船形FPSO多點(diǎn)系泊的甲板機(jī)械型式簡介

崔宇濤 潘方豪 張 瑩 施海濤

（中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海200011）

船形FPSO多點(diǎn)系泊的甲板機(jī)械型式簡介

崔宇濤 潘方豪 張 瑩 施海濤

（中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海200011）

隨著FPSO在世界范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，永久系泊系統(tǒng)作為FPSO的核心設(shè)備，也根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境和自身特性劃分為許多型式。對于船形FPSO的永久系泊系統(tǒng)來說，較為常見的為單點(diǎn)系泊系統(tǒng)和多點(diǎn)系泊系統(tǒng)。文中重點(diǎn)對目前已經(jīng)應(yīng)用過的船形FPSO多點(diǎn)系泊系統(tǒng)的甲板機(jī)械型式進(jìn)行分類介紹，并對多點(diǎn)系泊系統(tǒng)的甲板機(jī)械主要原理進(jìn)行簡要概述。

船形FPSO；多點(diǎn)系泊；系泊型式；甲板機(jī)械

引 言

目前世界范圍內(nèi)應(yīng)用的FPSO，其外形大多數(shù)為船形，只有少部分為圓筒形或者多邊形等［1］。本文所探討的多點(diǎn)系泊系統(tǒng)也僅針對船形FPSO，多點(diǎn)系泊定位主要用于有主控風(fēng)向的海域，如東南亞、西非、巴西的特定海域［2］。布置系泊系統(tǒng)時(shí)，使船首對著主控風(fēng)向的來向，船體受風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷為最小。

多點(diǎn)系泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包含船體部分甲板機(jī)械型式的選取、系泊纜型式的選取以及海底定位錨型式的選取等方面。對于甲板機(jī)械的型式，其主要的分類取決于錨纜在船體上的張力調(diào)節(jié)裝置和出纜方式。本文將主要針對多點(diǎn)系泊的甲板機(jī)械部分所包含的型式和特點(diǎn)進(jìn)行說明，并介紹其主要工作原理。

1 型式分類及特點(diǎn)

多點(diǎn)系泊是指錨泊系統(tǒng)與船體有多個(gè)接觸點(diǎn)［3］，把FPSO系泊在固定位置。其與單點(diǎn)系泊的區(qū)別在于，該系統(tǒng)的系泊和傳輸功能不是一個(gè)整體，而是各自獨(dú)立的。系泊鏈直接與FPSO相連，液體傳輸模塊通常懸掛在FPSO的舷側(cè)，由管匯終端（PLEM）作為立管與FPSO的連接界面［4］。

上文提到的“接觸點(diǎn)”，也就是本文所論述多點(diǎn)系泊系統(tǒng)的甲板機(jī)械。多點(diǎn)系泊系統(tǒng)甲板機(jī)械的型式按照出鏈位置可分為水上出鏈和水下出鏈，如果按照系泊纜張力調(diào)節(jié)型式來分又可分為行走錨機(jī)提升式、旋轉(zhuǎn)型鏈?zhǔn)巾斨仄魈嵘?、絞車牽引提升式以及可移動的錨鏈起重器提升式。前三種型式一般配備水下導(dǎo)纜器，水下出鏈，可移動的錨鏈起重器提升式一般用水上出鏈型式的比較多。

1.1 行走錨機(jī)提升式

利用行走錨機(jī)進(jìn)行單根錨鏈的張力調(diào)節(jié)在目前較常見，其優(yōu)點(diǎn)就是所耗費(fèi)的人力較少。此種型式基本全為水下出鏈，水下出鏈的多點(diǎn)系泊設(shè)備一般需要在船的四個(gè)角設(shè)置供設(shè)備安裝的平臺，下端設(shè)置導(dǎo)鏈器。在平臺上，需要設(shè)置供錨鏈通行的錨鏈管及掣鏈器，并且配備一臺牽引絞車，絞車可以通過拖曳式或履帶式牽引活動錨機(jī)平臺在特定軌道行走，而控制錨鏈張力的提升錨機(jī)則安裝在行走錨機(jī)平臺上，參見圖1。

根據(jù)需要，牽引絞車將平臺牽引到需要操作的錨鏈上方，將提升錨機(jī)上的錨鏈與系泊鏈連接，連接好后將系泊鏈掣鏈器開啟，完成提升作業(yè)后，再利用掣鏈器將錨鏈卡住，解脫系泊鏈與提升錨機(jī)的連接，從而完成一次作業(yè)。需要說明的是，提升錨機(jī)也可以改為垂直提鏈器，其基本原理是一致的。

