“FPSO CYRUS”油船改FPSO方案及技術要點分析

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(中國船級社深圳分社，廣東 深圳 518052)

“FPSO CYRUS”油船改FPSO方案及技術要點分析

羅岱，鄭南

(中國船級社深圳分社，廣東 深圳 518052)

針對“FPSO CYRUS”的改造實例，介紹油船改FPSO中的結構檢測、設備拆除翻新、塢內維修、上建改裝、甲板改造加強、上部模塊與支墩建造安裝、貨油管系及外輸系統改造、火炬塔與多點系泊系統新造等技術要求及其檢驗注意事項。

FPSO；油船；改造；項目管理

在海洋工程領域，相較于新造FPSO，油船改造成FPSO，項目時間周期更短，對改造質量要求更高，是具有更高技術含量與挑戰性的海洋工程項目[1-4]。“FPSO CYRUS”在改造前是一艘11萬t級的雙殼雙底油船，船長234 m，型寬42 m，型深21.5 m，船員33人。改造成FPSO后，船舶主尺度未發生變化，但是性能和應用都有本質變化，其原油儲存能力可達71.4萬桶，原油處理能力為4.5萬桶/天。該裝置配備有國際先進的生產處理設施，采用多點系泊定位形式，改造后設計使用壽命變為25年，計劃在波斯灣某油田投入使用，可連續10年固定在目標工作海域中進行油氣水處理、儲油及卸油作業。改造完成后的“FPSO CYRUS”見圖1。

本文介紹“FPSO CYRUS”輪的改造整體方案及各改造環節的規范做法與注意事項,改造過程中遇到的重點技術問題及具體的解決措施。依托改造項目實例，總結項目管理要點。

圖1 FPSO CYRUS改造完工圖

1 改造整體方案

“FPSO CYRUS”總布置圖見圖2。

圖2 FPSO CYRUS總布置示意

油船改造為FPSO，需要經歷3個重要階段：①船體結構檢測；②舊設備拆除與翻新；③系統改造與模塊安裝。根據改造范圍，本次改造方案的主要內容包括：主甲板改造換新、生活區整體改造擴建、輸油平臺結構改裝新造、多點系泊結構新造、發電系統改裝新增、艏艉部改裝新造、直升機起降平臺新造、油氣水處理系統模塊新造安裝、消防救生系統改裝新增及一系列相對應的管路、機械、電儀、涂裝、暖通、內裝、調試等的專業工程。根據FPSO的實際改造過程，下面對改造方案包含的主要項目進行逐一介紹。

1.1 結構檢測

“FPSO CYRUS”在進廠時，其船齡已超過11年，基于重大改建完成后FPSO將在目標海域不進塢作業10年的目標，依照中國船級社(CCS)的《鋼質海船入級規范》要求，確定了應按照第三次特別檢驗的范圍進行近觀檢查和測厚。測厚過程依據《船體測厚指南》進行。測厚結束后根據結構的腐蝕情況，結合測厚結果，確定換板部位與換板尺寸。然后，依據CCS《鋼質海船入級規范》對于130 m以上且船齡10年以上的油船需要在特檢時對船體梁總縱強度進行評估的要求[5]，由CCS認可的第三方檢測公司進行總縱強度評估計算并提供最終的計算報告。

1.2 拆除和翻新原船設備

進行結構檢測的同時，開始拆除FPSO不再需要的油船原有設備，包括左舷主錨及錨機、甲板舊吊機、焚燒爐、排油監控設備,等。同時，根據改造方案，對部分設備進行翻新或更換。其中更換了應急發電機和應急配電板、應急消防泵、生活污水處理裝置等大型設備。對原船上的各類泵進行解體檢查、修理加工和水壓試驗，同時對所有儀表、閥門和管路等進行翻新與修理。其中儀表和安全閥在檢修后由認可的計量機構出具檢定證書。在設備拆檢維修過程中，由CCS現場驗船師進行巡檢,監控舊設備的拆檢及車間維修加工并見證檢驗舊設備的回船安裝和運轉調試。

