FPSO改裝項目永久檢驗通道的設置研究

周 偉，侍紅南

(1.大連中遠海運重工有限公司，遼寧 大連 116113；2.中國松遼船廠，遼寧 大連 116001)

在浮式生產儲油船(Floating Production Storage and Offloading，簡稱FPSO)國際改裝市場上，絕大多數的工程公司(運營商)都會選擇船齡在20年左右的，即將被航運公司淘汰的油船作為母船。這樣的油船盡管船齡較大，但其結構形式成熟，外板及甲板狀態良好，可以作為FPSO的船體而不做過多的修改。這些船舶通常是在2005年以前建造完工的，并不需要滿足永久檢驗通道(Permanent Means of Access，簡稱PMA)的設置要求，而且也沒有考慮過改裝預留。

目前，PMA的布置和設計是以國際海事組織海事安全委員會MSC.158(78)的條文為指導，僅針對油船和散貨船，對FPSO并沒有明確要求[1]。改裝后的FPSO將繼續在油田服役至少20年而不進塢，船體結構的設計、檢驗、維護和保障就成為了船東和船級社同時關注的問題之一。在油輪改裝FPSO的過程中，壓載艙和貨艙會根據功能性需求修改為生產水艙、不合格艙(OFF-SPEC)等艙室；而且原本的大艙室可能會被分割成新的小艙室。因此新的艙室是否需要設置PMA，以及如何設置PMA就成為了在設計時需要考慮的問題。

1 FPSO設置PMA的必要性分析

FPSO在分類上屬于海洋工程，在國際上既不被定義為船，也不被定義為鉆井設施，因此，包括國際海上人命安全公約(SOLAS)、國際防止船舶造成污染公約(MARPOL)等國際公約以及海上移動式鉆井平臺構造和設備規則(MODU CODE)都不適用于FPSO，FPSO在設計和建造時只能參考或借鑒船舶法規和MODU的部分內容。盡管業主都會在技術規格書中將上述規范明確列出，但是，在實際建造過程中，FPSO并不會與船舶一樣完全滿足這些規范規則，否則整艘FPSO的設計建造將會無比的艱難和復雜。但是，如何界定規范規則中的要求哪些必須滿足，哪些無需滿足，或者滿足不同規范規則中的低要求還是高要求，這些不僅困擾著改裝廠，也同時困擾著業主。因此，FPSO改裝在很大程度上需要依賴船級社作為第三方檢驗機構所提出的檢驗要求，從而進行設計和建造。

其中SOLAS對于通道設置布置的要求是：在船舶整個壽命期，每一處所均應設置通道，以供主管機關、船舶公司以及船上人員和其他人員必要時對船舶結構進行全面檢查、近觀檢查和厚度測量。MODU的要求則是：平臺內的每一處所都應設置至少一個PMA，以便在平臺整個壽命期間，主管機關、公司和平臺人員及其他有關人員能夠對平臺結構進行必要的總體檢查、近觀檢查和厚度測量[2]。

而在MSC.134(76)中則對PMA的實施條件和日期做出了具體要求：2005年1月1日之后建造的20 000總噸及以上散貨船、500總噸及以上油輪，統一設置固定式檢驗通道。1994年10月1日—2005年1月1日之間建造的油輪，按照MSC.27(61)要求實施。SOLAS公約僅對新建造的船舶具有強制性，而在2005年1月1日之前建造的船舶則無需再進行改裝從而滿足PMA要求[3]。

FPSO改裝船，在一定程度上可以算是一艘新船，因為無論它的功能還是它的部分結構都已經進行了更改，甚至包括它的部分艙室，并且重新獲得了船級社的認可；但是它自身又是一條舊的船舶，無需按照新的法規進行修改設計。

FPSO改裝船通常修改的艙室包括左右舷壓載艙和中部貨艙；壓載艙會根據實際要求分割成新的小艙室，中部的貨艙也會根據需要分割成諸如生產水艙、OFF-SPEC艙等；這些修改后的艙室就是原船的新艙室。如果將SOLAS修正案MSC.134(76)(以下簡稱《規則》)以及MSC.158(78)(以下簡稱《規范》)看作單獨對于艙室的強制要求，那么新的艙室可以視為油輪的貨艙和壓載艙，可以參照PMA設置要求進行設計和布置，來滿足未來結構檢驗的需求，這種需求是來自于運營商以及船級社。而原有的艙內結構經歷了20年左右的實踐檢驗，出現問題的概率并不大，而且也擁有比較成熟的結構檢驗方式，因此運營商以及船級社也都默認了原有的結構檢驗方式。但是，如果所有的新艙室都按照PMA要求來進行設計和布置，不僅增加成本，而且布置更為復雜，本來艙內所需要布置的設備、梯道等已經占據了大部分空間，再增加結構檢驗通道(盡管檢驗通道可以和艙室出入通道復合設計，但是還有部分需要獨立設計布置)將會使得艙內極難通行，設備維修等也不易進行。因此，考慮到業主、運營商以及船級社對于結構檢驗的需求，就需要四方協同設計，尋求滿意的解決方案。

2 PMA在貨艙的布置設計

如圖1所示，原船的NO.3左貨油艙新加一道艙壁，從而被平均分割成2個艙，一半還是NO.3左貨油艙，另一半則是生產水艙；原船的NO.2左貨油艙新加了一道艙壁，從而被平均分割成2個艙，一半是廢油艙(OFF-SPEC OIL TANK)，另一半是廢水艙(OFF-SPEC WATER TANK)。

