舊油船上可再利用設(shè)備的評(píng)估方法

朱進(jìn)全

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司 天津 300450）

引言

FPSO比固定海洋平臺(tái)擁有可再使用、儲(chǔ)油量大、適應(yīng)水深范圍廣等優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)PSO按外形分為船型FPSO、多邊形FPSO和圓形FPSO等，其中，船型FPSO占主導(dǎo)地位[1-3]。船型FPSO外形與油船類似，據(jù)Offshore Magazine統(tǒng)計(jì)顯示，截止2018年7月，全球正在服役有183艘FPSO，其中約70%FPSO由舊油船改造而來[4,5]。對(duì)于船齡較小的舊油船改造成FPSO的工程項(xiàng)目，舊油船上一些設(shè)備具有較長(zhǎng)的剩余使用壽命，這些設(shè)備更換部分零件即可滿足改造FPSO的設(shè)計(jì)要求，此類設(shè)備稱為油船可再利用設(shè)備。國(guó)內(nèi)學(xué)者諸如羅岱[6]、肖志勇[7]和董建華[8]等僅初步探討了部分舊油船改造FPSO中保留與更新設(shè)備，缺少對(duì)舊油船可再利用設(shè)備的系統(tǒng)分析以及設(shè)備評(píng)估方法的研究。若能合理采用舊油船的設(shè)備，不僅縮短設(shè)備安裝調(diào)試工期，而且大大節(jié)約油船改裝FPSO建造成本。由于FPSO一般有連續(xù)生產(chǎn)10年不進(jìn)船廠塢修的設(shè)計(jì)需求，在項(xiàng)目決策階段需要盡快完成對(duì)舊油船的設(shè)備現(xiàn)狀評(píng)估，為設(shè)備保留與否提供技術(shù)參考依據(jù)，因而有必要研究舊油船可再利用設(shè)備的快速簡(jiǎn)易評(píng)估方法。

1 舊油船主要設(shè)備的可再利用性

舊油船上可再利用設(shè)備要根據(jù)改造FPSO的功能需求和油船設(shè)備的現(xiàn)狀，結(jié)合設(shè)備的運(yùn)維成本因素，由評(píng)估結(jié)果確定油船上可再利用設(shè)備。舊油船的主要設(shè)備可再利用性分析為：

動(dòng)力系統(tǒng)：若目標(biāo)油田有大量的伴生氣，則FPSO主機(jī)推薦選用燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)或雙燃料發(fā)電機(jī)；若油田的伴生氣量不足以再利用，則FPSO主機(jī)推薦選取原油發(fā)電主機(jī)。舊油船的動(dòng)力系統(tǒng)配置有主發(fā)電機(jī)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)，當(dāng)考慮舊油船的動(dòng)力系統(tǒng)再利用時(shí)，先對(duì)比FPSO設(shè)計(jì)要求的總電負(fù)荷和舊油船的總發(fā)電量，核算舊油船的發(fā)電量能否滿足油田生產(chǎn)期最大用電量的需求。如果不能滿足最大用電量的需求，需計(jì)算出增加的發(fā)電量，作為新增發(fā)電機(jī)的合理選型的依據(jù)，同時(shí)考慮新增機(jī)組的啟停、并聯(lián)運(yùn)行相關(guān)事宜。再對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行綜合性能評(píng)估，確保主發(fā)電機(jī)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)的性能滿足改造FPSO的設(shè)計(jì)要求。

鍋爐：FPSO因生產(chǎn)流程和原油艙等地方可能存在熱交換的需求，故FPSO常配置有鍋爐系統(tǒng)。而油船一般在機(jī)艙內(nèi)配備有熱介質(zhì)為熱水或者蒸汽的鍋爐，主要作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)使用。當(dāng)考慮舊油船的鍋爐系統(tǒng)再利用時(shí)，以滿足各生產(chǎn)期的最大熱負(fù)荷值為標(biāo)準(zhǔn)，核算油船的鍋爐的熱負(fù)荷能否滿足要求，如果不能滿足最大熱負(fù)荷值的需求，可在FPSO甲板上新增鍋爐。另外，為了降低FPSO生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本，F(xiàn)PSO鍋爐系統(tǒng)的主燃料優(yōu)先考慮伴生氣，若伴生氣不足，再考慮使用原油。

