FPSo

strawwind · 发表于 2008-4-15 13:29

FPSO内转塔浮子穴结构建造工艺

1 概述:众所周知，FPSO是靠特殊的系泊系统系留在海上。其中，内转塔式与YOKE式归属于单点系泊系统，使用在不同的海域，前者用于深水/恶劣海况海域，后者用于浅水/良好海况海域，两种系统的型式有着本质区别。而且，内转塔式系统的建造要求远比YOKE式高，海上连接精度要求也较高。
我国FPSO内转塔式单点系泊系统主要用在南海台风高发区的海域，如文昌油田15万吨级“南海奋进”号FPSO和番禺油田15万吨级“海洋石油111”号FPSO，以及目前正在设计与建造的西江油田和新文昌油田二艘12万吨级FPSO。这些FPSO的内转塔式系泊系统都是由挪威“APL”公司按“百年一遇”的风、浪、流条件，FPSO不解脱的情况设计。
内转塔式单点系泊系统一般设在FPSO的船首。FPSO内转塔式系统是由系泊系统(系泊缆/索、锚/锚泊桩)、STP浮筒(简称“浮子”)、浮子锁紧装置、旋转头总成(原油滑环、液压旋转头、清管阀/应急关断阀、电旋转头-电滑环)、绞车、通风系统、消防探测系统、舱内CCTV及污水排放系统等几个大系统组成。FPSO内转塔式单点系泊系统有两大功能：一、靠系泊系统的系泊缆/索与浮子中间的系泊柱下部连接，系住FPSO。同时，通过浮子上部的轴承，在风、浪、流等环境载荷作用下，使FPSO绕内转塔浮子的系泊柱转动；二、内转塔式系统是FPSO与海上井口平台连接的唯一通道。井口平台的原油通过海底管道，流经浮子上部的旋转头总成，被输送到FPSO的生产工艺流程。而FPSO的主电站发出的电，也是通过旋转头和浮子，进入海底电缆传送到井口平台，供其生产和生活用。还有通过FPSO的海底光纤通讯电缆，实现FPSO与井口平台之间的信息传输。其中，能否系住FPSO是最最基本的功能，如这一点都不能确保，那么，整个油田的生产都是空谈。所以，人们将内转塔系统的浮子与系泊缆/索誉为FPSO的“根”。
那么，内转塔式单点系泊系统究竟是如何将FPSO系住的呢？内转塔式单点系泊系统的浮子、系泊缆/索及错/锚泊桩是由“APL”公司委托海上作业公司，事先在海上油田安装好，浮子悬浮在海水中某一深度，当FPSO建造好以后，将FPSO拖至油田海域的浮子上方，使浮子穴下口对准浮子上口，从绞车上(拉力为300t，设置在FPSO首楼甲板上)放下钢索与吊钩，通过浮子穴，将浮子拉人浮子穴，使浮子上口与浮子平台齐平，并采用专门的液压锁紧装置将浮子上口加以固定，从而实现浮子与浮子穴结构上、下环紧密贴合(见图1)。浮子是具有圆锥形外表面的钢结构，与船体连成一体的浮子穴内表面也是圆锥形。浮子穴锥体的上、下环内表面能否和浮子锥体的外表面紧密贴合，使FPSO绕内转塔浮子的系泊柱灵活转动，而不渗水，是FPSO“根”的关键所在。因此，建造好浮子穴与其周围结构，已成为业主、单点设备厂商、FPSO建造厂关注的重点。

ARES·真神 · 发表于 2008-4-15 13:36

很好很强大，yuanbo应该来看看

strawwind · 发表于 2008-4-15 13:55

我有比较多的是TURRET的资料，但是公司不能够上传文件。

strawwind · 发表于 2008-4-15 13:56

2 浮子穴的结构:以15万吨级“海洋石油111”号FPSO为例，描述内转塔浮子穴及其周围的结构。内转塔区域有一个直径为12m的圆筒形舱壁，它从外底板一直延伸到主甲板。其中，圆筒形的舱壁有多层平台支撑。圆筒形舱壁内部还有一个高度为8m的浮子穴结构，它是由上圆环、中间圆锥形舱壁、下圆环、放射形的强框架等组成。中间圆锥形舱壁的上部由上圆环及8m平台组成，中间圆锥形舱壁的下部是由下圆环所支撑。放射形的强框架布置在12m圆筒形舱壁和浮子穴圆锥形舱壁之间以及上、下圆环之间，沿中间圆锥形舱壁的圆周方向隔30°布置(见图2)。

