趙鑫磊

(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

流花16-2 FPSO是迄今為止中國(guó)海油應(yīng)用水深較深、系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)龐大的FPSO，其單點(diǎn)系泊系統(tǒng)也是管纜懸掛數(shù)量較多、復(fù)雜程度較高的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)[1]。該單點(diǎn)系泊系統(tǒng)與船體結(jié)構(gòu)采用集成一體的形式，是單軸承支撐的不可解脫式內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點(diǎn)系泊系統(tǒng)[2]。

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)對(duì)尺寸精度控制要求很高，旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)精度控制工作的重要環(huán)節(jié)，主要用于核查單點(diǎn)系泊系統(tǒng)放入船體月池區(qū)域之后，整個(gè)旋轉(zhuǎn)過程中，下塔體各層結(jié)構(gòu)與月池之間是否有干涉碰撞，驗(yàn)證滑環(huán)、軸承等關(guān)鍵設(shè)備支撐的預(yù)制、機(jī)加工以及設(shè)備安裝后的水平度和同心度是否滿足單點(diǎn)系泊系統(tǒng)交付要求。只有旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果滿足要求，單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的建造質(zhì)量才有保障。

1 旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)概況

流花16-2 FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)分下塔體、管匯平臺(tái)和塔架3個(gè)模塊進(jìn)行建造，3個(gè)模塊建造完成后，按照下塔體、管匯平臺(tái)、塔架的順序依次集成到FPSO船體的月池之中，最后安裝滑環(huán)到塔架內(nèi)部，所有集成工作均在建造場(chǎng)地船塢進(jìn)行。

圖1為單點(diǎn)系泊系統(tǒng)組成示意圖，從圖1中可以了解，單點(diǎn)系泊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各個(gè)組成部分和軸承、滑環(huán)等關(guān)鍵設(shè)備布置。在做旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，要明確區(qū)分單點(diǎn)系泊的固定部分和旋轉(zhuǎn)部分，這與海上生產(chǎn)作業(yè)時(shí)不同，F(xiàn)PSO船體、軸承支撐結(jié)構(gòu)、軸承外圈、塔架、滑環(huán)外圈在試驗(yàn)時(shí)處于固定狀態(tài)，錨鏈盤、軸承內(nèi)圈、中塔體、管匯平臺(tái)、滑環(huán)內(nèi)圈在試驗(yàn)時(shí)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

圖1 單點(diǎn)系泊系統(tǒng)組成示意圖

在單點(diǎn)系泊系統(tǒng)管匯平臺(tái)與船體月池區(qū)域之間有一套限位系統(tǒng)，圖2為限位系統(tǒng)布置示意圖，該限位系統(tǒng)由均布于月池壁的8套限位器和管匯平臺(tái)沿整個(gè)圓周方向的限位跑道組合而成，限位器與限位跑道之間的間隙有公差要求，需要進(jìn)行嚴(yán)格的尺寸控制，通過限位器里的銷軸伸縮來保證該間隙值，這也是旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)需要進(jìn)行測(cè)量調(diào)整的。

圖2 限位系統(tǒng)布置示意圖

旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)主要包括2項(xiàng)工作內(nèi)容，旋轉(zhuǎn)作業(yè)的液壓工具的操作和相應(yīng)的尺寸測(cè)量工作。旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)用到的液壓工具主要包括液壓動(dòng)力單元和頂推千斤頂，液壓工具需提前放置于下塔體的軸承支撐結(jié)構(gòu)里，當(dāng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，頂推千斤頂依次與中塔體上的12個(gè)吊耳連接，通過液壓油缸的伸縮實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)。圖3為旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)液壓工具布置。

圖3 旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)液壓工具布置

每次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)都要進(jìn)行尺寸測(cè)量工作，以核查各個(gè)位置的尺寸精度是否滿足要求。尺寸測(cè)量工具主要包括千分尺、千分表、游標(biāo)卡尺、塞尺、全站儀等。旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)的碰撞檢查工作特別重要，需要提前編制全面的碰撞檢查項(xiàng)清單，在每次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)前及試驗(yàn)過程中都要逐層逐項(xiàng)檢查旋轉(zhuǎn)部分與固定部分之間所有可能發(fā)生碰撞的桿件。旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)前要移除接地電纜，禁止人員隨便進(jìn)入試驗(yàn)區(qū)域，禁止焊接作業(yè)，直到重新接地。試驗(yàn)時(shí)要做好對(duì)電纜和液壓軟管的保護(hù)工作。

