FPSO Topside電氣設(shè)備的布置及其安裝

孫瑋

摘 要：針對上部模塊的特殊性結(jié)構(gòu)，探討可行性的設(shè)備布置及其安裝方案，總結(jié)上部模塊的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：浮式生產(chǎn)儲油（FPSO）；上部模塊；電氣設(shè)備布置；電氣設(shè)備安裝

中圖分類號：U665 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）18-0183-02

Abstract： According to the special structure of the upper module， this paper discusses the feasibility of the equipment layout and installation scheme， and summarizes the characteristics and design difficulties of the upper module.

Keywords： floating production oil storage （FPSO）； upper module； electrical equipment arrangement； electrical equipment installation

引言

FPSO項(xiàng)目的Topside模塊主要有清洗模塊，分離模塊，壓縮模塊，注入模塊和火炬塔燃燒模塊。上部模塊眾多的管線及其管道支架，尤其是需滿足應(yīng)力計(jì)算的大型管支架和特殊材料定額的固定位置管道，是電氣設(shè)備布置和其安裝的首要難點(diǎn)?？蚣苁降慕Y(jié)構(gòu)，大量閥門儀表的操作及檢修空間，密集的吊運(yùn)空間以及縱橫交錯的安全通道，帶來了巨大挑戰(zhàn)?？臻g的局限性，尤其對為確保安全生產(chǎn)而設(shè)計(jì)的眾多探頭的定位及其安裝具有重大影響。

1 船舶電氣設(shè)備的布置及其安裝概述

1.1 船舶電氣設(shè)備安裝的總體要求

電氣設(shè)備安裝的總體要求如下：

（1）符合規(guī)范。為了利于船舶檢驗(yàn)部門的統(tǒng)一監(jiān)督和管理，船舶電氣設(shè)備的安裝和施工務(wù)必要符合我國或國際的造船規(guī)范，這樣，船舶的可航行性才得到國內(nèi)或國際的航運(yùn)和港務(wù)部門的廣泛認(rèn)可，船舶才能獲準(zhǔn)投入運(yùn)營。

（2）安全可靠。船舶電氣設(shè)備的選擇和安裝必須要可靠耐用，就FPSO 項(xiàng)目而言，上部模塊均屬危險區(qū)域，選型時應(yīng)注意設(shè)備的防爆等級等特殊性要求。

（3）布局合理。在布置和安裝的過程中，要確保電氣設(shè)備的可操縱性、可維修性，以達(dá)到最佳的利用率。

同時還要兼顧相鄰電氣設(shè)備之間的聯(lián)系，并使全船電氣設(shè)備之間的順序合理。

1.2 船舶電氣設(shè)備安裝基本原則

電氣設(shè)備安裝基本原則如下：

（1）電氣設(shè)備應(yīng)該合理的放置和保護(hù)以降低由于灰

塵、油漬、氣體液體滴落的積累造成的機(jī)械損害。容易產(chǎn)生電弧的設(shè)備應(yīng)該通風(fēng)或者放在一個隔間里進(jìn)行通風(fēng)以避免可燃?xì)怏w、酸性氣體、油漬的積累。

（2）電氣設(shè)備應(yīng)避免放于熱源和水油滴落處，應(yīng)放置于便于操作和維護(hù)的地方。

（3）所有設(shè)備都應(yīng)安裝銘牌，指示設(shè)備名稱，序列號，而應(yīng)急燈應(yīng)有一個紅色標(biāo)簽粘于外殼上。

（4）接線盒的布置要適用于安裝環(huán)境，例如，危險區(qū)須防爆，露天甲板上須水密等。此外，接線盒安裝位置應(yīng)便于檢查。

（5）安裝在危險區(qū)域的設(shè)備應(yīng)為防爆型設(shè)備（帶EEx 標(biāo)記或帶多種防爆標(biāo)記相結(jié)合的防爆設(shè)備）且有認(rèn)可證書。這些設(shè)備應(yīng)有指定船級社證書和針對安裝環(huán)境的防護(hù)形式。設(shè)備應(yīng)具有清晰的銘牌，顯示：廠商、型號、防爆形式、設(shè)備等級、測試機(jī)構(gòu)的名稱和證書號等。

（6）設(shè)備安裝應(yīng)盡量避開高溫和劇烈震動的場所，并

注意防止水、油、潮氣、蒸汽等有害物質(zhì)的侵蝕，避免設(shè)備上方有液體或氣體的管接頭，潮濕場合其進(jìn)線填料還應(yīng)避免朝上，對于可能產(chǎn)生易燃?xì)怏w的場所，必須安裝防爆電氣設(shè)備。

