某FPSO電儀一體化PDMS建模設計應用

某新建15萬t FPSO，位于某海域。項目包括船體部分、14個上部模塊、13個管廊、火炬臂和單點系泊系統(tǒng)，采用一體化建造方案。電儀專業(yè)焊接件主要包括電纜馬腳、電纜護管、托架支架、電儀訊設備支架等，定位焊接工作量較大。一體化安裝必須遵循結(jié)構(gòu)建造方案、吊裝運輸方案和總裝方案等，因項目單體多，施工環(huán)境復雜，各專業(yè)存在交叉作業(yè)，尤其電儀專業(yè)焊接件數(shù)量較大，整體達到3萬件，一體化工作困難顯而易見。為了解決此問題，本文分析了項目的特點及施工程序，通過PDMS設計，提高了一體化定位精度，縮短了一體化設計時間，高效地解決了項目電儀一體化的問題。

1 船體概況

船體主要包括：生活樓、貨油艙、吊機、單點塔和火炬臂等。某FPSO船體俯視示意圖如圖1所示。船體主要參數(shù)：總長，258.95 m；水線間長，251.35 m；型寬，48.90 m；型深，26.70 m；設計吃水，17.20 m；排水量，191 600 t；設計作業(yè)水深，429 m;設計壽命，30年，15年不進塢；原油艙容，不小于17.1萬m3；外輸方式，電動深井潛水泵，艉部串靠裝/卸油；設計環(huán)境條件，100年一遇生存海況，1年一遇作業(yè)海況(主要指海洋氣候條件)；船體結(jié)構(gòu)，雙殼雙底；主電站，2臺8 500 kW透平發(fā)電機和2臺7 600 kW原油主機電站；定員，100人，自持力21天；空船質(zhì)量，約5.1萬t，上部模塊凈質(zhì)量約9 000 t，操作質(zhì)量約1.3萬t。

圖1 某FPSO船體俯視示意圖

2 上部模塊

某FPSO上部模塊示意圖如圖2所示。卸貨區(qū)模塊，該模塊主要是裝卸貨物的區(qū)域；電氣間電源模塊，該模塊設置了3層電氣房間，包括主開關間、工作間、電池間，應急開關間、消防設備間、主變壓器間、電潛泵控制間及通風設備等；燃氣透平電站模塊1和模塊2，該模塊設備主要包括透平發(fā)電機橇、柴油增壓泵橇、潤滑油冷卻器、空氣壓縮機、空氣儲罐等；惰性氣體處理模塊，該模塊設備主要包括熱介質(zhì)鍋爐橇、惰性氣體發(fā)生器橇、氮氣發(fā)生器橇、熱介質(zhì)膨脹罐、熱介質(zhì)增壓泵等；熱站模塊，該模塊設備主要包括熱介質(zhì)鍋爐橇及輔助設備等；計量站模塊，該模塊設備主要包括原油計量橇、庫房、生產(chǎn)水增壓泵及濾器等；生產(chǎn)水處理模塊，該模塊設備主要包括生產(chǎn)水濾器、緊湊式氣浮橇、水力旋流器等；油處理模塊1、模塊2、模塊3，該模塊設備主要包括合格原油換熱器、一級/二級分離器、一級/二級加熱器、原油冷卻器(預留)、設備20-2段塞流捕集器、設備21-2段塞流捕集器、置換泵及濾器等；氣處理模塊，該模塊設備主要包括二級加熱器、燃料氣壓縮機橇、電站燃料氣壓縮機、鍋爐燃料氣罐、燃料氣滌氣罐、燃料氣后冷器、電站燃料氣罐等；液化氣儲罐模塊1和模塊2，該模塊設備主要包括換熱器、儲罐、塔器、壓縮機撬等。

3 單點系泊系統(tǒng)

某FPSO采用內(nèi)轉(zhuǎn)塔單點系泊系統(tǒng)。單點系泊系統(tǒng)船上部分主要指轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)，分為下轉(zhuǎn)塔、上轉(zhuǎn)塔、塔架。下轉(zhuǎn)塔含鏈盤、止鏈器、I型管路、下軸承、主軸承、公用系統(tǒng)等；上轉(zhuǎn)塔分多層甲板，主要有工藝管線、關斷閥門、收發(fā)球器、中壓電纜接線箱、低壓電纜接線箱、輸出終端、液壓動力源、滑環(huán)堆棧、絞車等提拉設備及其它輔助系統(tǒng)。塔架的作用是支撐船體，且為連接上轉(zhuǎn)塔與船體的通道。

圖2 某FPSO上部模塊示意圖

4 電儀一體化PDMS建模設計及應用

電儀一體化PDMS建模就是在建造過程中以某一甲板片為基礎，在不影響吊裝的前提下，將安裝在此甲板片的各專業(yè)支架、設備底座、護管、配管管線、電儀托架、結(jié)構(gòu)格柵、欄桿、塔樓等可安裝的附件進行焊接安裝，然后完成整體涂裝作業(yè)，再用專用小車運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，直接把各部分甲板片吊裝焊接為一個整體，達到提高施工效率的目的。

電儀一體化PDMS建模，前期需要完成精細化設計，提供支架精確定位圖，電儀一體化PDMS建模是最關鍵一步。在沒有使用電儀一體化PDMS建模以前主要是核對結(jié)構(gòu)圖紙，查看甲板片預制方案、吊裝運輸方案和總裝方案，核實哪些區(qū)域不能安裝電儀支架。此項目利用電儀一體化PDMS建模，直接在數(shù)據(jù)庫抽取碰撞檢查表。碰撞檢查表主要是把小車區(qū)域、運輸墊墩、倒運墊墩、臨時墊墩、臨時支撐等建到模型里占位，進行碰撞檢查。所有的碰撞形成一個表格，表格內(nèi)容主要包括支架或設備位號，碰撞設備等。根據(jù)碰撞檢查表，可以把沒碰撞的所有支架預舾裝，把小車區(qū)域和臨時墊墩碰撞的所有支架預安裝，其他所有支架總裝。電儀一體化PDMS建模工藝流程示意圖見圖3。

圖3 電儀一體化PDMS建模工藝流程示意圖

電儀一體化PDMS建模的優(yōu)點：焊接件定位精確，提高現(xiàn)場一體化安裝率，尤其是電纜馬腳；按照結(jié)構(gòu)方案建模，抽取碰撞檢查表，節(jié)省大量的查閱設計圖紙的時間。