      FPSO的浮子及其浮子穴的上、下圆环是由挪威APL公司供货，FPSO的浮子是一个上、下底直径分别为3.52m及9m的圆锥形筒体。浮子穴的设计图纸也是由挪威APL公司提供。
      FPSO之所以能顶住“百年一遇”的台风，牢牢地将FPSO系留在海上，靠的是内转塔系泊系统。整个系泊系统的系泊缆/索力Fx、Fy，均通过浮子系泊柱下部的系泊环传到浮子穴的下圆环(作用力R)、上圆环的轴承与锁紧装置(作用力H与V)，从而传到浮子穴的中间圆锥体及其他结构，进而传递到船体浮子平台及圆筒形舱壁等(见图3)。由此可见，浮子穴结构是FPSO船体结构关键的所在，船级社也明确规定了：浮子穴结构与周围的船体结构是强力构件，属于特殊类的结构，其材料选用、焊接与焊缝探伤均有严格要求。

      3 浮子穴的建造精度:FPSO建造厂负责将“APL”公司浮子穴结构的设计图纸反映到船首分段的生产设计中，并进行制造。整个浮子穴的结构与周围的船体结构大量地采用高强度钢(DH36)，结构较强，钢板亦比较厚，分段亦较重，浮子穴的结构与周围结构装配与焊接要求又极高。根据挪威“APL”公司的要求，上、下圆环的水平度、圆度、高度、同心度必须控制在表1中的理论值——精度范围，这些都是浮子穴建造过程中的质量控制点，而浮子穴的锥度也是非常重要的质量控制点。
                                                                                                               表1
理论值测量值（平均值）
上圆环水平度 0~+1mm 0.3
上圆环直径 Ф3520(0~+5mm) +1
下圆环水平度 0~+1mm 0
下圆环直径 Ф9000(0~+5mm) +2.6
上、下圆环之间高度 7560(0~+5mm) +4.3
上、下圆环圆心的偏心角 <1.5mm
      4 浮子穴的建造方法:FPSO建造厂可以根据自身的实际起重能力，考虑适宜的建造方案，进行下料、装配、焊接、机加工等程序，严格控制焊接变形，以达到挪威“APL”公司所要求的精度范围。建造浮子穴及其周围结构之前，FPSO建造厂必须对挪威“APL”公司所提供的上、下圆环进行质量验收，检查其水平度、圆度及其他尺寸。

strawwind · 发表于 2008-4-15 13:57

如图2所示的浮子穴及其周围结构，一般将其结构分成左、中、右三部分。中间是浮子穴及周围的船体结构(包括浮子穴圆锥体部分)约为15m×14m×8m的立体分段，进行反向建造或正向建造，根据浮子穴及附近的结构，侧向建造是不会采用的。在反向或正向建造中，视对浮子穴的圆锥体如何处理，进而又可分为两种方式，也就是：将浮子穴圆锥体从圆锥方向或从上、下圆环之间高度上划分。所以，浮子穴及其周围结构有四种建造方式：
(1)反向建造、从上、下圆环之间高度上划分；
(2)反向建造、从圆锥方向划分；
(3)正向建造、从上、下圆环之间高度上划分；
(4)正向建造、从圆锥方向划分。
      上述第一、第二种建造方式来说，无论浮子穴圆锥体从圆锥方向或从上、下圆环之间高度上划分，由于反向建造需要翻身、重新定位。左、右船体部分进行侧造、翻身、重新定位。三部分建造结束后，进行正向合成完整的总段，再吊入船体，其组装的流程见图4。