貨油系統(tǒng)和壓載系統(tǒng)：FPSO和舊油船的貨油系統(tǒng)和壓載系統(tǒng)一致，包括貨油泵、掃艙泵、壓載泵等。舊油船的貨油泵和掃艙泵的排量能夠滿足FPSO的需求，還需要校核泵的使用性能。此外，還應(yīng)注意如果舊油船的貨油泵是蒸汽驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)與鍋爐系統(tǒng)綜合考慮。

空氣壓縮機(jī)：當(dāng)考慮舊油船的空氣壓縮機(jī)再利用時(shí)，需經(jīng)評(píng)估壓縮機(jī)的排量和剩余使用壽命能否滿足FPSO生產(chǎn)需求，若不滿足FPSO生產(chǎn)要求，需新增空氣壓縮機(jī)。

惰氣系統(tǒng)：舊油船與FPSO的惰氣系統(tǒng)相似，需經(jīng)評(píng)估惰氣發(fā)生量和剩余壽命能否滿足FPSO生產(chǎn)需求，若滿足FPSO生產(chǎn)需求，惰氣系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)再利用，否則，更換新惰氣系統(tǒng)。

電氣設(shè)備：FPSO比舊油船的電力系統(tǒng)復(fù)雜且負(fù)荷大，故舊油船的變壓器與配電盤需根據(jù)FPSO設(shè)計(jì)要求評(píng)估后再利用。

吊機(jī)：舊油船的吊機(jī)吊重能力一般不能滿足FPSO吊重需求，因而，吊機(jī)不能再利用。建議新購置吊機(jī)應(yīng)考慮其在FPSO上的設(shè)備維修范圍及重量，合理的配置吊機(jī)的臺(tái)數(shù)、位置、吊重參數(shù)等。

推進(jìn)系統(tǒng)：舊油船的推進(jìn)系統(tǒng)包括推進(jìn)器、螺旋槳、轉(zhuǎn)向裝置、船舵，而除了改造FPSO為了節(jié)約拖航費(fèi)用自行航行到目標(biāo)油田外，F(xiàn)PSO一般不需要自航系統(tǒng)，因此在改造中一般將舊油船的推進(jìn)系統(tǒng)拆除或封存。

生活樓：因舊油船定員人數(shù)遠(yuǎn)少于FPSO的定員，因此生活樓及其輔助系統(tǒng)需要重新建造。

救生消防系統(tǒng)：舊油船的消防泵主要供船體的消防用，而FPSO的消防泵還包括大面積的生產(chǎn)模塊區(qū)域，故油船的消防泵改造時(shí)排量不滿足FPSO的要求，需要增加新的消防泵，或者更換更大排量的泵。舊油船的定員要遠(yuǎn)少于FPSO的定員，需按照設(shè)計(jì)要求增加新的救生設(shè)備，故舊油船的救生艇等救生設(shè)備不可再利用。

中控系統(tǒng)：舊油船比FPSO的中控系統(tǒng)缺少生產(chǎn)、關(guān)斷系統(tǒng)，因此，舊油船的中控系統(tǒng)無法再利用，改造FPSO需購置新的中控系統(tǒng)。

