FPSO海水提升泵隔水套工装设计研究

王德旭，景维文

（大连中远海运重工有限公司，辽宁大连 116113）

0 引言

由于船厂硬件设施限制，在船舶建造或改装过程中会出现无法进坞、需要焊接的位置位于水下的情况。隔水套类工装可将水下需要施工的区域进行包裹，形成无水空间，以解决水下合拢、焊接及涂装的问题[1]。与普通隔水套相比，FPSO海水提升泵隔水套由于受海水提升管及船舶舭龙骨的影响，干涉了隔水套的安装及拆除空间。另外，由于安装焊接位置船体存在线型，使该隔水套的设计难度较高。

1 研究背景

“MV26轮”是公司承接的由VLCC改装FPSO项目，在改装过程中船舶舷外需新增海水提升泵工程。该轮的海水提升泵包括5根直径为1 332 mm且与船舶外板垂直的海水提升管及其相关支撑结构。海水提升泵的支撑结构突出舷外约2 600 mm，由于浮船坞宽度限制，海水提升泵无法在坞内完成安装。在海水提升泵的安装位置，约有5 200 mm的结构在水线以下，且与外板接触区域需要焊接。按照以往做法需租用其他船厂大型船坞，使船舶在进坞后才能完成海水提升泵水线以下部分的焊接和油漆作业[2]，大大增加了施工成本。

为降低工程成本，减少安装工期，依据“MV26轮”的结构特点，设计海水提升泵码头安装的专用隔水套，可以满足船舶在不进坞的情况下，完成水下结构的安装、焊接、油漆等作业。

2 隔水套设计及安装方法

“MV26”轮海水提升泵水下部分在其安装位置距离船舶舭龙骨仅有600 mm左右的距离。与普通隔水套相比，海水提升泵专用隔水套由于受到船舶舭龙骨的影响，严重干涉了隔水套的安装及拆除空间，对其安装及拆除影响较大。隔水套在安装及使用时，由于自身尺寸较大，因而受到水压及涌浪对结构强度及密封性影响非常大。这些因素都增加了隔水套的设计难度。

设计隔水套时，首先根据海水提升泵的外形尺寸，确定隔水套的外形尺寸为3 200 mm×6 200 mm×17 230 mm。由于舭龙骨的影响，隔水套结构不能与船舶底板相连，因此隔水套只能在舭龙骨前将结构形式进行提升，使之与船舶外板连接，如图1所示。

图1 隔水套使用横剖面

为限制隔水套的上下移动，在船舶外板上安装限位卡板及拉拽吊耳，当隔水套到位后可使用手拉葫芦将隔水套拉紧。在隔水套与船舶外板接触区域安装橡胶条，当手拉葫芦拉紧时，隔水套挤压橡胶条[3]，便形成水密封堵，保证隔水套水密。利用排水泵将水套内的水排除后，便形成水密空间，可进行焊接、油漆等作业。由于隔水套吃水较深，且受涌浪冲击，需要利用有限元软件对其强度进行分析，以保证了隔水套在使用时的安全。为保证隔水套的顺利安装及拆除，需使用三维仿真技术对整个安装、拆除过程进行仿真模拟，如图2所示，这样便保证了施工的顺利进行。

图2 隔水套使用过程三维模拟

隔水套的实际使用流程如下：

1）在“MV26”轮进坞阶段，预先在船体外板水套安装区域增加5枚限位卡板及6枚10 t锁紧吊耳，4枚20 t锁紧吊耳，卡板为水套的限位装置，吊耳为水套安装时的拉拽生根点。海水提升泵区域新安装的卡板及锁紧吊耳由于无法拆除将永久保留在船体外板上。

2）将隔水套吊运至海水提升泵安装处，由于隔水套浮力较大，需向隔水套中注水使其下沉。当隔水套吃水达到设计值时，再将隔水套拉拢，见图3。

图3 隔水套实际使用示意图

3）将隔水套安装到位，隔水套内需留有2 m左右压载水，以保证水套平稳，再吊运安装海水提升泵。

4）FPSO母船右舷停靠码头安装海水提升泵管，利用隔水套将海水提升泵与船体连接结构的水下部分包裹上，使施工位置处于无水环境中，便可进行海水提升管的安装。

5）海水提升泵安装结束后，需拆除隔水套工装。首先将隔水套使用吊车辅助带力，并将隔水套内手拉葫芦撤离，再向隔水套内打水，使其缓慢下沉。隔水套在拆除过程中，需要潜水员在水下观察并指挥，防止隔水套碰撞舭龙骨、海水提升管等原船结构。

6）吊运隔水套的钢丝绳下端预定位置使用油漆做标线，当钢丝绳在完全受力状态下下沉至标线处，便可向外撤出水套。

3 结论

从“MV26”轮海水提升泵安装时的使用情况来看，该工装效果显著。使用隔水套保证了海水提升泵水线以下结构处于无水的状态，大大提高了工人施工的安全性与便利性；使用隔水套后，海水提升泵在码头便可进行安装，省去了公司再次租用大型浮船坞的费用，减少拖航及进坞时间，缩短船舶改装周期。海水提升泵专用隔水套的成功应用，给隔水套的设计提供了一种新的思路，为后续 FPSO改装中的类似工程提供了很好的借鉴。