平台供应船(PSV)全回转推进器安装工艺研究

平台供应船(PSV)全回转推进器安装工艺研究 平台供应船(PSV)全回转推进器安装工艺研究 SHIP ENGINEERING 船 舶 工 程 Vol.37 No.10 2015 总第37卷，2015年第10期 平台供应船(PSV)全回转推进器安装工艺研究 刘 牣，杨传川，张 宇，佟国志 (大连中远船务工程有限公司，辽宁大连 116113) 摘 要:以大连中远船务9000HP PSV项目为例，结合《海洋石油支持 船监造技术指导书》、《全回转推进器安装工艺》等要求，分析研究PSV全 回转推进器的安装难点，并根据船厂生产设备情况及建造工艺水平，提出 了推进器的安装方法并优化了#设计#，为其它同类海工产品的推进器安 装提供宝贵的安装指导经验。 关键词:平台供给船;全回转推进器;安装工艺 中图分类号:U671.91 文献标志码:A 【DOI】 10.13788/j.cnki.cbgc.2015.10.001 Azimuth Thruster Installation of Platform Supply Vessel LIU Ren, YANG Chuan-chuan, ZHANG Yu, TONG Guo-zhi (COSCO (Dalian) Shipyard Co., Ltd., Liaoning Dalian 116113, China) Abstract: Taking the 9000HP PSV built by COSCO Dalian shipyard as an example, according to the instruction of platform supply vessel supervision and installation procedure of azimuth thruster, the design essentials of azimuth thruster installation are researched. According to the shipyard production equipment and construction technology, it is proposed the thruster installation method and optimized design scheme, which providing valuable experience for other similar marine engineering project design and construction. Key words: platform supply vessel; azimuth thruster; installation procedure 0 引言 迄今为止，南海周边国家已经在南海开了近2000口油井，全世界各 大石油公司也对南海油气资源虎视眈眈。在这样的大环境下，中国石油天 然气股份有限公司、中国海洋石油总公司、中国石油化工集团公司几大国 内石油公司，也不断的加大南海油气的开采力度。2012年5月，随着中海 油“海洋石油981”在南海首次开钻，我国的海洋石油开采也迈出了新的 一步，伴随而来的是国内几大石油公司对相关海洋工程船需求量进一步增 大。在这样的大背景下，中国远洋运输集团公司与中海油田服务股份有限 公司强强联合，由中远集团旗下的大连中远船务承接了2条9000HP PSV (Platform Supply Vessel，平台供应船)。 PSV上最重要的设备——全回转推进器决定了船舶的最大航速及操纵 性，而这两点是船东衡量船舶性能最重要的两个指标。因此本文将以“海 洋石油660”、“海洋石油661”为例，简要介绍PSV全回转推进器的安装 难点，并根据现场实际情况分析研究推进器的安装，然后结合船厂的实际 工艺水平，制定出优化后的 收稿日期:2015-07-03;修回日期:2015-10-22 安装流程及方法，最后通过表格对比，阐述优化方案对推进器安装产生的积极效果。 1 背景知识介绍 1.1 “海洋石油660”、“海洋石油661”简介 “海洋石油660”、“海洋石油661”是大连中远船务为中海油服承建的9000HP深水供应船，主要功能是为钻井平台供应常用物质，包括淡水、盐水、泥浆、散料等，船长85m，宽20m，设计吃水7.1m，甲板面积1000m2，最大载重量4700t，入级FF1消防船，并配置DP2动力定位系统，适航性与耐波性良好，是目前亚洲最先进的多功能深水供应船，见图1。 1.2 全回转推进器介绍 全回转推进器顾名思义就是推进器可以根据需要旋转360?