海工圓筒形FPSO 生活區(qū)暖通專業(yè)施工淺析

侯丁丁 張 雪 鄭純亮 劉 飛

（海洋石油工程（青島）有限公司，青島 266520）

近幾年，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向海洋，使得海洋石油開采快速發(fā)展。目前，海洋石油開采可以分為近海開采和深海開采兩種。深海油氣資源開發(fā)所采用的技術(shù)方案中，比較成熟的是浮式儲油卸油裝置（Floating Production Storing Offloading，F(xiàn)PSO）生產(chǎn)儲油平臺[1]。目前，各個海洋石油大國采用較多的FPSO 形式為常規(guī)的船型，而針對不同海域的施工環(huán)境和特點，還可采用圓筒型FPSO 作為設(shè)計方案。圓筒型FPSO 的主要特點是穩(wěn)定性好、甲板載荷能力強、在相同的油氣處理能力下儲存空間更多。此外，相較于船型FPSO，圓筒型FPSO 的結(jié)構(gòu)緊湊，體積更小，建造成本低[2]。因此，在英國北海以及中國的南海等施工環(huán)境惡劣的海域，圓筒型FPSO 是比較合理的方案。然而，為了解決穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)緊湊和空間受限的問題，圓筒型FPSO 的整體高度存在一定的限制[3]。生活區(qū)不同于常規(guī)的功能和工藝模塊，處于FPSO 的位置都是獨立的區(qū)域，因此生活樓的高度和重量對于整個圓筒型FPSO 的穩(wěn)定性具有重要影響。為了保持FPSO 的穩(wěn)定性，必須降低生活樓的整體高度和重量，造成了生活區(qū)施工的困難。

考慮到生活區(qū)的高度受限，生活區(qū)各個專業(yè)合理的施工順序?qū)τ诤罄m(xù)的施工將產(chǎn)生重要影響。暖通專業(yè)作為生活區(qū)單元的供風(fēng)和送風(fēng)主要專業(yè)，風(fēng)管、風(fēng)機尺寸較大，施工工序要求嚴格，屬于生活樓施工工序的前期施工階段，因此其施工合理性將對后續(xù)生活樓整體的施工具有重要影響[4]。通過介紹圓筒型FPSO 暖通專業(yè)的施工范圍、特點、施工工藝、施工困難及解決方案等，可為后續(xù)圓筒型FPSO 平臺生活區(qū)暖通專業(yè)的設(shè)計和建造提供參考。

1 暖通專業(yè)施工范圍

暖通專業(yè)的施工大致可分為以下幾類。首先，暖通專業(yè)預(yù)制件的安裝，主要包括暖通預(yù)制的支架、空調(diào)底座等。其次，暖通設(shè)備類的安裝，主要包括風(fēng)機、防火風(fēng)閘、止逆風(fēng)閘、平衡風(fēng)閘、消音器、加濕器、加熱器以及通風(fēng)柵等。再次，風(fēng)管的安裝。根據(jù)風(fēng)管的規(guī)格，它可以分為矩形風(fēng)管和螺旋形風(fēng)管。根據(jù)是否保溫的特性，它可以分為鎧裝風(fēng)管和常規(guī)風(fēng)管。最后，冷凝水管安裝和后續(xù)的氣密試驗，且氣密試驗完成后需進行冷凝水管的保溫。完成上述施工之后，需要進行風(fēng)管的氣密試驗，然后隨著舾裝專業(yè)各個房間和區(qū)域的整體性釋放，完成布風(fēng)器和通風(fēng)柵的安裝。在施工過程中，伴隨著施工輔助材料的安裝，如螺栓螺母、密封膠、接地線、特氟龍墊片以及鋁箔膠帶等。在上述施工中，預(yù)制件的安裝、風(fēng)機的安裝、穿艙件和防火風(fēng)閘的安裝，在暖通專業(yè)施工中尤為重要。

2 暖通專業(yè)的施工工序

對于暖通專業(yè)在整個生活區(qū)各個專業(yè)的施工順序而言，一般在結(jié)構(gòu)及其他專業(yè)的熱工作業(yè)完成以及暖通頂部的防火和保溫棉的安裝完成后，可以開始暖通專業(yè)的施工，否則暖通專業(yè)一旦完成安裝，考慮到暖通專業(yè)的尺寸較大，后續(xù)施工的空間將異常狹窄，無法安裝保溫棉[5]。同時，如果其他專業(yè)如管線和電儀專業(yè)先完成，那么會對風(fēng)管設(shè)備及風(fēng)管的倒運安裝造成極大困難，見圖1。

