎn)軸模塊與月池壁最小間隙為40毫米，轉(zhuǎn)軸與月池軸承配合間隙為5毫米，允許位置誤差為0.5毫

6、米。為了達(dá)到此安裝精度，施工技術(shù)的原理是使用力矩和力計算位移，具體是利用在軸承支撐位置布置的頂絲配合浮吊調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸模塊的位置，通過間隙尺和壓力傳感器觀察重心偏移的位置及在相應(yīng)位置的壓力，當(dāng)偏移和壓力數(shù)值時達(dá)到預(yù)先的計算值時，即保證了設(shè)計的中心定位。其主要施工步驟詳解如下：（1）船體在進(jìn)行l(wèi)tm安裝前進(jìn)行壓載，使船傾斜一定角度（以保證前端壓力傳感器上能顯示讀數(shù)）。并對已安裝在月池中的軸承段、安裝導(dǎo)向的位置進(jìn)行確認(rèn)，保證ltm和底部軸承之間最大的間隙在船首0度位置。（2）將若干個周向頂絲安裝在軸承支撐結(jié)構(gòu)上，保證所有的垂向頂絲和周向頂絲分別與軸承支撐結(jié)構(gòu)的底部和外壁平齊。（3）慢慢將ltm放入月池，

7、直到軸承支撐環(huán)板的底面離月池尾部180度軸承支撐板中心上表面一定距離，以便灌注chockfast（一種機械用填充劑）。吊裝過程中采用側(cè)向?qū)蚶K來保證軸承支撐結(jié)構(gòu)周向位置與船體縱向中心線對齊。（4）用左右舷的周向頂絲來將軸承支撐結(jié)構(gòu)定位在月池的中心位置。用浮吊將ltm向船尾方向移動，直到軸承支撐結(jié)構(gòu)的外壁接觸到月池尾部180度中心位置結(jié)構(gòu)內(nèi)壁。（5）手動將軸承支撐結(jié)構(gòu)上的垂向頂絲擰緊，直到所有垂向頂絲全部接觸到月池支撐板。應(yīng)用間隙尺來檢查確認(rèn)ltm在底部軸承的定位，并繼續(xù)使用周向頂絲來調(diào)整。（6）擰緊最后面的周向頂絲使ltm向船首方向偏移，偏移的距離應(yīng)能在底部軸承位置產(chǎn)生需要的壓力。（7）測量

8、檢查距離船首中心線左右舷一定角度位置上ltm上所受的預(yù)應(yīng)力，2千斤頂應(yīng)同時作業(yè)，同時對ltm施加頂力，直到ltm與月池底部軸承面在船首方向0度位置的間隙值達(dá)到一定要求時，記錄下千斤頂?shù)淖x數(shù)。（8）如果上一個步驟的預(yù)應(yīng)力讀數(shù)不符合要求，ltm的位置需要重新進(jìn)行調(diào)整。3.2 旋轉(zhuǎn)平臺及滑環(huán)操作平臺的安裝連接旋轉(zhuǎn)平臺的底部與直徑2米的轉(zhuǎn)軸中心柱相對接，頂部需要安裝支撐整個滑環(huán)組的直徑2.2米，厚度200毫米的滑環(huán)底板（ssb）。施工難點在于其要求的水平度及同心度允許偏差僅為1毫米。施工的基本原理為先使用導(dǎo)向結(jié)構(gòu)、木楔塊配合浮吊進(jìn)行安裝調(diào)平；而滑環(huán)底板安裝原理是考慮到旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動時滑環(huán)操作平臺不發(fā)生轉(zhuǎn)

9、動，故在旋轉(zhuǎn)平臺及滑環(huán)操作平臺安裝連接完成后安裝，利用固定在中心軸柱上的頂絲和布置在滑環(huán)底板周向和垂向百分表讀數(shù)，配合旋轉(zhuǎn)平臺和中心軸柱的轉(zhuǎn)動，逐步實現(xiàn)滑環(huán)底板的中心水平定位。主要施工步驟如下：（1）安裝前在utm外邊緣安裝若干個臨時支撐，防止utm的重量全部集中在中心節(jié)點部位，臨時支撐焊接在utm第一層甲板下，在船體上準(zhǔn)備木塊和木楔用于utm的調(diào)平，在與ltm中心軸柱對接部位安裝導(dǎo)向板。（2）浮吊將utm吊起就位，通過在臨時支撐下方放置的木塊、木楔和千斤頂來調(diào)整與ltm的垂直度使得符合要求。utm周向位置也應(yīng)與ltm對齊。（3）在utm調(diào)平工作完成后，對utm和ltm中心節(jié)點、斜支撐進(jìn)行組對

10、焊接。并去除吊點和臨時支撐結(jié)構(gòu)。（4）在sas結(jié)構(gòu)安裝完畢后，便可進(jìn)行ssb的安裝。ssb的水平度和同心度需要通過旋轉(zhuǎn)utm和ltm來測量。（5）根據(jù)圖紙，提前標(biāo)注ssb在utm上的定位點。（6）準(zhǔn)備2套百分表，固定在sas結(jié)構(gòu)支撐上，一個百分表測量ssb的水平度，一個百分表測量ssb的同心度。（7）為ssb調(diào)平工作準(zhǔn)備支撐導(dǎo)向和頂絲，ssb應(yīng)保證水平度和同心度。（8）通過碼頭吊和滑輪旋轉(zhuǎn)utm， 百分表讀數(shù)每轉(zhuǎn)一定角度時記錄一次。保證ssb的水平度和同心度不超出允許誤差。（9）如果ssb的水平度和同心度誤差超出，應(yīng)通過調(diào)整頂絲和重復(fù)旋轉(zhuǎn)utm/ltm來調(diào)整ssb位置，直到ssb的水平度和同心度滿足誤差要求。（10）在ssb位置調(diào)整好后進(jìn)行ssb的焊接（增設(shè)控制焊接變形結(jié)構(gòu)），需要進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理。（11）完成ssb的焊接后，再次旋轉(zhuǎn)utm/ltm和測量百分表讀數(shù)確認(rèn)水平度和同心度在允許誤差范圍內(nèi)。4 結(jié)語由于大型fpso內(nèi)轉(zhuǎn)塔的重量大，起重船的使用必不可少，合理的施工技術(shù)的運用在上述關(guān)鍵步驟上最大限度的壓