FPSO生活模塊典型艙室的設(shè)計(jì)與布置

付金麗++祝文倩

摘要：本文基于目前FPSO產(chǎn)品中生活模塊設(shè)計(jì)與建造普遍采用的公約、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，深入分析和研究了典型艙室布置、通道及扶梯規(guī)劃的相關(guān)技術(shù)要求，探討了其在FPSO生活模塊設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，以及人體工效學(xué)在工程設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：FPSO；生活模塊；艙室布置；人體工效學(xué)

中圖分類號：U674.98 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Typical Cabin Arrangement of FPSO Accommodation Module

FU Jinli， ZHU Wenqian

（Guangzhou Marine Engineering Corporation， Guangzhou 510250）

Abstract：Based on the conventions， regulations and standards for design and construction of FPSO accommodation module， this paper analyzes the essentials， difficulties and the application of ergonomics in the design of the typical cabin arrangement， passage and stairs.

Key words： FPSO； Accommodation module； Cabin arrangement； Passage and stairs； Ergonomics

1 前言

浮式生產(chǎn)儲油裝置（FPSO）被稱作“海上石油工廠”，其長時(shí)間停泊于海上，對原油進(jìn)行初步加工及儲存作業(yè)，是集人員居住與生產(chǎn)指揮于一體的大型綜合性海上石油生產(chǎn)基地。FPSO的生活模塊，作為船上人員辦公、居住、娛樂休閑的場所，其內(nèi)部空間的布局關(guān)系到船上人員的工作和生活，對人員的身心健康有著直接影響。因此，生活模塊的設(shè)計(jì)必須做到安全合理、科學(xué)經(jīng)濟(jì)，以符合相關(guān)公約與規(guī)范的要求為前提，同時(shí)保證船上人員長期在海上工作和生活的方便性與舒適度。圖1是由超大型油輪（VLCC）改裝成的“伊利亞貝拉”號FPSO。

圖1 VLCC改裝FPSO——“伊利亞貝拉”號

FPSO所入船級社應(yīng)是國際船級社協(xié)會（IACS）成員，同時(shí)要在近海石油開采領(lǐng)域具有一定的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，并建立起一套完整的規(guī)范和FPSO入級發(fā)證程序。目前，國際公認(rèn)的滿足上述要求的船級社有4家：ABS（美國船級社）、DNV（挪威船級社）、BV（法國船級社）和LR（英國勞氏船級社）。各大船級社在FPSO的設(shè)計(jì)與建造方面相繼出版和修訂了較為完善的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，其基本原則趨于一致，但在具體設(shè)計(jì)參數(shù)要求上存在一定差異。此外，若FPSO作業(yè)的油田屬于某國領(lǐng)海區(qū)域，則還須滿足該國的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；若FPSO在沒有相應(yīng)規(guī)定的國際海域進(jìn)行作業(yè)，則船級社應(yīng)提供一個(gè)能被政府部門、保險(xiǎn)公司或其他團(tuán)體所接受的獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)。

本文針對ABS在FPSO生活模塊設(shè)計(jì)與建造中涉及到的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析與研究，除遵循ABS關(guān)于海上設(shè)施船員可居性指南[1]及關(guān)于人體工效學(xué)在船舶系統(tǒng)中的指導(dǎo)說明[2]的相關(guān)要求外，還要遵守國際海事組織（IMO）關(guān)于海上人命安全公約（SOLAS）[3]，以及國際勞工組織（ILO）的相關(guān)公約之有關(guān)內(nèi)容。

2 FPSO生活模塊的設(shè)計(jì)技術(shù)路線

FPSO可劃分成作業(yè)生產(chǎn)區(qū)、動力系泊區(qū)與生活居住區(qū)三大相對獨(dú)立的區(qū)域，以適應(yīng)模塊化技術(shù)的運(yùn)用。生活模塊分類：按其結(jié)構(gòu)形式，分為框架式、板殼式和組合式；按總體構(gòu)造型式，分為雙通道式和單通道式；按是否能夠移動，分為固定式和搬遷式。