（7）設(shè)備安裝時電纜的引進(jìn)要方便簡潔、節(jié)省材料，并符合電纜彎曲半徑的要求。

（8）電氣設(shè)備的金屬外殼必須與船體進(jìn)行可靠接地。

（9）當(dāng)一種金屬支架的設(shè)備要安裝到另一種金屬的基板上時，其接觸面應(yīng)加絕緣襯墊，以防止電解腐蝕。

（10）設(shè)備安裝必須使用方便，原則上要做到就近控

制，以便能及時迅速地切斷電源。

1.3 設(shè)備安裝的緊固要求

設(shè)備安裝緊固要求如下：

（1）設(shè)備支架的選擇要有足夠的強(qiáng)度。

（2）設(shè)備支架或基座焊接應(yīng)牢靠。

（3）在設(shè)備緊固時應(yīng)該設(shè)置彈簧墊圈，彈簧墊圈應(yīng)緊固在螺母的一側(cè)，平墊圈應(yīng)該設(shè)在緊固螺釘?shù)膬蓚?cè)。

（4）螺絲、螺母緊固后，螺紋應(yīng)伸出不少于2至3個螺距[2]。

2 FPSO項(xiàng)目設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 照明設(shè)備的布置及其安裝

FPSO上部模塊燈的布置有其自身的特點(diǎn)，由于該區(qū)域的管子及其支架數(shù)量較多，加之吊梁吊耳所占據(jù)的吊裝空間，為避免干涉，燈的布置一般很難做到成排成線，高度也很難保持一致，而框架式的結(jié)構(gòu)又限制了燈支架的焊接位置，因此，上部模塊很難做到像其他區(qū)域一樣，預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)的支架。同樣，也很難采用統(tǒng)一的安裝形式。底座的多樣性是上部模塊照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個難點(diǎn)，需要投入大量的時間和精力。

前期采用統(tǒng)計(jì)的方法，獲得每盞燈的支架形式及尺寸后，綜合實(shí)際情況，選取一個參照基準(zhǔn)，然后按照該基準(zhǔn)批量預(yù)制底座，底座的尺寸由現(xiàn)場調(diào)解，將多余的長度割掉。當(dāng)然，這樣的做法雖然提高了效率，保證了項(xiàng)目的時間節(jié)點(diǎn)，但是對材料有一定的浪費(fèi)。建議后續(xù)項(xiàng)目多選取幾個典型的安裝形式及尺寸，分別用于不同的位置。如焊接在大梁上，焊接在小梁上，焊接在增補(bǔ)結(jié)構(gòu)上，焊接在管支架上等，上述情況下放有障礙物的地方修改底座尺寸，制作額外的標(biāo)準(zhǔn)件。同時考慮吊裝，壁裝，欄桿式安裝，立桿式安裝等多種安裝形式，并考慮采用非標(biāo)準(zhǔn)支架。尤其是圓管單點(diǎn)吊下的支架，在一定程度上可以緩解空間的限制。非標(biāo)準(zhǔn)支架的另一個意義在于可以減少舾裝補(bǔ)增的結(jié)構(gòu)，對于控制船舶的重量具有積極意義。

2.2 火氣探頭的布置及其安裝

上部模塊共有三種探頭，單點(diǎn)氣體探頭，對點(diǎn)氣體探頭和火焰探頭。其中對點(diǎn)氣體探頭由一組發(fā)射器和接收器組成，中間由激光束檢測氣體并將信號反饋至接收器，進(jìn)而反饋到中控系統(tǒng)。該種探頭的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是要保證中間沒有障礙物，但是就上部模塊的實(shí)際情況而言，要做到這點(diǎn)十分困難。前期在模型中將激光束建模并且大于實(shí)際尺寸，然后調(diào)整其位置直到不再產(chǎn)生干涉，從而在一定程度上模擬現(xiàn)場的施工偏差。與此同時，將模型中的實(shí)時位置及時反饋給安全專業(yè)，做模型的模擬并計(jì)算探頭的探測范圍。得到反饋后，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果再次調(diào)整模型，依此類推，直至滿足計(jì)算要求并便于現(xiàn)場施工為止。