，对于PSV这类对操作性能要求很高的船舶，通常主推进系统都选择安装全回转推进器。另外，全回转推进器可以通过推进器的360?旋转来控制船舶的方向，相比于普通轴系推进的船舶，不用安装舵机，所以特别适合安装在小型电力推进船舶上。 作者简介:刘韧(1985-)，男，助理工程师。研究方向:海洋工程船轮机设计。 — 1 — 船舶舾装设备、修造工艺与造船材料 图1 “海洋石油660” “海洋石油660”、“海洋石油661”的主推进器为2台肖特尔 SPR-2850kW，分别安装在艉部推进器室的左右两舷，为了保证全回转推进器的推力可以达到最佳效果，2台全回转推进器分别向舷侧及船尾各偏转3?。 无法在现场对法兰进行机加工处理。 2.3 全回转推进器基座的定位及精度控制问题 全回转推进器需要分别向舷侧及船尾各偏转3?，所以我们在焊接推进器基座的时候，就要根据推进器偏转的角度把基座的角度调整好，而如何控制基座的角度也是一个非常棘手的问题。 2.4 全回转推进器外封板的制作与安装 全回转推进器安装到位以后，需要根据船体的外板线性制作外封板并安装推进器上，因为外封板上部的推进器需要通过流动的海水来冷却推进器内的滑油，所以外封板外沿与船体外板内沿要预留20mm~ 30mm的间隙来保证冷却海水量[3]。为了保证美观，外封板还需要和船体线性保持一致，因此整个外封板的制作及安装也是一个难点。 3 问题分析及方案制定 3.1 全回转推进器安装高度问题 为了保证1.4m的高度差，制定了两种方案。方案一:在船台上安装，通过胎架把整个船体抬高来满足1.4m的高度差;方案二:在浮船坞上安装推进器，通过控制两个浮船坞的压载水来满足1.4m的高度差，见图3。 基线 最小1.4m 图3 推进器吊装示意图 2 PSV全回转推进器的安装难点 2.1 全回转推进器的安装高度问题 本项目的全回转推进器为下部安装，安装时需要从船体底部安装，考虑到全回转本身的高度就将近7m，再加上安装过程中需要预留一定的安装空间，这样就需要全回转安装时的空间高度要比船体基线还要低，根据估算，需让全回转推进器和船体之间产生1.4m左右的高度差[1]，而这个高度差在船台阶段是很难做到的，见图2。 左舷距中5000向左视 第一甲板 8600 ab.BL 13 A 3260 B B 基线 3? 300 -5 0 5 10 4350 5900 肖特尔全回转 推进器 3030 根据现场实际情况分析后发现，如果采用方案一，对于胎架的高度和强度都有很高的要求，并且安装胎架的工作量也很大，安装推进器的过程 中也存在一定的风险;如果采用方案二，需要使用浮船坞和海吊，而海吊的租用成本也十分高昂。经过研究讨论采用方案二，并且优化了方案，把两个浮船坞尽量靠近码头，通过调整两个浮船坞的压载水量使PSV与推进器产生1.4m的高度差，同时尽量靠岸安装，这样在仅使用岸吊的情况下就完成推进器的安装，节省了租用海吊的高昂费用。 3.2 全回转推进器基座的制作及加工 根据现场的实际情况分析后发现，如果先焊接推进器基座，后进行机加工法兰平面是不可行的，因为 需要加工的是法兰的下面，而基座安装以后，法兰的 图2 推进器安装图(单位:mm) 2.2 全回转推进器基座的制作及加工问题 全回转推进器在安装前，需要提前制作推进器的安装基座，并把基座焊接到船体上，推进器安装时，通过螺栓把推进器上的安装法兰和基座上的法兰固定在一起，所以推进器法兰的安装对整个推进器的安装是至关重要的。根据厂家的要求，为了保证推进器基座法兰面平面度0.2mm的要求[2]，该法兰要求焊接完成后进行机加工，但是由于PSV推进器室内空间狭小， — 2 — 刘牣等，平台供应船(PSV)全回转推进器安装工艺研究 下平面空间很小，无法进行现场的机加工作业，所以决定先机加工法兰平面后再焊接推进器基座，这样就对焊接时的变形控制提出很高的要求，根据厂家的提供的图纸来看，平面度误差不能超过3mm，见图4。 作为后续定位基准 ?3570 ?2970 +5 ?2820-2 ? +5 ?3190-2 图4 推进器基座制作图(单位:mm) 3.3 全回转推进器基座的安装角度控制 根据现场实际情况分析，如果用传统的拉线方式来控制基座的角度很难，通过拉线可以确定推进器的一个基点，但是偏转一定角度以后的法兰面很难通过拉线来定位，需要采用更先进，精度更高的定位方法。 通过与船体精度室及项目组共同讨论，决定采用精度仪来控制基座角度[4]。首先，用拉线方式在左右舷各确定一个基准点O，并在法兰面上取8个参考点用来定位基座。然后，通过理论计算，计算出法兰按照规定角度偏转以后，8个参考点的相对于基准点O的坐标值，见图5。 