FPSO改装项目永久检验通道的设置研究

周 伟，侍红南

(1.大连中远海运重工有限公司，辽宁 大连 116113；2.中国松辽船厂，辽宁 大连 116001)

在浮式生产储油船(Floating Production Storage and Offloading，简称FPSO)国际改装市场上，绝大多数的工程公司(运营商)都会选择船龄在20年左右的，即将被航运公司淘汰的油船作为母船。这样的油船尽管船龄较大，但其结构形式成熟，外板及甲板状态良好，可以作为FPSO的船体而不做过多的修改。这些船舶通常是在2005年以前建造完工的，并不需要满足永久检验通道(Permanent Means of Access，简称PMA)的设置要求，而且也没有考虑过改装预留。

目前，PMA的布置和设计是以国际海事组织海事安全委员会MSC.158(78)的条文为指导，仅针对油船和散货船，对FPSO并没有明确要求[1]。改装后的FPSO将继续在油田服役至少20年而不进坞，船体结构的设计、检验、维护和保障就成为了船东和船级社同时关注的问题之一。在油轮改装FPSO的过程中，压载舱和货舱会根据功能性需求修改为生产水舱、不合格舱(OFF-SPEC)等舱室；而且原本的大舱室可能会被分割成新的小舱室。因此新的舱室是否需要设置PMA，以及如何设置PMA就成为了在设计时需要考虑的问题。

1 FPSO设置PMA的必要性分析

FPSO在分类上属于海洋工程，在国际上既不被定义为船，也不被定义为钻井设施，因此，包括国际海上人命安全公约(SOLAS)、国际防止船舶造成污染公约(MARPOL)等国际公约以及海上移动式钻井平台构造和设备规则(MODU CODE)都不适用于FPSO，FPSO在设计和建造时只能参考或借鉴船舶法规和MODU的部分内容。尽管业主都会在技术规格书中将上述规范明确列出，但是，在实际建造过程中，FPSO并不会与船舶一样完全满足这些规范规则，否则整艘FPSO的设计建造将会无比的艰难和复杂。但是，如何界定规范规则中的要求哪些必须满足，哪些无需满足，或者满足不同规范规则中的低要求还是高要求，这些不仅困扰着改装厂，也同时困扰着业主。因此，FPSO改装在很大程度上需要依赖船级社作为第三方检验机构所提出的检验要求，从而进行设计和建造。

其中SOLAS对于通道设置布置的要求是：在船舶整个寿命期，每一处所均应设置通道，以供主管机关、船舶公司以及船上人员和其他人员必要时对船舶结构进行全面检查、近观检查和厚度测量。MODU的要求则是：平台内的每一处所都应设置至少一个PMA，以便在平台整个寿命期间，主管机关、公司和平台人员及其他有关人员能够对平台结构进行必要的总体检查、近观检查和厚度测量[2]。

而在MSC.134(76)中则对PMA的实施条件和日期做出了具体要求：2005年1月1日之后建造的20 000总吨及以上散货船、500总吨及以上油轮，统一设置固定式检验通道。1994年10月1日—2005年1月1日之间建造的油轮，按照MSC.27(61)要求实施。SOLAS公约仅对新建造的船舶具有强制性，而在2005年1月1日之前建造的船舶则无需再进行改装从而满足PMA要求[3]。

FPSO改装船，在一定程度上可以算是一艘新船，因为无论它的功能还是它的部分结构都已经进行了更改，甚至包括它的部分舱室，并且重新获得了船级社的认可；但是它自身又是一条旧的船舶，无需按照新的法规进行修改设计。

FPSO改装船通常修改的舱室包括左右舷压载舱和中部货舱；压载舱会根据实际要求分割成新的小舱室，中部的货舱也会根据需要分割成诸如生产水舱、OFF-SPEC舱等；这些修改后的舱室就是原船的新舱室。如果将SOLAS修正案MSC.134(76)(以下简称《规则》)以及MSC.158(78)(以下简称《规范》)看作单独对于舱室的强制要求，那么新的舱室可以视为油轮的货舱和压载舱，可以参照PMA设置要求进行设计和布置，来满足未来结构检验的需求，这种需求是来自于运营商以及船级社。而原有的舱内结构经历了20年左右的实践检验，出现问题的概率并不大，而且也拥有比较成熟的结构检验方式，因此运营商以及船级社也都默认了原有的结构检验方式。但是，如果所有的新舱室都按照PMA要求来进行设计和布置，不仅增加成本，而且布置更为复杂，本来舱内所需要布置的设备、梯道等已经占据了大部分空间，再增加结构检验通道(尽管检验通道可以和舱室出入通道复合设计，但是还有部分需要独立设计布置)将会使得舱内极难通行，设备维修等也不易进行。因此，考虑到业主、运营商以及船级社对于结构检验的需求，就需要四方协同设计，寻求满意的解决方案。

2 PMA在货舱的布置设计

如图1所示，原船的NO.3左货油舱新加一道舱壁，从而被平均分割成2个舱，一半还是NO.3左货油舱，另一半则是生产水舱；原船的NO.2左货油舱新加了一道舱壁，从而被平均分割成2个舱，一半是废油舱(OFF-SPEC OIL TANK)，另一半是废水舱(OFF-SPEC WATER TANK)。