1.3 上層建筑延伸擴建及內舾裝改裝

油船舊生活樓位于船艉，改造后位置不變，在原生活樓兩翼延伸擴建了新生活樓結構，改造擴建后生活區可以容納的居住人數從33人增加至76人。整個生活區改造工程主要包含了鋼壁、梯道、門、窗的改動，內裝板和甲板敷料的安裝，等。改裝生活樓時，對居住艙室的防火設施全部進行改裝，要求防火材料必須滿足指定采用的《國際海上人命安全公約》(SOLAS)IC法對于船舶起居處所、服務處所和控制站內防火材料的使用規定[6]，并且防火絕緣材料還須持有CCS要求的產品證書。

1.4 主甲板與艉樓甲板的改造與加強

主甲板結構形式基本保持與原船一致，但由于主甲板上將安裝大量上部模塊，如油水分離模塊、油氣分離模塊、電力模塊等共10個上部模塊，需要對支墩的甲板安裝位置進行局部加強，因而在甲板支墩的反面甲板縱骨處加裝了支撐肘板及補板。艉樓甲板由于增加直升機起降平臺，因此將直升機平臺支撐位置處的甲板板割換為加厚板、同時在支撐位置處的反面構件上加裝支撐肘板。

1.5 模塊支墩

每一上部模塊與FPSO主船體之間的連接結構稱為“模塊支墩”(見圖3)，模塊支墩的構造形式有3種：①普通剛架形式，模塊構架平臺支腿直接焊接在模塊支墩結構上；②簡支梁形式，模塊構架平臺的部分支腿與模塊支墩結構焊接，部分支腿與模塊支墩滑動接觸；③兩端滑動形式，模塊構架平臺的支腿全部與模塊支墩滑動接觸[7]。

圖3 模塊支墩布置現場

“FPSO CYRUS”的工作海域波斯灣海域屬于海況溫和海域，因而其設計上選擇了普通剛架形式，即將模塊構架平臺支腿直接焊接在模塊支墩上，這種剛架形式雖然在模塊支撐根部有明顯的高應力區，但是卻非常便于現場建造，可以減少施工量。模塊支墩作為上部模塊和船體結構的連接界面，是承受大載荷的關鍵結構，需要對模塊支墩的建造精度和安裝誤差加以嚴格控制[8]。模塊支墩基本布置在船體的強橫框架和縱向構件的交叉位置處，在模塊支墩主甲板區域裝配時，應盡量消除模塊支墩結構與支墩下甲板反面加強結構之間的板厚對齊誤差。

1.6 上部模塊安裝集成

與油船相比，FPSO新增了多個上部模塊，其中包括：油氣水分離模塊、原油處理模塊、伴生氣處理模塊、生產水處理模塊、化學藥劑注入模塊、排放/收集系統、輸配電模塊、直升機燃油儲存模塊等。為縮短FPSO的改造工期，模塊的預制采取分包模式，由不同分包商同時進行建造，待完工結束后，將上部模塊整體吊裝至主甲板相應位置。在模塊吊裝前，應審查模塊測量安裝方案，盡可能地減少安裝偏差。其中在模塊構架平臺吊裝時，注意測量模塊構架平臺支腿與模塊支墩安裝界面間隙，檢查各個構架平臺支撐支腿與模塊支墩之間是否發生“懸空”現象。獨立模塊吊裝至上模構架平臺后基本采用搭接，而不采用焊接，以消除模塊之間變形的影響[9]。

1.7 直升機平臺安裝就位

直升機平臺坐落于艉甲板上，平臺結構分為鋁制直升機甲板平臺和平臺支撐底座結構2部分，由不同分包商分別進行預制。其中，直升機甲板平臺由分包商預制成形后以散件方式運輸到船廠，再將直升機平臺的舾裝件及其附件一次性安裝到位，并為直升機平臺單獨取CCS產品證書。在直升機平臺上船安裝的過程中，先在艉甲板定位安裝平臺支撐底座，在吊裝直升機甲板平臺時，要對甲板平臺各個支腿進行精確測量，保證支腿與底座間的精確對位[10]。見圖4。