綜上所述，舊油船上的評(píng)估后可再利用的主要設(shè)備情況，如表1所示。

表1 舊油船主要設(shè)備可再利用性分析

2 舊油船可再利用設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)與評(píng)估方法

2.1 舊油船設(shè)備狀態(tài)的檢測(cè)方法分析

目視檢驗(yàn)方法[9,10]：通過近觀目視檢查可評(píng)估每個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的總體狀況，以及附屬物和支撐物的狀況。目視檢查一般只需要外部近觀檢查，但在設(shè)備被拆卸維修時(shí)，應(yīng)盡可能進(jìn)行內(nèi)部目視檢查。目視檢查常發(fā)現(xiàn)問題有：滲漏、變形、彎曲、裂紋、涂層破裂、損壞、腐蝕、凹痕、凹坑等。在近觀檢查過程中，需要采集每個(gè)設(shè)備的代表性照片，以顯示設(shè)備的一般狀況，并顯示需要特別檢查的區(qū)域。設(shè)備功能測(cè)試方法：在可操作的條件下對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行功能測(cè)試，并根據(jù)原始設(shè)備制造商的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。日常維護(hù)和監(jiān)測(cè)報(bào)告分析方法：分析使用狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄進(jìn)行日常維護(hù)和監(jiān)測(cè)報(bào)告，以及分析油船日常管理和定期設(shè)備維護(hù)管理內(nèi)容。重點(diǎn)分析設(shè)備是否存在歷史故障記錄，若發(fā)生過故障要分析故障原因，在本次設(shè)備檢測(cè)中對(duì)發(fā)生過故障的設(shè)備要重點(diǎn)關(guān)注，給出檢驗(yàn)結(jié)果和相關(guān)警示。

2.2 舊油船設(shè)備狀態(tài)的評(píng)估方法分析

舊油船上設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估時(shí)間一般約7天，設(shè)備系統(tǒng)的評(píng)級(jí)基于現(xiàn)場(chǎng)檢查、試驗(yàn)及相關(guān)測(cè)量的結(jié)果，對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行不同項(xiàng)目的檢查與測(cè)試。每個(gè)項(xiàng)目的打分標(biāo)準(zhǔn)細(xì)分為[11]：①很好，即無任何影響安全操作和性能的缺陷，無需修理，3分；②良好，即有輕微的缺陷，但不影響安全操作和性能，沒有需要立即修理的項(xiàng)目，2分；③一般，即有缺陷，但不影響安全操作和性能，需要考慮進(jìn)行必要的修理，1分；④不好，即不滿足船級(jí)規(guī)范的要求，0分。油船各設(shè)備的檢查與測(cè)試項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的權(quán)重占比，如表2所示。

表2 油船設(shè)備的檢查與測(cè)試項(xiàng)目的權(quán)重占比

表2中動(dòng)力系統(tǒng)檢查與測(cè)試項(xiàng)目包括：①維修保養(yǎng)記錄檢查：空壓機(jī)及其電動(dòng)機(jī)的保養(yǎng)記錄；②目視檢查：主機(jī)及其輔助系統(tǒng)外觀的整體檢查，重點(diǎn)檢查泄漏情況；③功能測(cè)試：在額定功率不低于80%的運(yùn)行條件下，將主機(jī)各氣缸示功機(jī)圖中的性能指標(biāo)與原指數(shù)進(jìn)行比較分析，評(píng)價(jià)柴油機(jī)的功率和經(jīng)濟(jì)性。檢查主機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)起動(dòng)功能。調(diào)整發(fā)電機(jī)組的負(fù)載以達(dá)到過載，檢查是否可以自動(dòng)卸載次級(jí)負(fù)載以及是否可以自動(dòng)啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)組。④工作參數(shù)的測(cè)量：分析泵、管道、冷卻器、閥門、加熱器等測(cè)量的工作參數(shù)，如壓力、溫度等，并將其與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。⑤振動(dòng)測(cè)試：檢查燃油、滑油分油機(jī)，檢查燃油、滑油分油機(jī)，發(fā)電機(jī)組及其輔助系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動(dòng)測(cè)試結(jié)果。⑥油樣分析：對(duì)主機(jī)的滑油和透平油進(jìn)行油品分析。

表2中鍋爐檢查與測(cè)試項(xiàng)目包括：①目視檢查：檢查鍋爐、空氣瓶、大氣冷凝器和熱水柜的整體外觀情況及其修理保養(yǎng)記錄；②功能測(cè)試：安全閥、安全報(bào)警裝置和吹灰器的功能測(cè)試檢驗(yàn)，備用給水泵的自動(dòng)起動(dòng)測(cè)試檢驗(yàn)，由蒸汽高壓、水位過高或過低、熄火等事件引發(fā)的自動(dòng)停爐測(cè)試檢驗(yàn)。