FPSO生活模塊的設(shè)計(jì)技術(shù)路線，一般可分為以下幾個(gè)步驟（如圖2所示）

圖2 FPSO生活模塊的設(shè)計(jì)技術(shù)路線

首先，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，收集研究國內(nèi)、外有關(guān)資料，查閱相關(guān)公約、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。如中船澄西船舶（廣州）有限公司的“瑪麗卡”、“薩卡里瑪”FPSO改裝項(xiàng)目，其業(yè)主為巴西國家石油公司，目標(biāo)作業(yè)區(qū)域也在巴西海域，所以除符合入級船級社的有關(guān)規(guī)范要求外，還應(yīng)滿足巴西當(dāng)局對生活模塊設(shè)計(jì)與建造相關(guān)的NR系列標(biāo)準(zhǔn)的要求。其次，F(xiàn)PSO的系泊類型和船體主尺度、各生產(chǎn)模塊及甲板上其他主要設(shè)備與結(jié)構(gòu)的布置都會影響到生活模塊的設(shè)計(jì)。此外，設(shè)計(jì)任務(wù)書雖然提供了大量設(shè)計(jì)依據(jù)，但前期設(shè)計(jì)的調(diào)研工作仍然必不可少，設(shè)計(jì)工作者可以通過調(diào)研作業(yè)區(qū)域的地理環(huán)境、經(jīng)營方式、建造周期與經(jīng)濟(jì)成本等，分析FPSO生活模塊設(shè)計(jì)與建造的可行性。圖2中虛線部分為本文重點(diǎn)討論的技術(shù)要點(diǎn)與難點(diǎn)問題。最后，通過正確選取材料設(shè)備、優(yōu)化結(jié)構(gòu)和工藝來降低生活模塊的總重量與建造成本，完善設(shè)計(jì)方案。

3 生活模塊典型艙室的劃分與布置

FPSO生活模塊應(yīng)遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)域和大型機(jī)械設(shè)備，以防止可燃?xì)怏w積聚而引起火災(zāi)與爆炸，同時(shí)也可減少機(jī)械振動與噪聲所帶來的干擾，為人員提供一個(gè)相對安靜舒適的環(huán)境。因此，生活模塊一般都是布置在船體的艏端或艉端。通常，生活模塊需要布置居住艙室、公共艙室、衛(wèi)生艙室、辦公艙室、炊事艙室和醫(yī)療艙室等典型艙室，室外設(shè)有救生艇、消防炮等救生消防設(shè)備，模塊頂部或附近的安全區(qū)域則往往用于布置直升機(jī)甲板。由于生活模塊容納了眾多單元艙室與功能處所，各房間的面積、艙室布置、室內(nèi)家具、儀器設(shè)備的選型擺放，以及色卡顏色的選擇等，都會影響設(shè)計(jì)的實(shí)用性、人性化、舒適性與美觀程度，是一項(xiàng)細(xì)致而復(fù)雜的工程。

（1） 居住艙室

根據(jù)ABS規(guī)范的要求：為保證長期在海上作業(yè)的人員能夠充分自由地作息，起居艙室凈高應(yīng)不小于2030mm，每間房人數(shù)不得超過兩人，且海上設(shè)施經(jīng)理、生產(chǎn)主管、維修主管、設(shè)備工程師等應(yīng)設(shè)置單人間，單、雙人間甲板面積分別不小于8.5m2和10m2。endprint

同時(shí)，臥室不得與貨物、機(jī)器艙室、廚房、倉庫、烘干房或公共衛(wèi)生區(qū)域直接相通，且內(nèi)部艙壁與外部艙壁應(yīng)使用鋼材或其他經(jīng)認(rèn)可的材料建造，并保證一定的隔熱、水密和氣密性；床鋪?zhàn)钚∶娣e為203cm×96.5cm、離甲板高至少30cm、凈高為81cm以上；每個(gè)人員還應(yīng)配備衣柜、抽屜等。

（2） 公共艙室

公共艙室包括：餐廳、醫(yī)務(wù)室、健身房、候機(jī)室、娛樂室、閱讀室、吸煙室等艙室。其中，餐廳應(yīng)與居住艙室隔開，盡可能靠近廚房及通道，并保證良好的通風(fēng)與光線。餐廳甲板占有面積應(yīng)按照可能同時(shí)用膳的最大人數(shù)進(jìn)行布置，并不小于1.7m2/人。