新加的橫艙壁與原船橫艙壁結構形式一致，通道布置也與原船的走向一致，新的艙室位于邊艙，兩道縱艙壁都是光滑表面，骨材均位于艙壁反向，見圖2。而原船在設計時對于結構檢驗就有了一定的考慮，增加了連續的縱向通道用以檢查骨材與艙壁的腐蝕或應力集中問題。因此，就無需再考慮設置縱向的結構檢驗通道。《規范》中要求高為6 m及以上包含內部構件的貨油艙應在扶強材表面距離甲板下面1.6～3.0 m的每一橫艙壁處設置PMA；新加的橫艙壁也只有最上層的高度超過了6 m，且骨材朝向艙內，因此,只需要在最上層增加一條橫向的連續通道，既可滿足檢驗通道要求，又能夠作為艙室的通行通道。這樣的通道設計起來非常簡單，只需要借助骨材端面設置斜撐和平臺橫撐即可。

圖1 改裝后艙容局部布置圖

圖2 新加橫艙壁

3 PMA在壓載艙的布置設計

研究船型在改裝時，不僅需要考慮壓載功能，還需要考慮左舷作為立管系統的結構加強功能，因此，將原本的5個壓載艙重新劃分為9個壓載艙；艙內各層高度也僅有最上面一層超過了6 m，而原船將距離甲板2.415 m處的延伸自艏至艉的縱桁材作為PMA。因此，無需再重新設計結構檢驗通道。

而從船底至上部折角點的垂直距離為8.5 m，結構檢驗通道《規范》中要求可以有2種設置方式：①在距離底邊艙艙頂以下1.6～3.0 m的范圍內設置一條縱向連續的永久通道，設置在縱向永久通道上的強框架處的擴展平臺可用作通往結構臨界區域的通道。②在環肋凈開口頂部以下至少1.2 m處設置縱向連續永久通道，可允許使用移動通道設備來到達結構臨界區域[4]。

FPSO改裝船在設計時，更多是依靠原有結構來滿足設計要求，并不能隨意的增加、修改原有結構，而且所有的設計必須考慮最簡便施工和最低廉成本；因此本船折角點以下的結構檢驗通道在設計時考慮了3種不同的方案。首先就是在距離底邊艙艙頂以下1.6～3.0 m的范圍內考慮設置一條縱向連續的永久通道；本船在設計時，為滿足立管系統的強度要求而設置的側向加強，呈橫框架式布置在每個肋位上，并且新加的橫向框架以及原有框架上不允許新開人孔以滿足強度要求，因此每4道橫框架就組成了一個獨立的封閉空間，如果按照《規范》建議的第1種建議進行設計，由于橫框架上不允許開人孔，那么每個橫框架都需要設置2條直梯上下通行，顯然是不合理的。若按《規范》給出的第2種建議進行設計，在環肋凈開口處設計一條連續的通道，并且在通道兩端都增加直梯，也就是在每4道橫框架所組成的獨立空間內連續，且設置2個直梯；全船需要設置13個獨立的通道平臺和26個直梯，設計復雜且將增大空船重量，船檢人員在進行結構檢驗時，攀爬費時費力，并且增大了設計和建造成本。2種設計方案盡管都可以滿足公約要求，但是設計復雜，成本高昂，并不是合理的設計方案，因此需要尋找可以降低成本且設計簡便的方案。

由于在設計之初，全船即采用三維建模軟件AVEVA MARINE進行了模型復原，因此在設計時，可以很方便的在模型中查找出可以利用的船體結構；在原船舷側距離底邊艙艙頂以下1.6～3.0 m的位置上，正好有一道T型縱桁貫穿整船，寬度為1.0 m，即便設置欄桿之后也可以滿足永久檢驗通道的寬度要求。因此第3種設計方案就是在每2個橫向框架之間(距基線5 670 mm)的T型縱桁外圍增加欄桿，再從艙底增加一個直梯通到此T型縱桁上，而在有艙內通道的位置上增加平臺通向此T型縱桁，這樣的設計無需設置單獨的通道平臺，減少了設計難度，并降低了生產建造成本，第3種設計方案見圖3。

圖3 第3種設計方案

盡管此方案已經比較優化了，但是在實際設計過程中，由于三維建模軟件的先期建模性和設計導向性，又發現在底邊艙艙頂甲板上，每2個肋位之間靠近舷側的位置存在原船設計的減輕人孔，如果設計直梯從此人孔下到(距基線5 670 mm)T型縱桁上只需要1 830 mm，比第三種設計方案更加簡便，設計建造成本也更低。

4 結束語

《規范》與《規則》對于FPSO改裝項目的PMA設置的要求并不明確，PMA的設計通常依賴于運營商以及船級社的審圖要求；從經驗設計上，FPSO改裝項目中新的艙室，尤其是經過重大改裝的艙室，其結構形式有較大的改變，船體結構受力也有較大的變化，通常是需要設計PMA，以便在FPSO不進塢的全生命周期內能夠進行有效的結構檢驗。

FPSO改裝項目設置PMA的方式與其他船舶相似，但其艙內的設備較多，結構復雜，設計PMA時不應拘泥于《規范》《規則》給出的設計指導，而是以此為依據，具體問題具體分析，找到最經濟合理的設計方案。

另外，以全三維數字化設計進行先導性建模，可以在設計初期就將PMA融入整體的設計之中，在先期模型階段就形成了詳細設計與生產設計無縫對接，詳細設計階段即采用全三維數字化設計，能夠更直觀的選取最經濟合理的設計方案，降低設計建造成本。