FPSO Topside電氣設備的布置及其安裝

孫瑋

摘 要：針對上部模塊的特殊性結構，探討可行性的設備布置及其安裝方案，總結上部模塊的特點及設計難點。

關鍵詞：浮式生產儲油（FPSO）；上部模塊；電氣設備布置；電氣設備安裝

中圖分類號：U665 文獻標志碼：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，尤其是需滿足應力計算的大型管支架和特殊材料定額的固定位置管道，是電氣設備布置和其安裝的首要難點。框架式的結構，大量閥門儀表的操作及檢修空間，密集的吊運空間以及縱橫交錯的安全通道，帶來了巨大挑戰。空間的局限性，尤其對為確保安全生產而設計的眾多探頭的定位及其安裝具有重大影響。

1 船舶電氣設備的布置及其安裝概述

1.1 船舶電氣設備安裝的總體要求

電氣設備安裝的總體要求如下：

（1）符合規范。為了利于船舶檢驗部門的統一監督和管理，船舶電氣設備的安裝和施工務必要符合我國或國際的造船規范，這樣，船舶的可航行性才得到國內或國際的航運和港務部門的廣泛認可，船舶才能獲準投入運營。

（2）安全可靠。船舶電氣設備的選擇和安裝必須要可靠耐用，就FPSO 項目而言，上部模塊均屬危險區域，選型時應注意設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，要確保電氣設備的可操縱性、可維修性，以達到最佳的利用率。

同時還要兼顧相鄰電氣設備之間的聯系，并使全船電氣設備之間的順序合理。

1.2 船舶電氣設備安裝基本原則

電氣設備安裝基本原則如下：

（1）電氣設備應該合理的放置和保護以降低由于灰

塵、油漬、氣體液體滴落的積累造成的機械損害。容易產生電弧的設備應該通風或者放在一個隔間里進行通風以避免可燃氣體、酸性氣體、油漬的積累。

（2）電氣設備應避免放于熱源和水油滴落處，應放置于便于操作和維護的地方。

（3）所有設備都應安裝銘牌，指示設備名稱，序列號，而應急燈應有一個紅色標簽粘于外殼上。

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

（5）安裝在危險區域的設備應為防爆型設備（帶EEx 標記或帶多種防爆標記相結合的防爆設備）且有認可證書。這些設備應有指定船級社證書和針對安裝環境的防護形式。設備應具有清晰的銘牌，顯示：廠商、型號、防爆形式、設備等級、測試機構的名稱和證書號等。

（6）設備安裝應盡量避開高溫和劇烈震動的場所，并

注意防止水、油、潮氣、蒸汽等有害物質的侵蝕，避免設備上方有液體或氣體的管接頭，潮濕場合其進線填料還應避免朝上，對于可能產生易燃氣體的場所，必須安裝防爆電氣設備。

（7）設備安裝時電纜的引進要方便簡潔、節省材料，并符合電纜彎曲半徑的要求。

（8）電氣設備的金屬外殼必須與船體進行可靠接地。

（9）當一種金屬支架的設備要安裝到另一種金屬的基板上時，其接觸面應加絕緣襯墊，以防止電解腐蝕。

（10）設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 設備安裝的緊固要求

設備安裝緊固要求如下：

（1）設備支架的選擇要有足夠的強度。

（2）設備支架或基座焊接應牢靠。

（3）在設備緊固時應該設置彈簧墊圈，彈簧墊圈應緊固在螺母的一側，平墊圈應該設在緊固螺釘的兩側。

（4）螺絲、螺母緊固后，螺紋應伸出不少于2至3個螺距[2]。

2 FPSO項目設計要點

2.1 照明設備的布置及其安裝

FPSO上部模塊燈的布置有其自身的特點，由于該區域的管子及其支架數量較多，加之吊梁吊耳所占據的吊裝空間，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，而框架式的結構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域一樣，預制標準的支架。同樣，也很難采用統一的安裝形式。底座的多樣性是上部模塊照明系統設計的一個難點，需要投入大量的時間和精力。