對于施工區(qū)域異常狹小的施工位置，針對需要風(fēng)管法蘭保溫的情況，在完成風(fēng)管安裝的同時預(yù)留后續(xù)風(fēng)管法蘭保溫的路徑，否則后續(xù)專業(yè)的施工將導(dǎo)致無法保溫法蘭。上述原則是一般性原則，對于部分區(qū)域，如果風(fēng)管的頂部還有其他專業(yè)的施工，或者影響后續(xù)設(shè)備的安裝等，則要考慮必須在其他專業(yè)完成后再進行暖通專業(yè)的施工。具體可以采取的方案是根據(jù)暖通專業(yè)的安裝布置圖，結(jié)合生活區(qū)各個房間的施工特點細化方案，制定每個生活區(qū)房間區(qū)域的施工方案和施工順序，從而規(guī)避后續(xù)施工易出現(xiàn)的問題。

對于暖通專業(yè)內(nèi)部各個工作的施工順序，首先實施暖通專業(yè)預(yù)制件及焊接件的安裝。這些屬于熱工施工，主要包括風(fēng)管支架、風(fēng)機設(shè)備底座的安裝等，最好在甲板片預(yù)制階段完成。安裝完成后隨甲板片一起完成涂裝作業(yè)，可以大大縮短總裝階段現(xiàn)場的補漆時間，節(jié)約項目周期和施工成本。其次，穿艙件的安裝。穿艙件的安裝不僅是熱工工作，也是風(fēng)管標高和位置的定位基準。一旦穿艙件安裝完成，則整個風(fēng)管的路徑確定。同時，由于風(fēng)機的尺寸和重量比較大，在風(fēng)機的上層甲板片完成吊裝前需要完成風(fēng)機的安裝，否則需要預(yù)留側(cè)裝路徑。完成風(fēng)機安裝后，按照暖通布置圖連接穿艙件和風(fēng)機之間的所有風(fēng)管、風(fēng)閘等。在這個施工過程中，防火風(fēng)閘的安裝具有重要作用。因為防火風(fēng)閘的位置基本上位于房間進風(fēng)及排風(fēng)口的位置，所以防火風(fēng)閘在整個暖通的施工階段具有一定的定位基準作用。同時，防火風(fēng)閘對于生活區(qū)的消防網(wǎng)功能的實現(xiàn)和阻斷區(qū)域間火情的擴散至關(guān)重要，因此防火風(fēng)閘的施工在暖通專業(yè)的施工中處于重要位置。按照暖通布置圖完成主風(fēng)管的安裝后，需安裝分支風(fēng)管。分支到各個房間的風(fēng)管主要是螺旋風(fēng)管，隨后安裝布風(fēng)器和通風(fēng)柵。施工過程中要避免出現(xiàn)累計誤差，以免因最后一節(jié)風(fēng)管累計誤差較大而需調(diào)整修改。

風(fēng)管完成后，對于風(fēng)管法蘭位置需要進行跨接接地工作。對于送風(fēng)的風(fēng)管，為了保證制冷和加熱效果，所有的法蘭位置需要進行法蘭保溫處理。完成安裝后，需進行后續(xù)的風(fēng)管氣密試驗和冷凝管氣密試驗。如果氣密試驗沒有問題，可以直接進行后續(xù)的簽證和調(diào)試工作。

3 暖通專業(yè)施工容易出現(xiàn)的問題

在暖通專業(yè)的施工工程中，暖通井位置問題最集中，主要原因是這些位置施工空間比較狹窄，各專業(yè)比較密集，施工困難。顧名思義，暖通井是暖通專業(yè)從生活區(qū)一層至頂層的布置區(qū)域，也是生活區(qū)管道專業(yè)、電氣儀表通信專業(yè)的通道，因此施工區(qū)域狹小，施工困難。在設(shè)計階段，暖通工程師除了要考慮風(fēng)管的流量需求之外，還要考慮施工的可執(zhí)行性。如果沒有考慮施工的可行性，將導(dǎo)致現(xiàn)場施工異常困難，如風(fēng)管與風(fēng)管之間的法蘭連接螺栓無法緊固、法蘭處無法保溫、后續(xù)的清潔維修困難等，見圖2 和圖3。