此種型式不僅自動化程度高，還有一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)，那就是該系統(tǒng)的獨(dú)立性較強(qiáng)，無需在船體上設(shè)置錨鏈艙或借助船上設(shè)備進(jìn)行張力調(diào)節(jié)，而這個(gè)特點(diǎn)也決定了這種型式廣泛應(yīng)用于FPSO的改裝設(shè)計(jì)中。以油輪改裝FPSO聞名的SBM公司就大量采用該型式。圖2為SBM公司改裝FPSO“CIDADE DE SAQUAREMA”號的實(shí)船應(yīng)用圖。

1.2 旋轉(zhuǎn)型鏈?zhǔn)巾斨仄魈嵘?/p>

此種系泊型式的水下導(dǎo)鏈器與其他水下出鏈型式的系泊設(shè)備是一致的，區(qū)別在于甲板上對于錨鏈張力的調(diào)節(jié)方式，參見圖3、下頁圖4。

該型式采用旋轉(zhuǎn)型鏈?zhǔn)巾斨仄鬟M(jìn)行張力調(diào)節(jié)，主要原理為通過油缸（可以是單油缸也可以是雙油缸）對系泊鏈導(dǎo)向輪進(jìn)行頂推或者釋放，導(dǎo)向輪帶動系泊鏈轉(zhuǎn)動，從而完成對系泊鏈的張力調(diào)節(jié)。

相對于行走錨機(jī)型式，此型式所用零部件較少，操作更為簡單，對于甲板面空間非常緊張的FPSO來說，布置優(yōu)勢非常明顯。但此型式也存在以下缺點(diǎn)：由于通過油缸的往復(fù)來頂推鏈輪，在單方向調(diào)節(jié)張力時(shí)，油缸的每次往復(fù)都需要掣鏈器的配合；因此，完成整個(gè)張力調(diào)節(jié)過程所需時(shí)間較長，并且每根系泊鏈配備一個(gè)鏈?zhǔn)巾斨仄?，也要相?yīng)設(shè)置對應(yīng)數(shù)量的錨鏈艙，供一小段錨鏈?zhǔn)辗?。但從綜合角度來看，此種型式在新建FPSO中深受業(yè)主青睞，并且設(shè)備也很容易采購。圖5為SCANA公司為Dana Petroleum的Western Isles項(xiàng)目提供的鏈?zhǔn)巾斨仄鳌?/p>

1.3 絞車牽引提升式

此種型式的構(gòu)造較簡單，在舷邊只需設(shè)置甲板導(dǎo)鏈器、水下導(dǎo)鏈器、掣鏈器等設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)系泊功能，其錨鏈張力調(diào)節(jié)是依靠在船中附近配備的絞車來實(shí)現(xiàn)的。從絞車出來的牽引纜通過導(dǎo)纜滾輪與需要調(diào)節(jié)張力的錨鏈相連接，待張力調(diào)整完畢后，通過掣鏈器固定系泊鏈，脫開牽引纜；同樣方法，纜繩可以對兩舷任何一根系泊鏈進(jìn)行張力調(diào)節(jié)。

與前兩種方式相比，絞車牽引提升式最大的優(yōu)點(diǎn)就是經(jīng)濟(jì)，但在設(shè)備布置時(shí)，對于空間的要求也較高，絞車需要在FPSO船中找到合適位置存放，并且要保證在纜繩通行范圍內(nèi)不能有障礙物。另外，此種方式的自動化程度稍低，大部分工作需人工完成，操作也相對略復(fù)雜。此種型式目前在較老的FPSO上應(yīng)用較為廣泛，新建FPSO的多點(diǎn)系泊系統(tǒng)則多采用旋轉(zhuǎn)型鏈?zhǔn)巾斨仄魈嵘褪?。圖6為“London Marine Consultants”公司為某FPSO設(shè)計(jì)的多點(diǎn)系泊方案。

1.4 甲板舷邊出鏈型式

甲板舷邊出鏈?zhǔn)蕉帱c(diǎn)系泊設(shè)備的構(gòu)造較簡單。由于其是從甲板舷邊直接出鏈，因此不需要配備水下導(dǎo)鏈器，只需在甲板上配備導(dǎo)鏈器和掣鏈器即可。為了滿足其張力調(diào)節(jié)功能，一般都會配備一個(gè)可移動的錨鏈起重器，參見圖7。