2 旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)流程

流花16-2 FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)共進(jìn)行了4次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，每次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，在試驗(yàn)開始和整個(gè)旋轉(zhuǎn)過程中，單點(diǎn)系泊系統(tǒng)每旋轉(zhuǎn)一定角度，要讀取千斤頂上的壓強(qiáng)值，以計(jì)算起始和運(yùn)行力矩，以下對(duì)每次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的流程進(jìn)行介紹。

2.1 第1次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)

第1次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，下塔體已經(jīng)吊裝進(jìn)入船體月池內(nèi)，軸承支撐結(jié)構(gòu)和月池間的集成板焊接完成，旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)前要在軸承水平面進(jìn)行角度標(biāo)記，以便負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)千斤頂?shù)氖┕と藛T每間隔一定角度進(jìn)行啟動(dòng)停止操作。本次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)用于檢查整個(gè)下塔體能否順利旋轉(zhuǎn)，調(diào)整下塔體的方位，使其0°線與FPSO船體的0°線重合，核查軸承是否水平，測(cè)量軸承內(nèi)外圈之間的間隙。

2.2 第2次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)

第2次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，管匯平臺(tái)已經(jīng)集成，并與下塔體焊接，上部的限位器已經(jīng)安裝，與限位器的箱體點(diǎn)焊，并且限位器銷軸處在回縮位置。本次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)有2項(xiàng)主要的尺寸測(cè)量工作，其中一項(xiàng)是測(cè)量限位跑道與限位器箱體之間的間隙，以根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)限位系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，圖4為限位跑道與限位器箱體之間的間隙示意圖。

圖4 限位跑道與限位器箱體之間的間隙示意圖

該次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)還需對(duì)滑環(huán)底座進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，以確定滑環(huán)底座機(jī)加工的基準(zhǔn)點(diǎn)，定位并安裝專用的機(jī)加工設(shè)備，為此需要安裝臨時(shí)結(jié)構(gòu),用來放置尺寸測(cè)量工具。圖5為滑環(huán)底座示意圖。為減小溫度變化等天氣因素對(duì)尺寸測(cè)量結(jié)果的影響，該次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)應(yīng)在夜間進(jìn)行，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)速。

圖5 滑環(huán)底座示意圖

2.3 第3次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)

完成第2次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)后，進(jìn)行滑環(huán)底座的機(jī)加工，第3次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的尺寸測(cè)量工作是對(duì)第2次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的重復(fù)驗(yàn)證，測(cè)量限位跑道與限位器箱體之間的間隙，核查滑環(huán)底座的同心度是否滿足要求，檢查滑環(huán)底座是否水平，確保機(jī)加工后的公差滿足精度要求。

2.4 第4次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)

第4次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)即最后一次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，在10個(gè)滑環(huán)單元全部安裝完成之后進(jìn)行，該次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)也是對(duì)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)完工狀態(tài)的驗(yàn)證，需要核查完工狀態(tài)下單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的固定部分和旋轉(zhuǎn)部分之間是否存在干涉碰撞，確保整個(gè)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)可以自由旋轉(zhuǎn)。本次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)需要測(cè)量限位跑道與限位器銷軸之間的間隙，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整銷軸的伸縮量。測(cè)量滑環(huán)單元驅(qū)動(dòng)臂的位移以驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)臂的安裝精度滿足要求。選取軸承水平面為基準(zhǔn)，使用全站儀測(cè)量最上方滑環(huán)單元頂部中心的運(yùn)動(dòng)軌跡。圖6為滑環(huán)頂部中心示意圖。

圖6 滑環(huán)頂部中心示意圖

單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的各層甲板與相應(yīng)鄰近的船體結(jié)構(gòu)之間在旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，也需要進(jìn)行尺寸測(cè)量工作。具體包括測(cè)量單點(diǎn)系泊系統(tǒng)動(dòng)力電纜甲板層與同層高的船體小平臺(tái)之間的間隙、測(cè)量單點(diǎn)系泊系統(tǒng)緊急關(guān)斷閥甲板層與船體風(fēng)雨圍堰之間的間隙，這些測(cè)量工作可以在以上每次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)同步進(jìn)行。

3 結(jié)束語

旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)是單點(diǎn)系泊系統(tǒng)建造時(shí)的一項(xiàng)重要試驗(yàn)，試驗(yàn)次數(shù)多，要求嚴(yán)格，與整體建造進(jìn)度和建造質(zhì)量密切相關(guān)。該試驗(yàn)對(duì)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的完工狀態(tài)和交付質(zhì)量有重要影響，本文基于在建的流花16-2 FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)，全面闡述了各次旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的具體技術(shù)要求，可為今后單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)工作提供借鑒。