新加的横舱壁与原船横舱壁结构形式一致，通道布置也与原船的走向一致，新的舱室位于边舱，两道纵舱壁都是光滑表面，骨材均位于舱壁反向，见图2。而原船在设计时对于结构检验就有了一定的考虑，增加了连续的纵向通道用以检查骨材与舱壁的腐蚀或应力集中问题。因此，就无需再考虑设置纵向的结构检验通道。《规范》中要求高为6 m及以上包含内部构件的货油舱应在扶强材表面距离甲板下面1.6～3.0 m的每一横舱壁处设置PMA；新加的横舱壁也只有最上层的高度超过了6 m，且骨材朝向舱内，因此,只需要在最上层增加一条横向的连续通道，既可满足检验通道要求，又能够作为舱室的通行通道。这样的通道设计起来非常简单，只需要借助骨材端面设置斜撑和平台横撑即可。

图1 改装后舱容局部布置图

图2 新加横舱壁

3 PMA在压载舱的布置设计

研究船型在改装时，不仅需要考虑压载功能，还需要考虑左舷作为立管系统的结构加强功能，因此，将原本的5个压载舱重新划分为9个压载舱；舱内各层高度也仅有最上面一层超过了6 m，而原船将距离甲板2.415 m处的延伸自艏至艉的纵桁材作为PMA。因此，无需再重新设计结构检验通道。

而从船底至上部折角点的垂直距离为8.5 m，结构检验通道《规范》中要求可以有2种设置方式：①在距离底边舱舱顶以下1.6～3.0 m的范围内设置一条纵向连续的永久通道，设置在纵向永久通道上的强框架处的扩展平台可用作通往结构临界区域的通道。②在环肋净开口顶部以下至少1.2 m处设置纵向连续永久通道，可允许使用移动通道设备来到达结构临界区域[4]。

FPSO改装船在设计时，更多是依靠原有结构来满足设计要求，并不能随意的增加、修改原有结构，而且所有的设计必须考虑最简便施工和最低廉成本；因此本船折角点以下的结构检验通道在设计时考虑了3种不同的方案。首先就是在距离底边舱舱顶以下1.6～3.0 m的范围内考虑设置一条纵向连续的永久通道；本船在设计时，为满足立管系统的强度要求而设置的侧向加强，呈横框架式布置在每个肋位上，并且新加的横向框架以及原有框架上不允许新开人孔以满足强度要求，因此每4道横框架就组成了一个独立的封闭空间，如果按照《规范》建议的第1种建议进行设计，由于横框架上不允许开人孔，那么每个横框架都需要设置2条直梯上下通行，显然是不合理的。若按《规范》给出的第2种建议进行设计，在环肋净开口处设计一条连续的通道，并且在通道两端都增加直梯，也就是在每4道横框架所组成的独立空间内连续，且设置2个直梯；全船需要设置13个独立的通道平台和26个直梯，设计复杂且将增大空船重量，船检人员在进行结构检验时，攀爬费时费力，并且增大了设计和建造成本。2种设计方案尽管都可以满足公约要求，但是设计复杂，成本高昂，并不是合理的设计方案，因此需要寻找可以降低成本且设计简便的方案。

由于在设计之初，全船即采用三维建模软件AVEVA MARINE进行了模型复原，因此在设计时，可以很方便的在模型中查找出可以利用的船体结构；在原船舷侧距离底边舱舱顶以下1.6～3.0 m的位置上，正好有一道T型纵桁贯穿整船，宽度为1.0 m，即便设置栏杆之后也可以满足永久检验通道的宽度要求。因此第3种设计方案就是在每2个横向框架之间(距基线5 670 mm)的T型纵桁外围增加栏杆，再从舱底增加一个直梯通到此T型纵桁上，而在有舱内通道的位置上增加平台通向此T型纵桁，这样的设计无需设置单独的通道平台，减少了设计难度，并降低了生产建造成本，第3种设计方案见图3。

图3 第3种设计方案

尽管此方案已经比较优化了，但是在实际设计过程中，由于三维建模软件的先期建模性和设计导向性，又发现在底边舱舱顶甲板上，每2个肋位之间靠近舷侧的位置存在原船设计的减轻人孔，如果设计直梯从此人孔下到(距基线5 670 mm)T型纵桁上只需要1 830 mm，比第三种设计方案更加简便，设计建造成本也更低。

4 结束语

《规范》与《规则》对于FPSO改装项目的PMA设置的要求并不明确，PMA的设计通常依赖于运营商以及船级社的审图要求；从经验设计上，FPSO改装项目中新的舱室，尤其是经过重大改装的舱室，其结构形式有较大的改变，船体结构受力也有较大的变化，通常是需要设计PMA，以便在FPSO不进坞的全生命周期内能够进行有效的结构检验。

FPSO改装项目设置PMA的方式与其他船舶相似，但其舱内的设备较多，结构复杂，设计PMA时不应拘泥于《规范》《规则》给出的设计指导，而是以此为依据，具体问题具体分析，找到最经济合理的设计方案。

另外，以全三维数字化设计进行先导性建模，可以在设计初期就将PMA融入整体的设计之中，在先期模型阶段就形成了详细设计与生产设计无缝对接，详细设计阶段即采用全三维数字化设计，能够更直观的选取最经济合理的设计方案，降低设计建造成本。