單點系泊系統(tǒng)旋轉試驗工藝

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是迄今為止中國海油應用水深較深、系統(tǒng)復雜、結構龐大的FPSO，其單點系泊系統(tǒng)也是管纜懸掛數(shù)量較多、復雜程度較高的單點系泊系統(tǒng)[1]。該單點系泊系統(tǒng)與船體結構采用集成一體的形式，是單軸承支撐的不可解脫式內(nèi)轉塔單點系泊系統(tǒng)[2]。

單點系泊系統(tǒng)對尺寸精度控制要求很高，旋轉試驗是實現(xiàn)精度控制工作的重要環(huán)節(jié)，主要用于核查單點系泊系統(tǒng)放入船體月池區(qū)域之后，整個旋轉過程中，下塔體各層結構與月池之間是否有干涉碰撞，驗證滑環(huán)、軸承等關鍵設備支撐的預制、機加工以及設備安裝后的水平度和同心度是否滿足單點系泊系統(tǒng)交付要求。只有旋轉試驗結果滿足要求，單點系泊系統(tǒng)的建造質(zhì)量才有保障。

1 旋轉試驗概況

流花16-2 FPSO單點系泊系統(tǒng)分下塔體、管匯平臺和塔架3個模塊進行建造，3個模塊建造完成后，按照下塔體、管匯平臺、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地船塢進行。

圖1為單點系泊系統(tǒng)組成示意圖，從圖1中可以了解，單點系泊系統(tǒng)結構的各個組成部分和軸承、滑環(huán)等關鍵設備布置。在做旋轉試驗時，要明確區(qū)分單點系泊的固定部分和旋轉部分，這與海上生產(chǎn)作業(yè)時不同，F(xiàn)PSO船體、軸承支撐結構、軸承外圈、塔架、滑環(huán)外圈在試驗時處于固定狀態(tài)，錨鏈盤、軸承內(nèi)圈、中塔體、管匯平臺、滑環(huán)內(nèi)圈在試驗時處于旋轉狀態(tài)。

圖1 單點系泊系統(tǒng)組成示意圖

在單點系泊系統(tǒng)管匯平臺與船體月池區(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沿整個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，需要進行嚴格的尺寸控制，通過限位器里的銷軸伸縮來保證該間隙值，這也是旋轉試驗時需要進行測量調(diào)整的。

圖2 限位系統(tǒng)布置示意圖

旋轉試驗主要包括2項工作內(nèi)容，旋轉作業(yè)的液壓工具的操作和相應的尺寸測量工作。旋轉試驗用到的液壓工具主要包括液壓動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構里，當進行旋轉試驗時，頂推千斤頂依次與中塔體上的12個吊耳連接，通過液壓油缸的伸縮實現(xiàn)單點的旋轉。圖3為旋轉試驗液壓工具布置。

圖3 旋轉試驗液壓工具布置

每次旋轉試驗都要進行尺寸測量工作，以核查各個位置的尺寸精度是否滿足要求。尺寸測量工具主要包括千分尺、千分表、游標卡尺、塞尺、全站儀等。旋轉試驗時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清單，在每次旋轉試驗前及試驗過程中都要逐層逐項檢查旋轉部分與固定部分之間所有可能發(fā)生碰撞的桿件。旋轉試驗前要移除接地電纜，禁止人員隨便進入試驗區(qū)域，禁止焊接作業(yè)，直到重新接地。試驗時要做好對電纜和液壓軟管的保護工作。

2 旋轉試驗流程

流花16-2 FPSO單點系泊系統(tǒng)共進行了4次旋轉試驗，每次旋轉試驗時，在試驗開始和整個旋轉過程中，單點系泊系統(tǒng)每旋轉一定角度，要讀取千斤頂上的壓強值，以計算起始和運行力矩，以下對每次旋轉試驗的流程進行介紹。

2.1 第1次旋轉試驗

第1次旋轉試驗時，下塔體已經(jīng)吊裝進入船體月池內(nèi)，軸承支撐結構和月池間的集成板焊接完成，旋轉試驗前要在軸承水平面進行角度標記，以便負責旋轉千斤頂?shù)氖┕と藛T每間隔一定角度進行啟動停止操作。本次旋轉試驗用于檢查整個下塔體能否順利旋轉，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，測量軸承內(nèi)外圈之間的間隙。

2.2 第2次旋轉試驗

第2次旋轉試驗時，管匯平臺已經(jīng)集成，并與下塔體焊接，上部的限位器已經(jīng)安裝，與限位器的箱體點焊，并且限位器銷軸處在回縮位置。本次旋轉試驗有2項主要的尺寸測量工作，其中一項是測量限位跑道與限位器箱體之間的間隙，以根據(jù)測量結果對限位系統(tǒng)進行調(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

該次旋轉試驗還需對滑環(huán)底座進行相關測量，以確定滑環(huán)底座機加工的基準點，定位并安裝專用的機加工設備，為此需要安裝臨時結構,用來放置尺寸測量工具。圖5為滑環(huán)底座示意圖。為減小溫度變化等天氣因素對尺寸測量結果的影響，該次旋轉試驗應在夜間進行，并實時監(jiān)測風速。

圖5 滑環(huán)底座示意圖

2.3 第3次旋轉試驗

完成第2次旋轉試驗后，進行滑環(huán)底座的機加工，第3次旋轉試驗的尺寸測量工作是對第2次旋轉試驗的重復驗證，測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，確保機加工后的公差滿足精度要求。

2.4 第4次旋轉試驗

第4次旋轉試驗即最后一次旋轉試驗，在10個滑環(huán)單元全部安裝完成之后進行，該次旋轉試驗也是對單點系泊系統(tǒng)完工狀態(tài)的驗證，需要核查完工狀態(tài)下單點系泊系統(tǒng)的固定部分和旋轉部分之間是否存在干涉碰撞，確保整個單點系泊系統(tǒng)可以自由旋轉。本次旋轉試驗需要測量限位跑道與限位器銷軸之間的間隙，并根據(jù)測量結果調(diào)整銷軸的伸縮量。測量滑環(huán)單元驅動臂的位移以驗證驅動臂的安裝精度滿足要求。選取軸承水平面為基準，使用全站儀測量最上方滑環(huán)單元頂部中心的運動軌跡。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

單點系泊系統(tǒng)的各層甲板與相應鄰近的船體結構之間在旋轉試驗時，也需要進行尺寸測量工作。具體包括測量單點系泊系統(tǒng)動力電纜甲板層與同層高的船體小平臺之間的間隙、測量單點系泊系統(tǒng)緊急關斷閥甲板層與船體風雨圍堰之間的間隙，這些測量工作可以在以上每次旋轉試驗時同步進行。

3 結束語

旋轉試驗是單點系泊系統(tǒng)建造時的一項重要試驗，試驗次數(shù)多，要求嚴格，與整體建造進度和建造質(zhì)量密切相關。該試驗對單點系泊系統(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單點系泊系統(tǒng)，全面闡述了各次旋轉試驗的具體技術要求，可為今后單點系泊系統(tǒng)的旋轉試驗工作提供借鑒。