前期采用統計的方法，獲得每盞燈的支架形式及尺寸后，綜合實際情況，選取一個參照基準，然后按照該基準批量預制底座，底座的尺寸由現場調解，將多余的長度割掉。當然，這樣的做法雖然提高了效率，保證了項目的時間節點，但是對材料有一定的浪費。建議后續項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，焊接在增補結構上，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，制作額外的標準件。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，并考慮采用非標準支架。尤其是圓管單點吊下的支架，在一定程度上可以緩解空間的限制。非標準支架的另一個意義在于可以減少舾裝補增的結構，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，單點氣體探頭，對點氣體探頭和火焰探頭。其中對點氣體探頭由一組發射器和接收器組成，中間由激光束檢測氣體并將信號反饋至接收器，進而反饋到中控系統。該種探頭的設計難點是要保證中間沒有障礙物，但是就上部模塊的實際情況而言，要做到這點十分困難。前期在模型中將激光束建模并且大于實際尺寸，然后調整其位置直到不再產生干涉，從而在一定程度上模擬現場的施工偏差。與此同時，將模型中的實時位置及時反饋給安全專業，做模型的模擬并計算探頭的探測范圍。得到反饋后，根據計算的結果再次調整模型，依此類推，直至滿足計算要求并便于現場施工為止。

2.3 CCTV的布置及其安裝

CCTV的布置要滿足其監測范圍，是監測安全通道還是監測大型設備，要在前期和船東確認。FPSO項目上部模塊的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測效果，故每個CCTV自帶一個微型馬達和一個水箱。布置時要考慮水箱和馬達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，底座的設計難點在于底座的焊接位置，以及底座的強度。因此，常規的設計方法不再適用。尤其是個別RIO箱具有側面進線的戈蘭，底座除滿足強度之外，還要保證不擋進線口。此外，還要注意RIO箱的下方進線孔是否被結構或是鋪格柵加的角鋼等擋住。同時，底座的高度應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項目儀表數目眾多，儀表的布置主要由管線決定，因此管系承擔前期的建模工作。電氣在出儀表布置圖時，應注意分層處理，能清晰表達出儀表所在的位置。儀表布置圖是設計儀表電纜支路的主要依據，它的詳實程度對生產設計具有至關重要的影響。儀表接線時要注意電纜的余量，避免后期管線發生變化導致儀表位置變化時，電纜的長度不足。

2.7 電話亭的布置及其安裝

設計電話亭時應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 結束語

FPSO設計理念和設計思路與其他項目頗具不同。除以上列舉的幾種電氣設備的布置及其安裝外，最后總結幾點關于電氣設備布置的注意事項：

（1）大包內的設備前期要理好，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）一些小系統涉及到的控制箱，如水中油控制箱，流量計控制箱等，前期應根據系統圖和電纜冊理清，提前布置并預制底座。上部模塊較為特殊的地方是防爆墻和模塊結構主梁需要涂PFP涂料，該涂料圖層較厚，質地堅硬，費用昂貴，后期修改可能造成大量的人工和材料浪費，及早規劃可以避免不必要的麻煩及損失，故理清小系統中的相關設備，及早處理，具有積極意義。

（3）內通POSITIONING等無線設備不要漏掉，及時布置，并向船東確認。

（4）防腐蝕監測等設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項目的信號燈相對其他項目具有體積大，重量大等特點。應及早布置，確保其空間，并通知舾裝預制落地式底座支架。

（6）新型設備底座預制前應交結構計算強度。

（7）結構疲勞區內不允許焊接，一些小型電氣設備的底座應避免焊接在該區域內。

（8）設備布置時充分考慮安全通道，吊運空間，閥門儀表的操作檢修空間等因素。

參考文獻：

[1]中遠船務（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.