表2中貨油與壓載系統(tǒng)檢查與測(cè)試項(xiàng)目包括：①維修保養(yǎng)記錄檢查：檢查液貨機(jī)械設(shè)備與管系的監(jiān)測(cè)記錄情況；②目視檢查：檢查貨油泵、洗艙泵、壓載泵等主要機(jī)械設(shè)備與管系的外觀總體情況；檢查隔熱層、泄漏和支撐固定情況；③功能測(cè)試：對(duì)貨油泵、洗艙泵、壓載泵及液貨管系等進(jìn)行功能測(cè)試檢驗(yàn)；④振動(dòng)測(cè)試：檢查貨油泵、洗艙泵、壓載泵等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的振動(dòng)測(cè)試情況。

表2中空氣壓縮機(jī)檢查與測(cè)試項(xiàng)目包括：①目視檢查：檢查空壓機(jī)是否存在漏氣現(xiàn)象及泄漏的程度；②功能測(cè)試：空壓機(jī)及其控制裝置是否存在不正常的運(yùn)行的功能驗(yàn)證，空壓機(jī)的自動(dòng)起動(dòng)功能驗(yàn)證；③振動(dòng)測(cè)試：檢查空壓機(jī)的振動(dòng)情況，用來判斷空壓機(jī)的磨損。

表2中惰氣系統(tǒng)檢查與測(cè)試項(xiàng)目包括：①目視檢查：檢查惰氣管系的監(jiān)測(cè)記錄情況，是否存在泄露現(xiàn)象及泄漏的程度；②功能測(cè)試：惰氣發(fā)生器和惰氣管系的功能檢查和驗(yàn)證。

表2中電氣設(shè)備檢查與測(cè)試項(xiàng)目包括：①目視檢查：在正常工作條件下檢查變壓器和主配電板的整體外觀情況；②功能測(cè)試：檢查配電板的可操作性，檢查變壓器在發(fā)電機(jī)為0～100%負(fù)荷下的功能驗(yàn)證試驗(yàn)。

由表2可知，對(duì)于待評(píng)估的設(shè)備，根據(jù)維修保養(yǎng)記錄檢查、目視檢查、功能測(cè)試、工作參數(shù)的測(cè)量、振動(dòng)測(cè)試和油樣分析等項(xiàng)目的打分結(jié)果，并考慮這些檢查項(xiàng)目在設(shè)備狀態(tài)評(píng)估中的所占權(quán)重比，得出該設(shè)備的總分φ，根據(jù)設(shè)備總分φ按表3中油船設(shè)備狀態(tài)具體的分值標(biāo)準(zhǔn)[11]，給出該設(shè)備的等級(jí)評(píng)估結(jié)果。

表3 油船設(shè)備狀態(tài)的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于舊油船改造FPSO項(xiàng)目中的主要設(shè)備，動(dòng)力系統(tǒng)和鍋爐的狀態(tài)評(píng)估應(yīng)至少為2級(jí)，可實(shí)現(xiàn)再利用；其他非主要設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估至少應(yīng)為3級(jí)，若評(píng)級(jí)為3級(jí)，還需綜合考慮設(shè)備維修成本因素，再?zèng)Q定該設(shè)備是否可再利用。若評(píng)級(jí)為4級(jí)，建議直接購置新設(shè)備。

結(jié)語

通過研究國(guó)外舊油船改造FPSO的工程案例，分析了油船改造FPSO項(xiàng)目中主要設(shè)備的可再利用性。基于船級(jí)社的規(guī)范和FPSO的設(shè)計(jì)功能需求，編制了油船設(shè)備的檢查與測(cè)試項(xiàng)目及各項(xiàng)目的所占權(quán)重比，并對(duì)油船上可再利用設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行了分析評(píng)估，從而形成一套舊油船上可再利用設(shè)備的快速評(píng)估方法。此設(shè)備評(píng)估方法具有一定實(shí)用價(jià)值，可為油船改造項(xiàng)目的決策提供參考。