某FPSO电仪一体化PDMS建模设计应用

某新建15万t FPSO，位于某海域。项目包括船体部分、14个上部模块、13个管廊、火炬臂和单点系泊系统，采用一体化建造方案。电仪专业焊接件主要包括电缆马脚、电缆护管、托架支架、电仪讯设备支架等，定位焊接工作量较大。一体化安装必须遵循结构建造方案、吊装运输方案和总装方案等，因项目单体多，施工环境复杂，各专业存在交叉作业，尤其电仪专业焊接件数量较大，整体达到3万件，一体化工作困难显而易见。为了解决此问题，本文分析了项目的特点及施工程序，通过PDMS设计，提高了一体化定位精度，缩短了一体化设计时间，高效地解决了项目电仪一体化的问题。

1 船体概况

船体主要包括：生活楼、货油舱、吊机、单点塔和火炬臂等。某FPSO船体俯视示意图如图1所示。船体主要参数：总长，258.95 m；水线间长，251.35 m；型宽，48.90 m；型深，26.70 m；设计吃水，17.20 m；排水量，191 600 t；设计作业水深，429 m;设计寿命，30年，15年不进坞；原油舱容，不小于17.1万m3；外输方式，电动深井潜水泵，艉部串靠装/卸油；设计环境条件，100年一遇生存海况，1年一遇作业海况(主要指海洋气候条件)；船体结构，双壳双底；主电站，2台8 500 kW透平发电机和2台7 600 kW原油主机电站；定员，100人，自持力21天；空船质量，约5.1万t，上部模块净质量约9 000 t，操作质量约1.3万t。

图1 某FPSO船体俯视示意图

2 上部模块

某FPSO上部模块示意图如图2所示。卸货区模块，该模块主要是装卸货物的区域；电气间电源模块，该模块设置了3层电气房间，包括主开关间、工作间、电池间，应急开关间、消防设备间、主变压器间、电潜泵控制间及通风设备等；燃气透平电站模块1和模块2，该模块设备主要包括透平发电机橇、柴油增压泵橇、润滑油冷却器、空气压缩机、空气储罐等；惰性气体处理模块，该模块设备主要包括热介质锅炉橇、惰性气体发生器橇、氮气发生器橇、热介质膨胀罐、热介质增压泵等；热站模块，该模块设备主要包括热介质锅炉橇及辅助设备等；计量站模块，该模块设备主要包括原油计量橇、库房、生产水增压泵及滤器等；生产水处理模块，该模块设备主要包括生产水滤器、紧凑式气浮橇、水力旋流器等；油处理模块1、模块2、模块3，该模块设备主要包括合格原油换热器、一级/二级分离器、一级/二级加热器、原油冷却器(预留)、设备20-2段塞流捕集器、设备21-2段塞流捕集器、置换泵及滤器等；气处理模块，该模块设备主要包括二级加热器、燃料气压缩机橇、电站燃料气压缩机、锅炉燃料气罐、燃料气涤气罐、燃料气后冷器、电站燃料气罐等；液化气储罐模块1和模块2，该模块设备主要包括换热器、储罐、塔器、压缩机撬等。

3 单点系泊系统

某FPSO采用内转塔单点系泊系统。单点系泊系统船上部分主要指转塔系统，分为下转塔、上转塔、塔架。下转塔含链盘、止链器、I型管路、下轴承、主轴承、公用系统等；上转塔分多层甲板，主要有工艺管线、关断阀门、收发球器、中压电缆接线箱、低压电缆接线箱、输出终端、液压动力源、滑环堆栈、绞车等提拉设备及其它辅助系统。塔架的作用是支撑船体，且为连接上转塔与船体的通道。

图2 某FPSO上部模块示意图

4 电仪一体化PDMS建模设计及应用

电仪一体化PDMS建模就是在建造过程中以某一甲板片为基础，在不影响吊装的前提下，将安装在此甲板片的各专业支架、设备底座、护管、配管管线、电仪托架、结构格栅、栏杆、塔楼等可安装的附件进行焊接安装，然后完成整体涂装作业，再用专用小车运输到施工现场，直接把各部分甲板片吊装焊接为一个整体，达到提高施工效率的目的。

电仪一体化PDMS建模，前期需要完成精细化设计，提供支架精确定位图，电仪一体化PDMS建模是最关键一步。在没有使用电仪一体化PDMS建模以前主要是核对结构图纸，查看甲板片预制方案、吊装运输方案和总装方案，核实哪些区域不能安装电仪支架。此项目利用电仪一体化PDMS建模，直接在数据库抽取碰撞检查表。碰撞检查表主要是把小车区域、运输垫墩、倒运垫墩、临时垫墩、临时支撑等建到模型里占位，进行碰撞检查。所有的碰撞形成一个表格，表格内容主要包括支架或设备位号，碰撞设备等。根据碰撞检查表，可以把没碰撞的所有支架预舾装，把小车区域和临时垫墩碰撞的所有支架预安装，其他所有支架总装。电仪一体化PDMS建模工艺流程示意图见图3。

图3 电仪一体化PDMS建模工艺流程示意图

电仪一体化PDMS建模的优点：焊接件定位精确，提高现场一体化安装率，尤其是电缆马脚；按照结构方案建模，抽取碰撞检查表，节省大量的查阅设计图纸的时间。