孙玮
摘 要：针对上部模块的特殊性结构，探讨可行性的设备布置及其安装方案，总结上部模块的特点及设计难点。
关键词：浮式生产储油（FPSO）；上部模块；电气设备布置；电气设备安装
中图分类号：U665 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）18-0183-02
Abstract： According to the special structure of the upper module， this paper discusses the feasibility of the equipment layout and installation scheme， and summarizes the characteristics and design difficulties of the upper module.
Keywords： floating production oil storage （FPSO）； upper module； electrical equipment arrangement； electrical equipment installation
引言
FPSO项目的Topside模块主要有清洗模块，分离模块，压缩模块，注入模块和火炬塔燃烧模块。上部模块众多的管线及其管道支架，尤其是需满足应力计算的大型管支架和特殊材料定额的固定位置管道，是电气设备布置和其安装的首要难点。框架式的结构，大量阀门仪表的操作及检修空间，密集的吊运空间以及纵横交错的安全通道，带来了巨大挑战。空间的局限性，尤其对为确保安全生产而设计的众多探头的定位及其安装具有重大影响。
1 船舶电气设备的布置及其安装概述
1.1 船舶电气设备安装的总体要求
电气设备安装的总体要求如下：
（1）符合规范。为了利于船舶检验部门的统一监督和管理，船舶电气设备的安装和施工务必要符合我国或国际的造船规范，这样，船舶的可航行性才得到国内或国际的航运和港务部门的广泛认可，船舶才能获准投入运营。
（2）安全可靠。船舶电气设备的选择和安装必须要可靠耐用，就FPSO 项目而言，上部模块均属危险区域，选型时应注意设备的防爆等级等特殊性要求。
（3）布局合理。在布置和安装的过程中，要确保电气设备的可操纵性、可维修性，以达到最佳的利用率。
同时还要兼顾相邻电气设备之间的联系，并使全船电气设备之间的顺序合理。
1.2 船舶电气设备安装基本原则
电气设备安装基本原则如下：
（1）电气设备应该合理的放置和保护以降低由于灰
尘、油渍、气体液体滴落的积累造成的机械损害。容易产生电弧的设备应该通风或者放在一个隔间里进行通风以避免可燃气体、酸性气体、油渍的积累。
（2）电气设备应避免放于热源和水油滴落处，应放置于便于操作和维护的地方。
（3）所有设备都应安装铭牌，指示设备名称，序列号，而应急灯应有一个红色标签粘于外壳上。
（4）接线盒的布置要适用于安装环境，例如，危险区须防爆，露天甲板上须水密等。此外，接线盒安装位置应便于检查。
（5）安装在危险区域的设备应为防爆型设备（带EEx 标记或带多种防爆标记相结合的防爆设备）且有认可证书。这些设备应有指定船级社证书和针对安装环境的防护形式。设备应具有清晰的铭牌，显示：厂商、型号、防爆形式、设备等级、测试机构的名称和证书号等。
（6）设备安装应尽量避开高温和剧烈震动的场所，并
注意防止水、油、潮气、蒸汽等有害物质的侵蚀，避免设备上方有液体或气体的管接头，潮湿场合其进线填料还应避免朝上，对于可能产生易燃气体的场所，必须安装防爆电气设备。
（7）设备安装时电缆的引进要方便简洁、节省材料，并符合电缆弯曲半径的要求。
（8）电气设备的金属外壳必须与船体进行可靠接地。
（9）当一种金属支架的设备要安装到另一种金属的基板上时，其接触面应加绝缘衬垫，以防止电解腐蚀。
（10）设备安装必须使用方便，原则上要做到就近控
制，以便能及时迅速地切断电源。
1.3 设备安装的紧固要求
设备安装紧固要求如下：
（1）设备支架的选择要有足够的强度。
（2）设备支架或基座焊接应牢靠。
（3）在设备紧固时应该设置弹簧垫圈，弹簧垫圈应紧固在螺母的一侧，平垫圈应该设在紧固螺钉的两侧。
（4）螺丝、螺母紧固后，螺纹应伸出不少于2至3个螺距[2]。
2 FPSO项目设计要点
2.1 照明设备的布置及其安装
FPSO上部模块灯的布置有其自身的特点，由于该区域的管子及其支架数量较多，加之吊梁吊耳所占据的吊装空间，为避免干涉，灯的布置一般很难做到成排成线，高度也很难保持一致，而框架式的结构又限制了灯支架的焊接位置，因此，上部模块很难做到像其他区域一样，预制标准的支架。同样，也很难采用统一的安装形式。底座的多样性是上部模块照明系统设计的一个难点，需要投入大量的时间和精力。