圖4 直升機平臺安裝就位

1.8 貨油管系與外輸系統改造

保留了貨油艙內貨油管系和泵艙內貨油泵及貨油管系，拆除了主甲板原船外輸管系，增加了新的主甲板原油外輸管架及管系，由新布置的原油外輸管系連接至艉樓處的原油外輸系統。

1.9 火炬塔

火炬塔結構位于艏部左舷主甲板上。火炬塔結構在場地進行獨立預制，預制時，將其平放在胎架上，通過激光經緯儀測量定位，保證胎架的水平度，即保證火炬塔的垂向精度。火炬塔的結構主要由鋼質圓管焊接而成，由于結構形式，管節點存在許多T、K、Y節點，在節點處容易產生應力集中，因而在對鋼管裝配時需要控制好裝配間隙、同時重點關注焊接質量的控制，焊接完成后對T、K、Y節點進行打磨過渡，以消除焊接殘余應力。

1.10 更換甲板吊機，增加甲板吊機休息臂

在拆除了主甲板原有的左右舷吊機后，在場地預制完成2個吊機基座、吊機柱體及吊機休息臂，通過吊裝分別安裝在主甲板左右舷。

1.11 多點系泊裝置平臺

多點系泊是FPSO的一種特殊系泊方式，適用于較好的工作海況環境[11]。“FPSO CYRUS”的作業海域波斯灣海域屬于海況溫和區域，四季風浪流條件改變頻率低，因而該輪設計選用的系泊方式為多點系泊。該船改造后在主甲板艏艉2端左右舷共增加布置了4套多點系泊系統，每套系統由3條錨鏈組成，每條錨鏈通過導鏈管、導鏈器、止鏈器等裝置直接將船體與地樁連接，將FPSO系泊在固定位置，井口平臺采集的原油通過懸掛在FPSO艏部舷側的立管從管匯進入FPSO的油氣水處理系統。見圖5。

圖5 多點系泊裝置平臺

1.12 塢內維修

船舶進塢后，首先使用高壓水槍清除船體水線以下海生物，然后根據塢修計劃清理海底門、拆檢維修通海閥、海底閥箱測厚與水壓試驗、海底塞密性試驗、錨的清理與涂裝、錨鏈修理與測徑、中間軸承測量、艉軸下沉量測量、護軸套測量、舵系測量、舷外排水口測厚與修理、更換安裝新的船體陰極保護系統、依據CCS審圖中心批準的圖紙勘劃水下檢驗標志等。在完成塢內修理與試驗項目后，由于FPSO未來將在工作海域服役10年不進塢，根據改造技術規格書，打砂去除原船油漆涂層，并重新施涂底漆和防污底漆。防污底油漆系統施涂完成后，由CCS核查確認防污底系統生產廠家出具的不含有機錫化合物的防污底系統聲明以滿足《國際控制船舶有害防污底系統公約》的相關要求。

1.13 系統安裝調試

待所有設備與模塊系統安裝集成上船后，船體、輪機、電氣各專業按照審批通過的調試大綱和調試程序對各系統進行逐項調試試驗驗收，對調試過程中發現的問題以問題清單(punch list)的形式進行記錄和反饋，并通過召開三方調試協調會進行商討解決。

2 改造技術問題與解決措施

2.1 貨油艙雙層底內底板溝槽腐蝕

測厚檢查發現在貨油艙下面雙層底內內底板與內底縱骨角接處存在多處連續溝槽腐蝕區域，參見圖6示例。

經過與船東方及設計部門、審圖部門的反復討論研究，在基于該FPSO改造過程中已對壓載艙重新進行了防腐處理，年蝕耗率可按照輕微腐

圖6 雙層底內底板溝槽腐蝕示例

蝕處理的前提下，參考船級社規范中有關內底板最小厚度計算公式，計算后將雙層底板的設計厚度由原先的15.5 mm降為13.0 mm。經過有限元強度計算分析，確認該厚度能夠滿足強度要求，同時要求在原雙層底內底縱骨結構之間加裝縱向加密縱骨(加密縱骨參見圖7內底板背面區域“︱”符號標識構件)及三角肘板，以減小縱向構件的橫向跨度，確保滿足該區域側向穩定的要求。

