FPSO改裝中電儀tubing管的生產(chǎn)設(shè)計(jì)

王奕凡+李嘉驥+譚涼+周忠亮

摘 要：本文主要介紹tubing管的布置及管夾、支架的設(shè)計(jì)。基于SPD生產(chǎn)設(shè)計(jì)軟件，以FPSO閥門遙控系統(tǒng)和空艙測(cè)量系統(tǒng)中所使用的tubing管為對(duì)象，介紹和分析兩艘FPSO改裝中電儀tubing管的生產(chǎn)設(shè)計(jì)情況。

關(guān)鍵詞：FPSO；tubing管；生產(chǎn)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U664.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper introduces the production design of tubing for valve remote control system and tank gauging system of two FPSO conversion projects based on the production design software SPD， mainly including the arrangement of the tubing and the design of tubing clamp and support.

Keywords： FPSO； Tubing； Production design

1 前言

在中船澄西船舶（廣州）有限公司承接的2艘VLCC改裝FPSO大型工程項(xiàng)目中，現(xiàn)場(chǎng)儀表、電控液壓系統(tǒng)、電控氣動(dòng)系統(tǒng)等大量使用tubing管。如何更合理、高效地開(kāi)展tubing管的生產(chǎn)設(shè)計(jì)，成為重要的研究課題。

2 Tubing管夾的要求與設(shè)計(jì)

在FPSO規(guī)格書(shū)中要求tubing管夾材料使用耐腐蝕材料。安裝于主甲板面等露天區(qū)域的需采用不銹鋼316或者阻燃性塑料的材料；安裝于機(jī)艙、泵艙、大艙區(qū)域可使用不銹鋼304材料代替。根據(jù)業(yè)主要求并結(jié)合設(shè)計(jì)和施工情況，我們選擇圖1所示的管夾形式。

管夾根據(jù)不同的用途，主要分三種形式：?jiǎn)沃纬商准B層支撐成套件和焊接板。單支撐成套件由2套六角螺栓、蓋板和2套支撐體組成，可用于需要多層安裝的tubing管最上層的安裝件，也可用于單層安裝的tubing管的安裝件；疊層支撐成套件由鎖緊板、2套六角疊層螺栓和支撐體組成，用于多層安裝的tubing管中間層次的安裝件；焊接板由焊接螺母和焊接底板組成，焊接底板直接焊接固定在支撐支架上。在材料方面，螺栓、蓋板、鎖緊片和焊接底板選用不銹鋼316材質(zhì)，不銹鋼螺栓采用A4-70級(jí)，支撐體選用聚丙烯材料。

在這兩個(gè)項(xiàng)目上，主要的tubing管規(guī)格有1/4”、3/8”、1/2”、3/4”、9/16”、1”、11/2”等。為避免過(guò)多規(guī)格的tubing管需采用不同尺寸的底板造成施工過(guò)于復(fù)雜，因此有必要對(duì)底板統(tǒng)一規(guī)格。結(jié)合規(guī)范要求和設(shè)計(jì)的支架情況，確定管徑d<1/2”，采用底板規(guī)格為34X30 mm；管徑1”≥d≥1/2”，采用底板規(guī)格為50×30 mm；管徑2”≥d≥1”，采用底板規(guī)格為72×30 mm。另外，與各規(guī)格管徑的管夾配套使用的螺栓，選擇相同的規(guī)格和等級(jí)。通過(guò)上述優(yōu)化方案，簡(jiǎn)化了施工，并可避免造成材料的浪費(fèi)。

為使管夾能牢固地夾緊tubing管，負(fù)責(zé)夾緊部分的支撐件與tubing管采用負(fù)公差。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，支撐件的公差要求在0～-0.3之間。

3 Tubing 管支撐的設(shè)計(jì)

在整個(gè)FPSO改裝項(xiàng)目中，甲板、大艙、機(jī)艙、泵艙和首尾部等地方均有安裝tubing管。如：安裝于大艙、泵艙和主甲板的閥門遙控系統(tǒng)的tubing管；安裝于首尾部、機(jī)艙的CO2系統(tǒng)的tubing管；安裝于尾部和主甲板的大艙測(cè)量系統(tǒng)的tubing管等。

為了滿足不同區(qū)域和不同位置的安裝需求，tubing管的典型支架形式主要有如圖2所示的5種形式：頂裝式、壁裝式1類、壁裝式2類、帶保護(hù)蓋板支架式和小型支架式。各種支架均選擇碳鋼Q235B，L50×50×6角鋼制作。