前期采用统计的方法，获得每盏灯的支架形式及尺寸后，综合实际情况，选取一个参照基准，然后按照该基准批量预制底座，底座的尺寸由现场调解，将多余的长度割掉。当然，这样的做法虽然提高了效率，保证了项目的时间节点，但是对材料有一定的浪费。建议后续项目多选取几个典型的安装形式及尺寸，分别用于不同的位置。如焊接在大梁上，焊接在小梁上，焊接在增补结构上，焊接在管支架上等，上述情况下放有障碍物的地方修改底座尺寸，制作额外的标准件。同时考虑吊装，壁装，栏杆式安装，立杆式安装等多种安装形式，并考虑采用非标准支架。尤其是圆管单点吊下的支架，在一定程度上可以缓解空间的限制。非标准支架的另一个意义在于可以减少舾装补增的结构，对于控制船舶的重量具有积极意义。
2.2 火气探头的布置及其安装
上部模块共有三种探头，单点气体探头，对点气体探头和火焰探头。其中对点气体探头由一组发射器和接收器组成，中间由激光束检测气体并将信号反馈至接收器，进而反馈到中控系统。该种探头的设计难点是要保证中间没有障碍物，但是就上部模块的实际情况而言，要做到这点十分困难。前期在模型中将激光束建模并且大于实际尺寸，然后调整其位置直到不再产生干涉，从而在一定程度上模拟现场的施工偏差。与此同时，将模型中的实时位置及时反馈给安全专业，做模型的模拟并计算探头的探测范围。得到反馈后，根据计算的结果再次调整模型，依此类推，直至满足计算要求并便于现场施工为止。
2.3 CCTV的布置及其安装
CCTV的布置要满足其监测范围，是监测安全通道还是监测大型设备，要在前期和船东确认。FPSO项目上部模块的CCTV要求隔一段时间自动清洗镜头，避免因积尘等原因影响监测效果，故每个CCTV自带一个微型马达和一个水箱。布置时要考虑水箱和马达的安装及摄像头的高度。
2.4 RIO控制箱的布置及其安装
RIO控制箱的重量为500KG，底座的设计难点在于底座的焊接位置，以及底座的强度。因此，常规的设计方法不再适用。尤其是个别RIO箱具有侧面进线的戈兰，底座除满足强度之外，还要保证不挡进线口。此外，还要注意RIO箱的下方进线孔是否被结构或是铺格栅加的角钢等挡住。同时，底座的高度应能满足电缆对于弯曲半径的要求。
2.5 接线盒的布置及其安装
上部模块的每层下甲板都是由格栅铺成的，因此在布置接线盒时要考虑其积水积尘的问题。
2.6 仪表的布置及其安装
FPSO项目仪表数目众多，仪表的布置主要由管线决定，因此管系承担前期的建模工作。电气在出仪表布置图时，应注意分层处理，能清晰表达出仪表所在的位置。仪表布置图是设计仪表电缆支路的主要依据，它的详实程度对生产设计具有至关重要的影响。仪表接线时要注意电缆的余量，避免后期管线发生变化导致仪表位置变化时，电缆的长度不足。
2.7 电话亭的布置及其安装
设计电话亭时应考虑船东和我们的身材差异，注意电话亭的空间大小及其高度。
3 结束语
FPSO设计理念和设计思路与其他项目颇具不同。除以上列举的几种电气设备的布置及其安装外，最后总结几点关于电气设备布置的注意事项：
（1）大包内的设备前期要理好，包括哪些是带有自带线的，哪些是散供的，哪些应急停按钮是需要船厂自己布置和安装的等等。
（2）一些小系统涉及到的控制箱，如水中油控制箱，流量计控制箱等，前期应根据系统图和电缆册理清，提前布置并预制底座。上部模块较为特殊的地方是防爆墙和模块结构主梁需要涂PFP涂料，该涂料图层较厚，质地坚硬，费用昂贵，后期修改可能造成大量的人工和材料浪费，及早规划可以避免不必要的麻烦及损失，故理清小系统中的相关设备，及早处理，具有积极意义。
（3）内通POSITIONING等无线设备不要漏掉，及时布置，并向船东确认。
（4）防腐蚀监测等设备要注意其工作原理，不要遮挡其操作空间及探测范围。
（5）信号灯的布置。DANA项目的信号灯相对其他项目具有体积大，重量大等特点。应及早布置，确保其空间，并通知舾装预制落地式底座支架。
（6）新型设备底座预制前应交结构计算强度。
（7）结构疲劳区内不允许焊接，一些小型电气设备的底座应避免焊接在该区域内。
（8）设备布置时充分考虑安全通道，吊运空间，阀门仪表的操作检修空间等因素。
参考文献：
[1]中远船务（启东）海洋工程有限公司电气工艺总则[Z].
[2]DANA project ELECTRICAL CONSTRUCTION PRACTICE[Z].
[3]DANA project EIT installation requirements[Z].
[4]IEC 61892-6 MOU Electrical Installation Installation[Z].2007.