2.3 CCTV的布置及其安裝

CCTV的布置要滿足其監(jiān)測范圍，是監(jiān)測安全通道還是監(jiān)測大型設(shè)備，要在前期和船東確認(rèn)。FPSO項(xiàng)目上部模塊的CCTV要求隔一段時間自動清洗鏡頭，避免因積塵等原因影響監(jiān)測效果，故每個CCTV自帶一個微型馬達(dá)和一個水箱。布置時要考慮水箱和馬達(dá)的安裝及攝像頭的高度。

2.4 RIO控制箱的布置及其安裝

RIO控制箱的重量為500KG，底座的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于底座的焊接位置，以及底座的強(qiáng)度。因此，常規(guī)的設(shè)計(jì)方法不再適用。尤其是個別RIO箱具有側(cè)面進(jìn)線的戈蘭，底座除滿足強(qiáng)度之外，還要保證不擋進(jìn)線口。此外，還要注意RIO箱的下方進(jìn)線孔是否被結(jié)構(gòu)或是鋪格柵加的角鋼等擋住。同時，底座的高度應(yīng)能滿足電纜對于彎曲半徑的要求。

2.5 接線盒的布置及其安裝

上部模塊的每層下甲板都是由格柵鋪成的，因此在布置接線盒時要考慮其積水積塵的問題。

2.6 儀表的布置及其安裝

FPSO項(xiàng)目儀表數(shù)目眾多，儀表的布置主要由管線決定，因此管系承擔(dān)前期的建模工作。電氣在出儀表布置圖時，應(yīng)注意分層處理，能清晰表達(dá)出儀表所在的位置。儀表布置圖是設(shè)計(jì)儀表電纜支路的主要依據(jù)，它的詳實(shí)程度對生產(chǎn)設(shè)計(jì)具有至關(guān)重要的影響。儀表接線時要注意電纜的余量，避免后期管線發(fā)生變化導(dǎo)致儀表位置變化時，電纜的長度不足。

2.7 電話亭的布置及其安裝

設(shè)計(jì)電話亭時應(yīng)考慮船東和我們的身材差異，注意電話亭的空間大小及其高度。

3 結(jié)束語

FPSO設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思路與其他項(xiàng)目頗具不同。除以上列舉的幾種電氣設(shè)備的布置及其安裝外，最后總結(jié)幾點(diǎn)關(guān)于電氣設(shè)備布置的注意事項(xiàng)：

（1）大包內(nèi)的設(shè)備前期要理好，包括哪些是帶有自帶線的，哪些是散供的，哪些應(yīng)急停按鈕是需要船廠自己布置和安裝的等等。

（2）一些小系統(tǒng)涉及到的控制箱，如水中油控制箱，流量計(jì)控制箱等，前期應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)圖和電纜冊理清，提前布置并預(yù)制底座。上部模塊較為特殊的地方是防爆墻和模塊結(jié)構(gòu)主梁需要涂PFP涂料，該涂料圖層較厚，質(zhì)地堅(jiān)硬，費(fèi)用昂貴，后期修改可能造成大量的人工和材料浪費(fèi)，及早規(guī)劃可以避免不必要的麻煩及損失，故理清小系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備，及早處理，具有積極意義。

（3）內(nèi)通POSITIONING等無線設(shè)備不要漏掉，及時布置，并向船東確認(rèn)。

（4）防腐蝕監(jiān)測等設(shè)備要注意其工作原理，不要遮擋其操作空間及探測范圍。

（5）信號燈的布置。DANA項(xiàng)目的信號燈相對其他項(xiàng)目具有體積大，重量大等特點(diǎn)。應(yīng)及早布置，確保其空間，并通知舾裝預(yù)制落地式底座支架。

（6）新型設(shè)備底座預(yù)制前應(yīng)交結(jié)構(gòu)計(jì)算強(qiáng)度。

（7）結(jié)構(gòu)疲勞區(qū)內(nèi)不允許焊接，一些小型電氣設(shè)備的底座應(yīng)避免焊接在該區(qū)域內(nèi)。

（8）設(shè)備布置時充分考慮安全通道，吊運(yùn)空間，閥門儀表的操作檢修空間等因素。

參考文獻(xiàn)：

[1]中遠(yuǎn)船務(wù)（啟東）海洋工程有限公司電氣工藝總則[Z].

[2]DANA project ELECTRICAL CONSTRUCTION PRACTICE[Z].

[3]DANA project EIT installation requirements[Z].

[4]IEC 61892-6 MOU Electrical Installation Installation[Z].2007.