此種型式一般應(yīng)用于首尾部線型變化較大的FPSO，在費(fèi)用和布置空間方面具有很大優(yōu)勢，但相應(yīng)的缺點(diǎn)也較為突出：首先，應(yīng)用此種型式的系泊纜錨鏈直徑不宜過大，否則可移動的錨鏈起重器尺寸會很大，移動和操作起來很不方便；其次，船體的受力點(diǎn)位置較高，對船體的浮態(tài)影響比水下出鏈要大；再者，由于該型式在甲板舷邊出鏈，船體周圍的系泊鏈?zhǔn)锹冻鏊娴模虼丝赡軙?yīng)船行駛或靠泊產(chǎn)生影響。

此種型式優(yōu)缺點(diǎn)分明，實(shí)船應(yīng)用不如前三種廣泛。圖8為YISON公司旗下運(yùn)營的FPSO，因設(shè)備本身特點(diǎn)，該FPSO僅適用于海況非常好的西非海域。

2 結(jié) 論

本文通過對不同型式的多點(diǎn)系泊甲板機(jī)械型式進(jìn)行比較和研究，得出如下結(jié)論：

（1）采用多點(diǎn)系泊型式的船形FPSO在世界范圍內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用。需要說明的是，它們大多用于較為良好的海況，惡劣的海況一般采用單點(diǎn)系泊系統(tǒng)。因此，可以說多點(diǎn)系泊系統(tǒng)的應(yīng)用存在一定局限性。

（2）多點(diǎn)系泊系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)性，相比于造價(jià)昂貴且被世界幾大公司壟斷的單點(diǎn)系泊設(shè)備來說，多點(diǎn)系泊設(shè)備構(gòu)造簡單、操作方便的優(yōu)勢非常明顯。

（3）隨著多點(diǎn)系泊設(shè)備的不斷應(yīng)用和發(fā)展，設(shè)備廠家生產(chǎn)的多點(diǎn)系泊設(shè)備型式也不盡相同；但從原理上來說則是大同小異。本文所列僅為目前較常規(guī)的用法，但不排除組合型式或特殊型式應(yīng)用于實(shí)際工程中。

［1］Bybeek. Agbami project： People and partnership delivering a world scale field development ［J］. Journal of Petroleum Technology，2009（10）：40-42.

［2］呂立功，景勇，溫寶貴，等. FPSO 系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的考慮［J］. 中國造船， 2005 （S1）：348-356.

［3］李展. 浮式生產(chǎn)儲油裝置（ FPSO ） 及其系泊系統(tǒng)［J］.廣東造船， 2006（3）：40-45.

［4］Park I K，Shin H S，Chung H W，et al. Development of a Deep Sea FPSO Suitable for the Gulf of Mexico Area ［C］// Offshore Technology Conference，Houston，Texas U.S.A，6-9 May，2002.

Brief introduction of deck machine of spread mooring for boat-shaped FPSO

CUI Yu-tao P AN Fang-hao ZHANG Ying SHI Hai-tao
(Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 20001 1, China)

With the wide use of FPSO around the world, permanent mooring system, the core device of FPSO, has been divided into many types according to the different application environment and their own characteristics. The single point mooring system and spread mooring system are commonly used as the permanent mooring system for FPSO. This paper mainly introduces the different deck machine types of the spread mooring system that has been used on FPSO, and brief l y describes the main principle of the deck machine of the spread mooring system.

boat-shaped FPSO; spread mooring; mooring type; deck machine

U664.4

A

1001-9855（2017）03-0085-04

10.19423 / j.cnki.31-1561 / u.2017.03.085

2016-12-13；

2017-01-09

崔宇濤（1985-），男，工程師。研究方向：船舶與海洋工程舾裝設(shè)計(jì)與研究。

潘方豪（1978-），男，研究員。研究方向：船舶與海洋工程舾裝設(shè)計(jì)與研究。

張 瑩（1982-），女，碩士，高級工程師。研究方向：船舶與海洋工程舾裝設(shè)計(jì)與研究。

施海濤（1977-），男，高級工程師。研究方向：船舶與海洋工程舾裝設(shè)計(jì)與研究。