醫(yī)務(wù)室應(yīng)由診療室和病房組成，病房盡可能與診療室隔開，所需病床的數(shù)量應(yīng)由主管當(dāng)局規(guī)定；醫(yī)務(wù)室應(yīng)與醫(yī)護(hù)人員的居住艙室相鄰，且便于直接通往直升機(jī)甲板進(jìn)行重癥轉(zhuǎn)移。

FPSO上的工作人員作業(yè)和生活環(huán)境比普通船員艱苦，工作時(shí)間也較長，因此應(yīng)在盡可能的條件下規(guī)劃出滿足船上人數(shù)比例的健身、休閑、娛樂場所。這些區(qū)域應(yīng)保證空氣流暢、光線充足、交通便利、面積充裕，以幫助船員緩解長期海上作業(yè)所帶來的身心疲憊與精神壓力。

（3） 衛(wèi)生艙室

衛(wèi)生艙室包括：更衣室、盥洗室、洗衣間、衛(wèi)生間等艙室。根據(jù)FPSO總噸位來確定相應(yīng)衛(wèi)生設(shè)備，并按每6人或少于6人設(shè)一只抽水馬桶、一個(gè)浴缸或淋浴器、一個(gè)冷熱水洗臉池；還應(yīng)在船上適當(dāng)位置設(shè)置公用衛(wèi)生間，其單間面積不小于1m2；當(dāng)船上人員總數(shù)超過100人時(shí)，可考慮適當(dāng)減少衛(wèi)生設(shè)施數(shù)目。

更衣室是用于船上人員存放、更換工作服的處所，應(yīng)布置于作業(yè)區(qū)與生活區(qū)的過渡位置，且還應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的衛(wèi)生設(shè)施以便人員使用。同時(shí)，還應(yīng)在洗衣間、更衣室適當(dāng)配備洗衣、烘衣和燙衣設(shè)備。

（4） 辦公艙室

辦公艙室包括：辦公室、會議室、實(shí)驗(yàn)室、集控間、工作間等艙室。應(yīng)根據(jù)各艙室功能特點(diǎn)配備相應(yīng)的家具設(shè)施及消防設(shè)備。例如：辦公室、會議室應(yīng)配備桌椅、資料柜、電話與局域網(wǎng)接口、投影儀等辦公設(shè)施；無線電室、集控間則需要布置無線監(jiān)測、系泊控制、消防、可燃?xì)怏w與海底探測、擴(kuò)音裝置和警報(bào)系統(tǒng)，以及貨油控制系統(tǒng)等電子設(shè)備

（5） 炊事艙室

炊事艙室包括：廚房、冷凍庫、冷藏庫、食品貯藏間、食品緩沖間、配餐間等艙室，其主要功能是食物貯藏、食材備料、烹飪及餐具洗滌等。

廚房因其特殊的工作環(huán)境與功能，其布置應(yīng)靠近食品庫與餐廳酒吧等公共艙室，且不宜設(shè)置在高溫處所之上，還要避免其油煙、污水影響周邊居住、辦公艙室，以及與衛(wèi)生艙室的相互影響；廚房內(nèi)部應(yīng)采用防火、防漏、防潮材料，外露表面應(yīng)具有低播焰性，保證衛(wèi)生防火的等級要求；表面處理應(yīng)滿足不沾染油污、易清洗，且材料容重不能過大；還要考慮局部重量的分配問題，結(jié)構(gòu)上要易于建造，有利于室內(nèi)采光與通風(fēng)，且溫濕度適宜。

炊事艙室需配置為全體人員準(zhǔn)備食物所必需的加工設(shè)備和餐具清洗設(shè)施，各種設(shè)備設(shè)施應(yīng)盡可能結(jié)實(shí)耐用、易于維修和清洗。在設(shè)計(jì)階段，必須根據(jù)人員數(shù)量及補(bǔ)給周期，核算各食品庫的面積、庫容，以及各炊事設(shè)備的用電情況。