針對上述問題，施工現(xiàn)場可以采用兩種方式解決。

第一種方式是在風(fēng)管上面以開檢修口的方式解決問題。施工工人通過檢修口進入風(fēng)管內(nèi)部，對風(fēng)管法蘭連接處無法用螺栓緊固的區(qū)域進行焊接作業(yè)，以解決風(fēng)管法蘭處螺栓無法緊固的問題，同時省去了在風(fēng)管連接處打膠，解決了氣密性問題。這種方案也存在一定的問題。一方面，施工風(fēng)險比較高。工人通過檢修門進入風(fēng)管內(nèi)部屬于封閉空間作業(yè)，施工難度大，操作困難。另一方面，這種方案中風(fēng)管經(jīng)過焊接工藝連接，存在風(fēng)管之間無法拆卸的情況，將對后續(xù)檢修造成一定的困難，施工照片見圖4。此外，這種方案無法解決法蘭處保溫的問題。針對這個問題，在法蘭保溫處可采用符合防火等級要求的保溫密封膠形式整體覆蓋法蘭，以替代保溫棉的施工。但是，此方案需要經(jīng)過設(shè)計工程師的確認。

第二種方式是直接在暖通井的位置預(yù)制暖通的管道井，替代風(fēng)管螺栓連接的方式。具體實現(xiàn)方案是采用不銹鋼板在施工現(xiàn)場進行整體切割，采用焊接的施工方法預(yù)制組裝成通風(fēng)管道，不需要法蘭連接，省去了法蘭保溫，使得施工更加便捷，但是存在后續(xù)風(fēng)管無法拆卸、維修困難的問題。

鑒于暖通井的空間受限且為進風(fēng)和排風(fēng)的主路徑，同時風(fēng)管的尺寸較大、風(fēng)管支架較多，暖通井的施工工序和通風(fēng)支架的設(shè)計都至關(guān)重要。所有的暖通支架需要結(jié)合風(fēng)管的尺寸，預(yù)制采用螺栓連接形式的支架，且支架的橫撐位置需要匹配風(fēng)管法蘭的位置。此外，在保證通風(fēng)流量的情況下，設(shè)計工程師在設(shè)計階段需要考慮施工的可行性和困難，確保現(xiàn)場施工有充足的空間，達到設(shè)計指導(dǎo)現(xiàn)場的目標。

在暖通專業(yè)施工過程中，第二種方式容易出現(xiàn)穿艙件防火規(guī)格問題，主要體現(xiàn)在穿艙件的材料、厚度不符合防火等級標準。例如：材料設(shè)計時，在應(yīng)該使用不銹鋼材料的情況下使用了碳鋼材料，此時需要更換穿艙件；忽視穿艙件的厚度、長度要求，導(dǎo)致其達不到防火等級要求，此時需要經(jīng)過現(xiàn)場設(shè)計確認，可以采用防火棉進行保溫延伸，解決穿艙件的厚度、長度問題。鑒于穿艙件屬于熱工工作，一旦施工完成無法拆卸，需要設(shè)計工程師在設(shè)計階段規(guī)避上述問題。

在施工過程中，材料的到貨計劃往往存在滯后。為了規(guī)避材料的影響，可以采用臨時桿件的方案，即通過將絲杠切割成長度和風(fēng)閘尺寸相近的長度，連接風(fēng)閘兩端的風(fēng)管，通過調(diào)整絲杠的螺栓位置，在一定程度上保證現(xiàn)場的施工不因為材料問題影響現(xiàn)場生產(chǎn)。

4 結(jié)語

通過分析海洋石油平臺圓筒型FPSO 生活區(qū)暖通專業(yè)的施工范圍、施工工序以及容易出現(xiàn)的問題，明確了暖通專業(yè)的施工一般性原則，并針對易出現(xiàn)的問題提出建設(shè)性解決方案。圓筒型FPSO 暖通專業(yè)主要的施工范圍包括預(yù)制件等熱工的安裝、通風(fēng)設(shè)備安裝及氣密性試驗等。在整體施工順序中，結(jié)構(gòu)和暖通風(fēng)管及風(fēng)機上面的保溫工作完成后可以進行暖通專業(yè)的施工，一旦出現(xiàn)影響其他專業(yè)施工的問題，需要具體問題具體討論。對于暖通專業(yè)內(nèi)部施工而言，熱工件、穿艙件和防火風(fēng)閘的安裝非常重要。熱工件需要盡量在甲板片預(yù)制階段完成安裝，并隨著甲板片一起進行噴涂釋放。對于通風(fēng)井的施工問題，可以采用檢修口和預(yù)制暖通管道的方式予以解決。對于穿艙件厚度及長度不滿足防火等級的問題，可以采用防火保溫延伸的方式解決。