海工圆筒形FPSO 生活区暖通专业施工浅析

侯丁丁 张 雪 郑纯亮 刘 飞

（海洋石油工程（青岛）有限公司，青岛 266520）

近几年，人们逐渐将目光转向海洋，使得海洋石油开采快速发展。目前，海洋石油开采可以分为近海开采和深海开采两种。深海油气资源开发所采用的技术方案中，比较成熟的是浮式储油卸油装置（Floating Production Storing Offloading，FPSO）生产储油平台[1]。目前，各个海洋石油大国采用较多的FPSO 形式为常规的船型，而针对不同海域的施工环境和特点，还可采用圆筒型FPSO 作为设计方案。圆筒型FPSO 的主要特点是稳定性好、甲板载荷能力强、在相同的油气处理能力下储存空间更多。此外，相较于船型FPSO，圆筒型FPSO 的结构紧凑，体积更小，建造成本低[2]。因此，在英国北海以及中国的南海等施工环境恶劣的海域，圆筒型FPSO 是比较合理的方案。然而，为了解决稳定性、结构紧凑和空间受限的问题，圆筒型FPSO 的整体高度存在一定的限制[3]。生活区不同于常规的功能和工艺模块，处于FPSO 的位置都是独立的区域，因此生活楼的高度和重量对于整个圆筒型FPSO 的稳定性具有重要影响。为了保持FPSO 的稳定性，必须降低生活楼的整体高度和重量，造成了生活区施工的困难。

考虑到生活区的高度受限，生活区各个专业合理的施工顺序对于后续的施工将产生重要影响。暖通专业作为生活区单元的供风和送风主要专业，风管、风机尺寸较大，施工工序要求严格，属于生活楼施工工序的前期施工阶段，因此其施工合理性将对后续生活楼整体的施工具有重要影响[4]。通过介绍圆筒型FPSO 暖通专业的施工范围、特点、施工工艺、施工困难及解决方案等，可为后续圆筒型FPSO 平台生活区暖通专业的设计和建造提供参考。

1 暖通专业施工范围

暖通专业的施工大致可分为以下几类。首先，暖通专业预制件的安装，主要包括暖通预制的支架、空调底座等。其次，暖通设备类的安装，主要包括风机、防火风闸、止逆风闸、平衡风闸、消音器、加湿器、加热器以及通风栅等。再次，风管的安装。根据风管的规格，它可以分为矩形风管和螺旋形风管。根据是否保温的特性，它可以分为铠装风管和常规风管。最后，冷凝水管安装和后续的气密试验，且气密试验完成后需进行冷凝水管的保温。完成上述施工之后，需要进行风管的气密试验，然后随着舾装专业各个房间和区域的整体性释放，完成布风器和通风栅的安装。在施工过程中，伴随着施工辅助材料的安装，如螺栓螺母、密封胶、接地线、特氟龙垫片以及铝箔胶带等。在上述施工中，预制件的安装、风机的安装、穿舱件和防火风闸的安装，在暖通专业施工中尤为重要。

2 暖通专业的施工工序

对于暖通专业在整个生活区各个专业的施工顺序而言，一般在结构及其他专业的热工作业完成以及暖通顶部的防火和保温棉的安装完成后，可以开始暖通专业的施工，否则暖通专业一旦完成安装，考虑到暖通专业的尺寸较大，后续施工的空间将异常狭窄，无法安装保温棉[5]。同时，如果其他专业如管线和电仪专业先完成，那么会对风管设备及风管的倒运安装造成极大困难，见图1。

对于施工区域异常狭小的施工位置，针对需要风管法兰保温的情况，在完成风管安装的同时预留后续风管法兰保温的路径，否则后续专业的施工将导致无法保温法兰。上述原则是一般性原则，对于部分区域，如果风管的顶部还有其他专业的施工，或者影响后续设备的安装等，则要考虑必须在其他专业完成后再进行暖通专业的施工。具体可以采取的方案是根据暖通专业的安装布置图，结合生活区各个房间的施工特点细化方案，制定每个生活区房间区域的施工方案和施工顺序，从而规避后续施工易出现的问题。

对于暖通专业内部各个工作的施工顺序，首先实施暖通专业预制件及焊接件的安装。这些属于热工施工，主要包括风管支架、风机设备底座的安装等，最好在甲板片预制阶段完成。安装完成后随甲板片一起完成涂装作业，可以大大缩短总装阶段现场的补漆时间，节约项目周期和施工成本。其次，穿舱件的安装。穿舱件的安装不仅是热工工作，也是风管标高和位置的定位基准。一旦穿舱件安装完成，则整个风管的路径确定。同时，由于风机的尺寸和重量比较大，在风机的上层甲板片完成吊装前需要完成风机的安装，否则需要预留侧装路径。完成风机安装后，按照暖通布置图连接穿舱件和风机之间的所有风管、风闸等。在这个施工过程中，防火风闸的安装具有重要作用。因为防火风闸的位置基本上位于房间进风及排风口的位置，所以防火风闸在整个暖通的施工阶段具有一定的定位基准作用。同时，防火风闸对于生活区的消防网功能的实现和阻断区域间火情的扩散至关重要，因此防火风闸的施工在暖通专业的施工中处于重要位置。按照暖通布置图完成主风管的安装后，需安装分支风管。分支到各个房间的风管主要是螺旋风管，随后安装布风器和通风栅。施工过程中要避免出现累计误差，以免因最后一节风管累计误差较大而需调整修改。