在加裝縱向加密縱骨并添加肘板前，需要先統一更換所有腐蝕板厚低于13 mm的內底板。換板時，應注意對照原船設計圖紙，保持所更換的新板厚度和材料級別與原船一致。同時由于溝槽腐蝕基本發生在縱骨根部位置，因此換板時應注意保持縱向構件的連續性。

圖7 雙層底內底區域截面示意

2.2 單錨單航次一水航行

改造設計方案中，FPSO將通過多點系泊的方式固定于作業海域，因而改造開工后，拆除了原油船左舷艏部的錨泊系統，只留下右舷艏部一套錨泊系統作臨時系泊之用。由于該輪的改造工程分為2個階段進行，第一階段在深圳完成主船體改造及部分上部模塊的新裝；第二階段在迪拜完成剩余上部模塊的安裝和系統調試。在深圳完成第一階段改造工程后，該船需要從深圳自航到迪拜，因此向CCS申請免除左錨進行單航次一水航行。經與審圖部門的反復討論研究后，要求船東方向CCS提供以下資料并滿足相關的評估審核要求：①基于在深圳改造完工狀態的船舶舾裝數需要重新計算并審批，錨的設備參數應滿足CCS《海上浮式裝置入級規范》的相關要求；②改造后的錨泊設備布置圖、錨泊設備參數、從深圳航行至迪拜的航行路線和航行工況、航行途中緊急拋錨應急預案等需要通過設計審圖部門的評估審核；③提供原有錨泊設備的產品證書交由CCS現場項目組審核備查。上述資料經過CCS的審核評估后，CCS最終同意了船東方的免除申請，在簽發單航次船級證書報告時給出相應的備忘，限制該輪僅限于從深圳至迪拜進行單錨單航次一水航行。

2.3 舷燈和主桅燈可視范圍受阻

“FPSO CYRUS”在改造后，其左右舷燈可視范圍受甲板新增的吊機阻擋1°～2°，主桅燈可視范圍被船艏火炬塔部分阻擋，不滿足《國際海上避碰規則》中對桅燈和舷燈顯示角度的要求。經過與船東方和CCS審圖技術部門的討論研究后，建議船東方增加以下改進措施：①在駕駛甲板2翼增加額外的瞭望；②船艏位置增加額外的瞭望；③在交通繁忙海域高級船員應在駕駛室值班；④在船舶自動識別系統(AIS)上張貼警示信息。在滿足上述改進措施的情況下，由船東方向船旗國主管機關申請免除公約相關條款，并最終得到了船旗國的批準。

2.4 駕駛室可視視線被遮擋

E-House電力模塊安裝上甲板后，駕駛室可視視線被部分遮擋，不滿足SOLAS公約對駕駛室可視視線范圍的要求。

經過與船東方和CCS審圖技術部門的討論分析，建議船東方增加以下改進措施：①在船艏樓甲板設置臨時遮蔽的觀察處所；②船艏位置及駕駛甲板2翼增加額外的瞭望；③船舶配置CCTV監測周圍海域交通情況；④進出港口時通知港口當局，并增加額外的安全措施。在滿足上述改進措施的情況下，由船東方向船旗國主管機關申請免除公約相關條款，并最終得到了船旗國的批準。

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On the Key Points in the Conversion Plan of “FPSO CYRUS” from Oil Tanker to FPSO

LUODai,ZHENGNan

(Shenzhen Branch of China Classification Society, Shenzhen Guangdong 518052, China)

Based on “FPSO CYRUS” conversion project, the key parts of conversion plan from oil tanker to FPSO were introduced, such as structure inspection, dismantlement and refurbishment of facilities, docking repair, reconstruction of superstructure, retrofitting and strengthening of deck structure, construction and installation of topside modules and stools, conversion of cargo oil piping and crude oil transportation system, construction of flare tower and installation of spread-mooring positioning system and their notice proceedings.

FPSO; oil tanker; conversion; project management

U674.38

A

1671-7953(2017)06-0150-05

10.3963/j.issn.1671-7953.2017.06.034

2017-02-15

2017-03-30

中國船級社總部重點項目

(CCS-HQ-BJ15U7700)

羅岱(1987—)，男，碩士，工程師

研究方向：船舶與海上設施檢驗