另外，由于FPSO的主甲板上布置有很多管線、輪機(jī)和電氣的設(shè)備，有些tubing管貼近主甲板安裝會(huì)出現(xiàn)很多相互干涉問(wèn)題，導(dǎo)致施工困難。為此，tubing管可采用大型支架在高處敷設(shè)解決此類問(wèn)題。如圖3所示，為滿足支架過(guò)高而導(dǎo)致晃動(dòng)的情況，選擇H150×150×7×10的H型鋼制作T型支架，支架高度為1 600～3 700 mm，該類支架應(yīng)用于空艙測(cè)量系統(tǒng)。

4 利用SPD對(duì)Tubing管進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)

在FPSO改裝項(xiàng)目中，泵艙區(qū)域閥門遙控系統(tǒng)共包含液壓閥控箱2套、液控閥門58個(gè)、閥控箱與閥門連接管共114根。采用東欣建模軟件SPD對(duì)tubing管進(jìn)行建模和生產(chǎn)設(shè)計(jì)，泵艙區(qū)域的tubing管總設(shè)計(jì)長(zhǎng)度約3 400 m左右。

首先，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)液壓閥控箱在模型中進(jìn)行定位。液壓閥控箱的定位需綜合考慮箱的尺寸和維修空間，并盡量靠近受控制的閥件，避免管路過(guò)長(zhǎng)造成材料浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)核查，泵艙大部分閥件安裝在泵艙底層花鋼板下，考慮泵艙底層平臺(tái)位置空間不足，無(wú)法布置閥控箱，因此將閥控箱定位布置于泵艙三甲板平臺(tái)。

其次，泵艙tubing管的建模采用SPD中管系的交互建模，根據(jù)采用的實(shí)際管徑對(duì)泵艙114根管進(jìn)行建模設(shè)計(jì)。閥控箱為下部進(jìn)管，因此，在閥控箱下部設(shè)計(jì)4個(gè)貫穿件，管從閥控箱下部的貫穿件統(tǒng)一出管后，綜合考慮泵艙閥件的實(shí)際布置位置與泵艙各類舾裝件、管道和設(shè)備的布置，確定3個(gè)主要tubing管束的路徑：左舷和右舷各1路管束至泵艙底左、右弦的閥件；另1路往上的管束至安裝位置高于閥箱上的9個(gè)閥件。圖4為泵艙三甲板反頂和前壁tubing管建模完成后的情況。

5 tubing管設(shè)計(jì)建模的優(yōu)化

在tubing管設(shè)計(jì)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，若按照常規(guī)采用管系的交互建模對(duì)tubing進(jìn)行放樣，由于tubing管束中管的數(shù)量多，這樣的方法會(huì)導(dǎo)致出圖花費(fèi)的時(shí)間和周期較長(zhǎng)。為此在主甲板區(qū)域空艙測(cè)量系統(tǒng)嘗試采用更簡(jiǎn)便的方法進(jìn)行建模設(shè)計(jì)。

空艙測(cè)量系統(tǒng)是采用氣泡式對(duì)各個(gè)邊空艙進(jìn)行測(cè)量，共24根tubing管。管從尾部電氣儀表間的控制板拉至各個(gè)邊空艙的測(cè)量點(diǎn)，主甲板區(qū)域空艙測(cè)量系統(tǒng)的tubing管總設(shè)計(jì)長(zhǎng)度約4 600 m左右。

在這個(gè)系統(tǒng)的建模設(shè)計(jì)中，我們采用了電纜通道代替tubing管束來(lái)進(jìn)行建模，電纜通道的寬度與通過(guò)計(jì)算后的tubing管束的寬度保持一致。通過(guò)這樣的改進(jìn)，原本主tubing管束上的24根管只需要一次完成建模，不需每根管單獨(dú)建模。從主管束上分到各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的2根或4根tubing管，也同樣可以用等寬的電纜通道代替，這樣就大大縮短了建模的時(shí)間。圖5為使用電纜通道建模的主甲板區(qū)域空艙測(cè)量系統(tǒng)的模型。

6 結(jié)束語(yǔ)

我司在上述FPSO兩個(gè)海工項(xiàng)目上，電儀專業(yè)負(fù)責(zé)電控液壓、電控氣和現(xiàn)場(chǎng)儀表等tubing管的設(shè)計(jì)工作，這是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)，通過(guò)這次實(shí)踐取得了很大的成果。但還存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步的完善，如：應(yīng)用于甲板區(qū)域的小型支架應(yīng)慎用，若必用時(shí)應(yīng)增加保護(hù)措施或進(jìn)一步完善支架的形式；對(duì)于管束上需要安裝tubing管大于或等于3層時(shí)，設(shè)計(jì)支架應(yīng)有相關(guān)的措施保證管子之間的距離，以便于安裝；設(shè)計(jì)安裝管夾的支架時(shí)，應(yīng)考慮增加管夾與管夾之間的距離，以便于管夾底片的焊接等。endprint