单点系泊系统旋转试验工艺

赵鑫磊

(海洋石油工程(青岛)有限公司，山东 青岛 266520)

流花16-2 FPSO是迄今为止中国海油应用水深较深、系统复杂、结构庞大的FPSO，其单点系泊系统也是管缆悬挂数量较多、复杂程度较高的单点系泊系统[1]。该单点系泊系统与船体结构采用集成一体的形式，是单轴承支撑的不可解脱式内转塔单点系泊系统[2]。

单点系泊系统对尺寸精度控制要求很高，旋转试验是实现精度控制工作的重要环节，主要用于核查单点系泊系统放入船体月池区域之后，整个旋转过程中，下塔体各层结构与月池之间是否有干涉碰撞，验证滑环、轴承等关键设备支撑的预制、机加工以及设备安装后的水平度和同心度是否满足单点系泊系统交付要求。只有旋转试验结果满足要求，单点系泊系统的建造质量才有保障。

1 旋转试验概况

流花16-2 FPSO单点系泊系统分下塔体、管汇平台和塔架3个模块进行建造，3个模块建造完成后，按照下塔体、管汇平台、塔架的顺序依次集成到FPSO船体的月池之中，最后安装滑环到塔架内部，所有集成工作均在建造场地船坞进行。

图1为单点系泊系统组成示意图，从图1中可以了解，单点系泊系统结构的各个组成部分和轴承、滑环等关键设备布置。在做旋转试验时，要明确区分单点系泊的固定部分和旋转部分，这与海上生产作业时不同，FPSO船体、轴承支撑结构、轴承外圈、塔架、滑环外圈在试验时处于固定状态，锚链盘、轴承内圈、中塔体、管汇平台、滑环内圈在试验时处于旋转状态。

图1 单点系泊系统组成示意图

在单点系泊系统管汇平台与船体月池区域之间有一套限位系统，图2为限位系统布置示意图，该限位系统由均布于月池壁的8套限位器和管汇平台沿整个圆周方向的限位跑道组合而成，限位器与限位跑道之间的间隙有公差要求，需要进行严格的尺寸控制，通过限位器里的销轴伸缩来保证该间隙值，这也是旋转试验时需要进行测量调整的。

图2 限位系统布置示意图

旋转试验主要包括2项工作内容，旋转作业的液压工具的操作和相应的尺寸测量工作。旋转试验用到的液压工具主要包括液压动力单元和顶推千斤顶，液压工具需提前放置于下塔体的轴承支撑结构里，当进行旋转试验时，顶推千斤顶依次与中塔体上的12个吊耳连接，通过液压油缸的伸缩实现单点的旋转。图3为旋转试验液压工具布置。

图3 旋转试验液压工具布置

每次旋转试验都要进行尺寸测量工作，以核查各个位置的尺寸精度是否满足要求。尺寸测量工具主要包括千分尺、千分表、游标卡尺、塞尺、全站仪等。旋转试验时的碰撞检查工作特别重要，需要提前编制全面的碰撞检查项清单，在每次旋转试验前及试验过程中都要逐层逐项检查旋转部分与固定部分之间所有可能发生碰撞的杆件。旋转试验前要移除接地电缆，禁止人员随便进入试验区域，禁止焊接作业，直到重新接地。试验时要做好对电缆和液压软管的保护工作。

2 旋转试验流程

流花16-2 FPSO单点系泊系统共进行了4次旋转试验，每次旋转试验时，在试验开始和整个旋转过程中，单点系泊系统每旋转一定角度，要读取千斤顶上的压强值，以计算起始和运行力矩，以下对每次旋转试验的流程进行介绍。

2.1 第1次旋转试验

第1次旋转试验时，下塔体已经吊装进入船体月池内，轴承支撑结构和月池间的集成板焊接完成，旋转试验前要在轴承水平面进行角度标记，以便负责旋转千斤顶的施工人员每间隔一定角度进行启动停止操作。本次旋转试验用于检查整个下塔体能否顺利旋转，调整下塔体的方位，使其0°线与FPSO船体的0°线重合，核查轴承是否水平，测量轴承内外圈之间的间隙。

2.2 第2次旋转试验

第2次旋转试验时，管汇平台已经集成，并与下塔体焊接，上部的限位器已经安装，与限位器的箱体点焊，并且限位器销轴处在回缩位置。本次旋转试验有2项主要的尺寸测量工作，其中一项是测量限位跑道与限位器箱体之间的间隙，以根据测量结果对限位系统进行调整，图4为限位跑道与限位器箱体之间的间隙示意图。

图4 限位跑道与限位器箱体之间的间隙示意图

该次旋转试验还需对滑环底座进行相关测量，以确定滑环底座机加工的基准点，定位并安装专用的机加工设备，为此需要安装临时结构,用来放置尺寸测量工具。图5为滑环底座示意图。为减小温度变化等天气因素对尺寸测量结果的影响，该次旋转试验应在夜间进行，并实时监测风速。

图5 滑环底座示意图

2.3 第3次旋转试验

完成第2次旋转试验后，进行滑环底座的机加工，第3次旋转试验的尺寸测量工作是对第2次旋转试验的重复验证，测量限位跑道与限位器箱体之间的间隙，核查滑环底座的同心度是否满足要求，检查滑环底座是否水平，确保机加工后的公差满足精度要求。

2.4 第4次旋转试验

第4次旋转试验即最后一次旋转试验，在10个滑环单元全部安装完成之后进行，该次旋转试验也是对单点系泊系统完工状态的验证，需要核查完工状态下单点系泊系统的固定部分和旋转部分之间是否存在干涉碰撞，确保整个单点系泊系统可以自由旋转。本次旋转试验需要测量限位跑道与限位器销轴之间的间隙，并根据测量结果调整销轴的伸缩量。测量滑环单元驱动臂的位移以验证驱动臂的安装精度满足要求。选取轴承水平面为基准，使用全站仪测量最上方滑环单元顶部中心的运动轨迹。图6为滑环顶部中心示意图。

图6 滑环顶部中心示意图

单点系泊系统的各层甲板与相应邻近的船体结构之间在旋转试验时，也需要进行尺寸测量工作。具体包括测量单点系泊系统动力电缆甲板层与同层高的船体小平台之间的间隙、测量单点系泊系统紧急关断阀甲板层与船体风雨围堰之间的间隙，这些测量工作可以在以上每次旋转试验时同步进行。

3 结束语

旋转试验是单点系泊系统建造时的一项重要试验，试验次数多，要求严格，与整体建造进度和建造质量密切相关。该试验对单点系泊系统的完工状态和交付质量有重要影响，本文基于在建的流花16-2 FPSO单点系泊系统，全面阐述了各次旋转试验的具体技术要求，可为今后单点系泊系统的旋转试验工作提供借鉴。