风管完成后，对于风管法兰位置需要进行跨接接地工作。对于送风的风管，为了保证制冷和加热效果，所有的法兰位置需要进行法兰保温处理。完成安装后，需进行后续的风管气密试验和冷凝管气密试验。如果气密试验没有问题，可以直接进行后续的签证和调试工作。

3 暖通专业施工容易出现的问题

在暖通专业的施工工程中，暖通井位置问题最集中，主要原因是这些位置施工空间比较狭窄，各专业比较密集，施工困难。顾名思义，暖通井是暖通专业从生活区一层至顶层的布置区域，也是生活区管道专业、电气仪表通信专业的通道，因此施工区域狭小，施工困难。在设计阶段，暖通工程师除了要考虑风管的流量需求之外，还要考虑施工的可执行性。如果没有考虑施工的可行性，将导致现场施工异常困难，如风管与风管之间的法兰连接螺栓无法紧固、法兰处无法保温、后续的清洁维修困难等，见图2 和图3。

针对上述问题，施工现场可以采用两种方式解决。

第一种方式是在风管上面以开检修口的方式解决问题。施工工人通过检修口进入风管内部，对风管法兰连接处无法用螺栓紧固的区域进行焊接作业，以解决风管法兰处螺栓无法紧固的问题，同时省去了在风管连接处打胶，解决了气密性问题。这种方案也存在一定的问题。一方面，施工风险比较高。工人通过检修门进入风管内部属于封闭空间作业，施工难度大，操作困难。另一方面，这种方案中风管经过焊接工艺连接，存在风管之间无法拆卸的情况，将对后续检修造成一定的困难，施工照片见图4。此外，这种方案无法解决法兰处保温的问题。针对这个问题，在法兰保温处可采用符合防火等级要求的保温密封胶形式整体覆盖法兰，以替代保温棉的施工。但是，此方案需要经过设计工程师的确认。

第二种方式是直接在暖通井的位置预制暖通的管道井，替代风管螺栓连接的方式。具体实现方案是采用不锈钢板在施工现场进行整体切割，采用焊接的施工方法预制组装成通风管道，不需要法兰连接，省去了法兰保温，使得施工更加便捷，但是存在后续风管无法拆卸、维修困难的问题。

鉴于暖通井的空间受限且为进风和排风的主路径，同时风管的尺寸较大、风管支架较多，暖通井的施工工序和通风支架的设计都至关重要。所有的暖通支架需要结合风管的尺寸，预制采用螺栓连接形式的支架，且支架的横撑位置需要匹配风管法兰的位置。此外，在保证通风流量的情况下，设计工程师在设计阶段需要考虑施工的可行性和困难，确保现场施工有充足的空间，达到设计指导现场的目标。

在暖通专业施工过程中，第二种方式容易出现穿舱件防火规格问题，主要体现在穿舱件的材料、厚度不符合防火等级标准。例如：材料设计时，在应该使用不锈钢材料的情况下使用了碳钢材料，此时需要更换穿舱件；忽视穿舱件的厚度、长度要求，导致其达不到防火等级要求，此时需要经过现场设计确认，可以采用防火棉进行保温延伸，解决穿舱件的厚度、长度问题。鉴于穿舱件属于热工工作，一旦施工完成无法拆卸，需要设计工程师在设计阶段规避上述问题。

在施工过程中，材料的到货计划往往存在滞后。为了规避材料的影响，可以采用临时杆件的方案，即通过将丝杠切割成长度和风闸尺寸相近的长度，连接风闸两端的风管，通过调整丝杠的螺栓位置，在一定程度上保证现场的施工不因为材料问题影响现场生产。

4 结语

通过分析海洋石油平台圆筒型FPSO 生活区暖通专业的施工范围、施工工序以及容易出现的问题，明确了暖通专业的施工一般性原则，并针对易出现的问题提出建设性解决方案。圆筒型FPSO 暖通专业主要的施工范围包括预制件等热工的安装、通风设备安装及气密性试验等。在整体施工顺序中，结构和暖通风管及风机上面的保温工作完成后可以进行暖通专业的施工，一旦出现影响其他专业施工的问题，需要具体问题具体讨论。对于暖通专业内部施工而言，热工件、穿舱件和防火风闸的安装非常重要。热工件需要尽量在甲板片预制阶段完成安装，并随着甲板片一起进行喷涂释放。对于通风井的施工问题，可以采用检修口和预制暖通管道的方式予以解决。对于穿舱件厚度及长度不满足防火等级的问题，可以采用防火保温延伸的方式解决。