（6） 設(shè)備艙室

設(shè)備艙室包括：主開關(guān)室、應(yīng)急開關(guān)室、主電變間、空調(diào)間、蓄電池間、泡沫間、CO2間等艙室。FPSO生產(chǎn)和加工模塊的電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)等很多都需要接入生活模塊的電氣功能房間，以便作業(yè)人員對其進(jìn)行監(jiān)控。尤其是對電氣設(shè)備相對集中的ENIF、CER、TER等艙室的布置，應(yīng)使其功能房間專屬化。此外，應(yīng)急開關(guān)室、應(yīng)急蓄電池間等艙室一般用于緊急情況，規(guī)范要求設(shè)在破艙水線以上、破損穩(wěn)性假定的范圍之外和易于到達(dá)的處所內(nèi)。而各類貯藏設(shè)備間則一般設(shè)在主甲板上不宜做生活艙室的部位。

（7） 其他艙室

其他艙室包括：儲藏室、梯道、內(nèi)走道、外走道等艙室與通道。這類處所不僅關(guān)系船上人員的日常工作和生活，還牽涉到人身安全、消防逃生等問題，極易存在安全隱患，在設(shè)計(jì)中不可輕視。

4 典型艙室的布置要點(diǎn)

艙室布置要求合理地組織、利用和分配空間，充分提高有限空間的使用率，盡量通過形、色、質(zhì)的變化等造型手段擴(kuò)大空間感；同時(shí)，考慮到FPSO的耐波性、噪聲、振動、溫濕度變化等各種因素的影響，最大限度地獲取自然通風(fēng)和采光度，盡量做到布置緊湊、使用方便舒適。因此，需要注意以下幾點(diǎn)：

4.1 統(tǒng)籌布置存在關(guān)聯(lián)的處所

應(yīng)統(tǒng)籌安排功能上存在相互關(guān)聯(lián)的處所，除考慮盡量集中布置外，還應(yīng)垂向考慮層與層之間的關(guān)系。例如：炊事艙室上下層甲板對齊布置，或盡可能布置于一舷，這樣既方便使用又簡化管路設(shè)計(jì)，避免污水管穿過其他艙室，還便于集中排放。

工作人員的住艙、辦公室位置應(yīng)力求接近工作地點(diǎn)，并設(shè)有方便的通道和梯道，以便在惡劣的氣候條件或緊急情況下迅速、安全地到達(dá)。例如：緊急響應(yīng)中心一般布置于住艙出口附近；醫(yī)護(hù)人員的住艙與醫(yī)務(wù)室相鄰布置等。對于工作性質(zhì)相近或同性別的船員艙室也應(yīng)盡量相鄰布置。

4.2 兼顧經(jīng)濟(jì)性與人性化原則

FPSO生活模塊所提供的空間是有限而寶貴的，如何權(quán)衡經(jīng)濟(jì)性與舒適性，是貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程的關(guān)鍵性問題。為控制建造成本、縮短生產(chǎn)周期，選取合理的建造材料及科學(xué)的施工工藝是至關(guān)重要的，但高效利用艙內(nèi)空間和科學(xué)規(guī)劃艙室布局，則是從根本上改善居住使用條件、簡化工藝流程、縮減施工成本及運(yùn)營成本的最為直接有效的途徑。

船舶人體工效學(xué)研究的主要是環(huán)境與安全系統(tǒng)的要求、人機(jī)協(xié)調(diào)性、人的影響因素三大方面?？蓮墓ぷ鳝h(huán)境、生活環(huán)境、交通環(huán)境中人體舒適度著手，包括分析人在船上靜態(tài)與動態(tài)作業(yè)時(shí)的心理、生理機(jī)能、作業(yè)疲勞程度等內(nèi)容，力求使設(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，緩解人在船上工作生活的視覺疲勞、肌肉疲勞以及精神壓力。

例如：生活模塊中存在大量居住艙室，應(yīng)盡可能布置在較為安靜的地方，且絕對不能設(shè)置在非安全區(qū)的范圍；每一層生活甲板的走廊和樓梯等通道，必須使用路標(biāo)或不同顏色標(biāo)記清楚；所有艙室應(yīng)標(biāo)記清楚用途、居住人員編號等；每層甲板的樓梯間房門和走道房門也應(yīng)用不同顏色標(biāo)記，以與相鄰其它房間房門區(qū)分開來。表1為國際標(biāo)準(zhǔn)安全色紅、藍(lán)、黃、綠的作用及其背景色說明。endprint