      这种建造方法问题在于：中间带有浮子穴结构的立体分段，在装入船体时需要翻身、二次定位，从而有可能降低浮子穴的建造精度。
      上述第三种建造方式是将8m高的浮子穴结构，从上到下分四层，从而浮子穴圆锥体也被分成四层。每层圆锥体也可由三块组成一个圆周。这种建造方式不仅有纵向焊缝，而且为了将四层圆锥体连接，反而又增加了三条环向焊缝，势必造成上、下圆环之间的高度难以控制。同时，相邻层圆锥体之间板厚连接易出现偏差，从而造成上、下圆环的水平度、同心度达不到要求。另外，浮子穴圆锥体周围的结构，以上、下圆环的中心线，向圆锥体外一层一层安装，也将会由于焊接的收缩，而引起圆锥体直径变形。所以，这种建造方法一般来说是更不可取。
      为了克服上述建造方法的缺陷，文献[2]提出将浮子穴结构本身及浮子穴附近的船体结构采用正向建造的新思路。其实质是：将浮子穴中间圆锥体等分为12块圆锥板，圆锥体之间连接只有11条纵向焊缝，无环向焊缝。也就是上述第四种建造方式——正向建造、从圆锥方向划分。在浮子穴圆锥体装配过程中，先将船体底部分段定位，定出圆锥体圆心及中心标高，并以此为基准线。为了确保圆锥体的圆锥度，采用对称式多道焊接，由下向上进行。
      整个浮子穴的装配与焊接，必须制定实施步骤。这种建造方法的优点在于：
      (a)浮子穴圆锥体与圆锥体周围结构分开建造，然后进行组装。
      (b)船体分段与浮子穴圆锥体都是正向建造，所以，减少翻身，只有平移定位，大大提高了制造精度。
      (c)圆锥体采用直排板方式，取消了环向焊缝，控制了上、下圆环的圆度，同时保证了上、下圆环的水平度，确保了高度。
      (d)船体分段先定位、定圆心、定中心标高，以此作为浮子穴的测量基准线。
      (e)船体分段先完工，插入浮子穴周围结构的焊接过程中，受到放射形框架各个方向的均匀拉力，进一步确保了浮子穴与上、下圆环的装配精度，见表1中的测量值。
      5 浮子穴的建造应注意的问题:浮子穴的建造犹如其他钢结构一样，装配和焊接是影响精度的主要原因。其中，控制焊接变形是控制建造精度的关键。所以，在浮子穴的建造中应特别注意的问题有：
      (1)装配与焊接阶段，必须分阶段控制变形、精度。考虑浮子穴焊接工艺时，应注意选择线能量较小的CO2气体保护焊，并选择电弧柔和稳定、飞溅少、脱渣性好、发尘量少的优良焊接材料。
      (2)中间因锥体的板料在纵向应加放余量，焊接后，再划线切割。为了控制焊接变形，宜采用内胎架。数名焊工宜采用多道对称焊接，各道焊接接头应该错开。为了防止圆锥体焊接过程中产生椭圆变形，每焊完一道都要进行测量，监控圆心的偏移量。当发现困心偏移量超标时，必须及时改变焊接顺序。装焊困锥体外的扶强材、船底板与下圆环、8m平台与上圆环以及8m平台与12m外圆筒壁焊接时，都应采用对称焊接。焊接时、先焊对接缝，再焊垂向角焊缝，后焊平角焊缝。
      (3)在焊缝打底时，必须确保反面焊缝的成形。并且，每道焊后进行测量与监控(测量时间宜在10分钟内完成，测量包括上、下圆环平面、上、下圆环之间的总高度、上、下圆环圆心的偏移量)。如发现上圆环与圆锥体接缝在0°~180°之间的焊接间隙较其他位置大时，可采用均匀地加放压铁，以保证焊接后平整度，同时调整焊接顺序。
      (4)焊到一半板厚时，应目测检查焊缝外观质量。同时，用激光仪，测量焊缝收缩的情况。根据测量情况，决定下一道焊接顺序。
      (5)为了避免焊接结束后，焊缝快速冷却而产生冷裂纹，应采用加热措施，并用石棉布保温，使焊缝缓慢冷却。
      (6)吊装8m平台板时(板上已装焊了放射形框架的上半部分、扶强材等)，不仅要注意放射形框架的上半部分与下半部分的对准，而且焊接时要有专人监控。数名焊工应由里向外进行焊接。
      6 结语:综上所述，浮子穴结构是FPSO船体结构关键的所在，属于特殊类的结构。从现有的成功经验表明：正向建造、从圆锥方向划分，是一种比较好的建造方法。当然，FPSO建造厂可根据自身的特点，选择合适的建造方法。具体建造时，除了在材料选用、焊接与焊缝探伤方面具有严格的要求外，实时监控、调整焊接工艺顺序也是非常重要的。

bobogames · 发表于 2008-4-15 14:43

好，赞一个。

yuanbo92 · 发表于 2008-4-15 14:48

好人啊。。。顶起来了，这个资料很强大。。。

gyq1220 · 发表于 2008-4-15 17:28

楼主真是好人那．

yuntao · 发表于 2008-4-15 17:29

Prety good !

激情四射 · 发表于 2008-4-17 10:52

太专业了，看得不是很明白。

hyfei2000 · 发表于 2008-4-21 20:57

FPSO建造厂=SWS 我师傅搞过这个的，

fangqilei · 发表于 2008-5-9 15:46

PERFECT.THANK YOU.

不远地方 · 发表于 2008-6-6 14:02

太感谢了
很需要这方面的东西
顶顶

yingh · 发表于 2008-6-15 23:04

thanks

zc821123 · 发表于 2008-6-21 17:03

谢谢楼主，资料很好

MLIU1188 · 发表于 2008-7-8 19:12

gaoren ah!

MLIU1188 · 发表于 2008-7-8 19:17

专家级的，高人!

mcj_sy · 发表于 2008-7-17 21:49

好材料，收了

dragonsky5 · 发表于 2008-7-19 15:08

呵呵谢谢楼主分享

lslbone3278 · 发表于 2008-10-22 09:11

我以前有做过

[设计制造] FPSo

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