FPSO海水提升泵隔水套工裝設計研究

王德旭，景維文

（大連中遠海運重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

由于船廠硬件設施限制，在船舶建造或改裝過程中會出現無法進塢、需要焊接的位置位于水下的情況。隔水套類工裝可將水下需要施工的區域進行包裹，形成無水空間，以解決水下合攏、焊接及涂裝的問題[1]。與普通隔水套相比，FPSO海水提升泵隔水套由于受海水提升管及船舶舭龍骨的影響，干涉了隔水套的安裝及拆除空間。另外，由于安裝焊接位置船體存在線型，使該隔水套的設計難度較高。

1 研究背景

“MV26輪”是公司承接的由VLCC改裝FPSO項目，在改裝過程中船舶舷外需新增海水提升泵工程。該輪的海水提升泵包括5根直徑為1 332 mm且與船舶外板垂直的海水提升管及其相關支撐結構。海水提升泵的支撐結構突出舷外約2 600 mm，由于浮船塢寬度限制，海水提升泵無法在塢內完成安裝。在海水提升泵的安裝位置，約有5 200 mm的結構在水線以下，且與外板接觸區域需要焊接。按照以往做法需租用其他船廠大型船塢，使船舶在進塢后才能完成海水提升泵水線以下部分的焊接和油漆作業[2]，大大增加了施工成本。

為降低工程成本，減少安裝工期，依據“MV26輪”的結構特點，設計海水提升泵碼頭安裝的專用隔水套，可以滿足船舶在不進塢的情況下，完成水下結構的安裝、焊接、油漆等作業。

2 隔水套設計及安裝方法

“MV26”輪海水提升泵水下部分在其安裝位置距離船舶舭龍骨僅有600 mm左右的距離。與普通隔水套相比，海水提升泵專用隔水套由于受到船舶舭龍骨的影響，嚴重干涉了隔水套的安裝及拆除空間，對其安裝及拆除影響較大。隔水套在安裝及使用時，由于自身尺寸較大，因而受到水壓及涌浪對結構強度及密封性影響非常大。這些因素都增加了隔水套的設計難度。

設計隔水套時，首先根據海水提升泵的外形尺寸，確定隔水套的外形尺寸為3 200 mm×6 200 mm×17 230 mm。由于舭龍骨的影響，隔水套結構不能與船舶底板相連，因此隔水套只能在舭龍骨前將結構形式進行提升，使之與船舶外板連接，如圖1所示。

圖1 隔水套使用橫剖面

為限制隔水套的上下移動，在船舶外板上安裝限位卡板及拉拽吊耳，當隔水套到位后可使用手拉葫蘆將隔水套拉緊。在隔水套與船舶外板接觸區域安裝橡膠條，當手拉葫蘆拉緊時，隔水套擠壓橡膠條[3]，便形成水密封堵，保證隔水套水密。利用排水泵將水套內的水排除后，便形成水密空間，可進行焊接、油漆等作業。由于隔水套吃水較深，且受涌浪沖擊，需要利用有限元軟件對其強度進行分析，以保證了隔水套在使用時的安全。為保證隔水套的順利安裝及拆除，需使用三維仿真技術對整個安裝、拆除過程進行仿真模擬，如圖2所示，這樣便保證了施工的順利進行。

圖2 隔水套使用過程三維模擬

隔水套的實際使用流程如下：

1）在“MV26”輪進塢階段，預先在船體外板水套安裝區域增加5枚限位卡板及6枚10 t鎖緊吊耳，4枚20 t鎖緊吊耳，卡板為水套的限位裝置，吊耳為水套安裝時的拉拽生根點。海水提升泵區域新安裝的卡板及鎖緊吊耳由于無法拆除將永久保留在船體外板上。

2）將隔水套吊運至海水提升泵安裝處，由于隔水套浮力較大，需向隔水套中注水使其下沉。當隔水套吃水達到設計值時，再將隔水套拉攏，見圖3。

圖3 隔水套實際使用示意圖

3）將隔水套安裝到位，隔水套內需留有2 m左右壓載水，以保證水套平穩，再吊運安裝海水提升泵。

4）FPSO母船右舷停靠碼頭安裝海水提升泵管，利用隔水套將海水提升泵與船體連接結構的水下部分包裹上，使施工位置處于無水環境中，便可進行海水提升管的安裝。

5）海水提升泵安裝結束后，需拆除隔水套工裝。首先將隔水套使用吊車輔助帶力，并將隔水套內手拉葫蘆撤離，再向隔水套內打水，使其緩慢下沉。隔水套在拆除過程中，需要潛水員在水下觀察并指揮，防止隔水套碰撞舭龍骨、海水提升管等原船結構。

6）吊運隔水套的鋼絲繩下端預定位置使用油漆做標線，當鋼絲繩在完全受力狀態下下沉至標線處，便可向外撤出水套。

3 結論

從“MV26”輪海水提升泵安裝時的使用情況來看，該工裝效果顯著。使用隔水套保證了海水提升泵水線以下結構處于無水的狀態，大大提高了工人施工的安全性與便利性；使用隔水套后，海水提升泵在碼頭便可進行安裝，省去了公司再次租用大型浮船塢的費用，減少拖航及進塢時間，縮短船舶改裝周期。海水提升泵專用隔水套的成功應用，給隔水套的設計提供了一種新的思路，為后續 FPSO改裝中的類似工程提供了很好的借鑒。