FPSO海水提升泵隔水套工裝設(shè)計(jì)研究

王德旭，景維文

（大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

由于船廠硬件設(shè)施限制，在船舶建造或改裝過程中會(huì)出現(xiàn)無法進(jìn)塢、需要焊接的位置位于水下的情況。隔水套類工裝可將水下需要施工的區(qū)域進(jìn)行包裹，形成無水空間，以解決水下合攏、焊接及涂裝的問題[1]。與普通隔水套相比，F(xiàn)PSO海水提升泵隔水套由于受海水提升管及船舶舭龍骨的影響，干涉了隔水套的安裝及拆除空間。另外，由于安裝焊接位置船體存在線型，使該隔水套的設(shè)計(jì)難度較高。

1 研究背景

“MV26輪”是公司承接的由VLCC改裝FPSO項(xiàng)目，在改裝過程中船舶舷外需新增海水提升泵工程。該輪的海水提升泵包括5根直徑為1 332 mm且與船舶外板垂直的海水提升管及其相關(guān)支撐結(jié)構(gòu)。海水提升泵的支撐結(jié)構(gòu)突出舷外約2 600 mm，由于浮船塢寬度限制，海水提升泵無法在塢內(nèi)完成安裝。在海水提升泵的安裝位置，約有5 200 mm的結(jié)構(gòu)在水線以下，且與外板接觸區(qū)域需要焊接。按照以往做法需租用其他船廠大型船塢，使船舶在進(jìn)塢后才能完成海水提升泵水線以下部分的焊接和油漆作業(yè)[2]，大大增加了施工成本。

為降低工程成本，減少安裝工期，依據(jù)“MV26輪”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)海水提升泵碼頭安裝的專用隔水套，可以滿足船舶在不進(jìn)塢的情況下，完成水下結(jié)構(gòu)的安裝、焊接、油漆等作業(yè)。

2 隔水套設(shè)計(jì)及安裝方法

“MV26”輪海水提升泵水下部分在其安裝位置距離船舶舭龍骨僅有600 mm左右的距離。與普通隔水套相比，海水提升泵專用隔水套由于受到船舶舭龍骨的影響，嚴(yán)重干涉了隔水套的安裝及拆除空間，對其安裝及拆除影響較大。隔水套在安裝及使用時(shí)，由于自身尺寸較大，因而受到水壓及涌浪對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及密封性影響非常大。這些因素都增加了隔水套的設(shè)計(jì)難度。

設(shè)計(jì)隔水套時(shí)，首先根據(jù)海水提升泵的外形尺寸，確定隔水套的外形尺寸為3 200 mm×6 200 mm×17 230 mm。由于舭龍骨的影響，隔水套結(jié)構(gòu)不能與船舶底板相連，因此隔水套只能在舭龍骨前將結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行提升，使之與船舶外板連接，如圖1所示。

圖1 隔水套使用橫剖面

為限制隔水套的上下移動(dòng)，在船舶外板上安裝限位卡板及拉拽吊耳，當(dāng)隔水套到位后可使用手拉葫蘆將隔水套拉緊。在隔水套與船舶外板接觸區(qū)域安裝橡膠條，當(dāng)手拉葫蘆拉緊時(shí)，隔水套擠壓橡膠條[3]，便形成水密封堵，保證隔水套水密。利用排水泵將水套內(nèi)的水排除后，便形成水密空間，可進(jìn)行焊接、油漆等作業(yè)。由于隔水套吃水較深，且受涌浪沖擊，需要利用有限元軟件對其強(qiáng)度進(jìn)行分析，以保證了隔水套在使用時(shí)的安全。為保證隔水套的順利安裝及拆除，需使用三維仿真技術(shù)對整個(gè)安裝、拆除過程進(jìn)行仿真模擬，如圖2所示，這樣便保證了施工的順利進(jìn)行。

圖2 隔水套使用過程三維模擬

隔水套的實(shí)際使用流程如下：

1）在“MV26”輪進(jìn)塢階段，預(yù)先在船體外板水套安裝區(qū)域增加5枚限位卡板及6枚10 t鎖緊吊耳，4枚20 t鎖緊吊耳，卡板為水套的限位裝置，吊耳為水套安裝時(shí)的拉拽生根點(diǎn)。海水提升泵區(qū)域新安裝的卡板及鎖緊吊耳由于無法拆除將永久保留在船體外板上。

2）將隔水套吊運(yùn)至海水提升泵安裝處，由于隔水套浮力較大，需向隔水套中注水使其下沉。當(dāng)隔水套吃水達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，再將隔水套拉攏，見圖3。

圖3 隔水套實(shí)際使用示意圖

3）將隔水套安裝到位，隔水套內(nèi)需留有2 m左右壓載水，以保證水套平穩(wěn)，再吊運(yùn)安裝海水提升泵。

4）FPSO母船右舷停靠碼頭安裝海水提升泵管，利用隔水套將海水提升泵與船體連接結(jié)構(gòu)的水下部分包裹上，使施工位置處于無水環(huán)境中，便可進(jìn)行海水提升管的安裝。

5）海水提升泵安裝結(jié)束后，需拆除隔水套工裝。首先將隔水套使用吊車輔助帶力，并將隔水套內(nèi)手拉葫蘆撤離，再向隔水套內(nèi)打水，使其緩慢下沉。隔水套在拆除過程中，需要潛水員在水下觀察并指揮，防止隔水套碰撞舭龍骨、海水提升管等原船結(jié)構(gòu)。

6）吊運(yùn)隔水套的鋼絲繩下端預(yù)定位置使用油漆做標(biāo)線，當(dāng)鋼絲繩在完全受力狀態(tài)下下沉至標(biāo)線處，便可向外撤出水套。

3 結(jié)論

從“MV26”輪海水提升泵安裝時(shí)的使用情況來看，該工裝效果顯著。使用隔水套保證了海水提升泵水線以下結(jié)構(gòu)處于無水的狀態(tài)，大大提高了工人施工的安全性與便利性；使用隔水套后，海水提升泵在碼頭便可進(jìn)行安裝，省去了公司再次租用大型浮船塢的費(fèi)用，減少拖航及進(jìn)塢時(shí)間，縮短船舶改裝周期。海水提升泵專用隔水套的成功應(yīng)用，給隔水套的設(shè)計(jì)提供了一種新的思路，為后續(xù) FPSO改裝中的類似工程提供了很好的借鑒。