上部模块结构设计及建造技术研究(2)
2.2 结构型式及结构规划
模块结构型式需满足设备总体布置的要求,以适应建造场地吊装设施的能力,减少模块在船体甲板上建造工作量,缩短建造周期,有效地降低模块结构的材料费用,达到工程目的整体要求。新建的FPSO 一般规划为单层甲板结构方案,而利用旧油轮改装的FPSO 则多采用多层甲板+桁架式的方案,有效地利用了上甲板的空间,利用该空间合理地布置各种管线;在有限面积上设置数量多达5 层的甲板,布置了一整套原油处理系统设备,空间有效地得到利用。
上部结构模块规划以建立空间框架结构简捷的传力途径为目的,在模块和船体之间寻找契合点,有规律性地进行甲板结构规划是结构设计的基本原则。上部模块结构主梁的布置与模块支撑立柱定位和主甲板肋位要相结合。
2.3 模块支撑架与船体甲板连接支点的设计
船体梁受到重力、浮力和波浪力的共同作用下,会产生总纵弯曲变形,即会出现中垂和中拱2 种情况。当模块的支腿与船甲板为固定连接时,连接点随着甲板变形而改变位置,模块结构发生强迫变形。船体的刚度远远大于模块结构的刚度,故模块结构只能被迫随之发生变形,这将会危及模块结构强度甚至船体结构局部强度。因此,在设计模块的支点、模块与船体的连接形式时,需充分考虑船体梁变形的问题。为避免船体梁变形的影响,FPSO 上部模块在划分时,尽量缩短模块沿船长方向上的长度(最长37.6 m),纵向上设4 根分别立在强肋位框架的支撑立柱,这4 根立柱中间两根之间距离相对较近,受船体梁变形影响较小,故而采用全向固定支墩,两端立柱侧采用约束船宽以及高度方向的部分固定支墩,使其可在纵向上发生可控的弹性变形。
2.4 上部模块建造技术方案
决定FPSO 上部模块建造方案时,一般可从3 个方面进行综合考虑:可行性、合理性、先进性等,这样才能使得产品的设计成本、建造周期、建造质量达到很好的协调,对于多个模块同时建造的来说,材料成本控制尤为重要。由于各个上部模块的材料规格较类似,必须对每个模块精细策化和统筹排版,以提高材料利用率。
制定可行的施工工艺是保证建造周期,产品质量的前提。施工工艺的确定是建造工作的重要环节:针对上部模块的施工特点,应尽量使得各模块工艺基本相同,对提高工人技术熟练程度和保证施工准确性有很大益处。上部模块结构大都是单层和多层甲板、局部甲板形式;不同之处为立柱支点数量不一致、甲板覆盖形式不一致等,这些都是影响制定结构施工工艺的因素,在综合考虑这些因素后,求同存异,制定统一的总体施工工艺,并加以细化,以满足不同的上部模块建造需要[3]。
控制吊装变形的措施有,安装临时加强结构、增加吊车或吊点、使用吊装框架。设计制作出一套吊装框架,便可以重复利用与翻身及吊装大部分甲板片,这样在保证建造质量的同时,又很好地控制了施工成本。
3 结语
FPSO 海洋产业在浮式生产储卸装置设计和建造领域的国际市场声誉和知名度都有重要意义,也对我国掌握关键的海工装备技术,总结积累了多年的设计和建造经验,完善和优化FPSO 上部模块的结构规划设计,为日后进行相应的FPSO改造乃至新建项目的上部模块设计积累了设计经验。
[1]胡性涛,白洋.FPSO 上部模块结构的批量建造方法[C]//中国造船,2007:201-203.
[2]廖红琴.FPSO 上部模块结构设计[C]//中国造船,2008:244-250.
[3]迟少艳,赵耕贤.FPSO 模块支墩结构形式与设计原则[J].船舶与海洋工程,2014,(04):24-27.
文章来源:《海洋工程》 网址: http://www.hygczz.cn/qikandaodu/2021/0223/552.html
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