左舷 右舷 左舷 右舷 O点(FR0#+270.73,-5029.27,5341.53) O2点 (FR0#+270.73,-5029.27,5341.53) A点(FR0#+270.73,-6437.29,5415.27) A2点(FR0#+270.73,-6776.82,5433.06) B点(FR0#+270.73,-3621.24,5267.79) B2点(FR0#+270.73,-3281.72,5250.01) C点(-1137.29,-5029.27,5415.28) C2点(FR-2#-276.82,-5029.27,5433.06) D点(1678.76,-5029.27,5267.79) D2点(FR3#+218.28,-5029.27,5250.01) E2点( , ,5446.02) E点( , ,5446.02) F点( , ,5237.04) 点( , ,5237.04) F2 G点( , ,5341.53) G2点( , ,5341.53) H点( , ,5341.53) H2点( , ,5341.53) 图5 推进器法兰定位图 使八个顶丝的高度坐标与8个参考点的理论值高度一 致，工装固定以后通过精度仪再次核对顶丝的高度值，确认高度值无误后，把推进器基座安装到位，安装后的基座法兰面要与8个顶丝完全接触。基座定位以后进行基座的焊接，为了控制焊接变形，焊接需要采用对角焊接的方式，并且在焊接的过程中要不间断检测8个参考点的偏移量，保证偏移量控制在?3mm以内[5]，见图6。 4800 工装垂直支撑 结构加强 1357 工装水平支撑 图6 推进器定位工装示意图(单位:mm) 100 有了理论值以后，下一步的难点是如果在现场按照理论值来定位基座。经过现场研究制定了下面的方案。首先制作一个临时工装，该工装的上平面水平高度与基准点一致，从工装上平面伸出8个垂直方向的支撑，支撑的下端有顶板及顶丝，通过调整顶丝的高度， 3.4 全回转推进器外封板的制作与安装 关于外封板的制作，决定使用原船体外板加工后回装的方案，这样不 仅节省了材料，也可以让外封板与船体外板的线性保持一致。 关于外封板的安装，制定了有两种方案。 1)方案一:先安装推进器，后安装外封板。 这种方案的优点是推进器安装的难点降低，因为没有外封板阻挡视线，推进器安装的时候可以很容易观测到推进器法兰的情况，方便安装。同时这个方案的缺点也很明显，因为外封板是通过和推进器上16个肋板焊接后固定在一起的，所以安装外封板的时候需要有足够的焊接空间，但是采用先安装推进器后安装外封板的方式，工人无法进入到外封板内侧进行焊接工作。唯一的方法就是在外封板上开过焊孔来满足焊接要求，但是过焊孔的存在也会影响船体外板的美观，所以这个方案实施起来很容易，但是很难让船东满意。 角度 过焊孔 间隙 20mm~30mm 推进器 船体 外板 焊接连接处 图7 外封板过焊孔示意图 2)方案二:先安装外封板，后安装推进器。 这种方案的优点是外封板的安装简单，可以在船 — 3 — 船舶舾装设备、修造工艺与造船材料 台上就把外封板提前焊接到推进器上，也不需在外封板上开过焊孔，不会影响整体美观。缺点是推进器安装困难，因为外封板的存在，在安装吊装的过程中无法看到推进器法兰的对位情况，并且由于推进器基座有3? 的偏转，更提高了安装的难度。除此以外，这个方案的实施还有另一个难点:由于推进器的肋板是留有余量的，安装外封板的时候，需要根据船体的线性把余量切掉。但是提前安装外封板的话，就很难预估出肋板需要切掉的余量，见图8。 图8 推进器加强肋板 图9 外封板焊接后的 三维图 推进器 作好的木板到现场与推进器基座及船体外板对比，核对后的木板根据现场实际情况在适当的调整尺寸，只到完全符合船体外板线性为止，并在木板上按照实际具体的安装位置标上编号。标号过的木板再与推进器的肋板一一比对，每个肋板根据木板的尺寸切割掉多余的余量，然后将外封板与肋板焊接，见图9。 4 方案对比分析 根据优化后的方案，全回转推进器的安装非常成功，见图10。通过与原始方案对比，优化效果见表1。 图10 推进器安装完成 现场实际讨论后，制定了预估肋板的尺寸的方法:在模型中根据船体的线性创建出每个肋板模型，然后根据模型中尺寸先制作成同样大小的木板，并拿着制 5 结束语 “海洋石油660”、“海洋石油661”全回转推进器的安装是整个项目重大节点，在方案的初定、讨论、优化及最后实施的过程中也遇到了各种各样的困难，但是在整个PSV团队的共同努力下，攻克了一个又一个的难 关，最后顺利完成了全回转推进器的安装，推进器的优化设计也得到了船东，船检及现场队伍的认同。 “海洋石油660”、“海洋石油661”全回转推进器的顺利安装填补了大连中远船务在平台支持领域的空白，本项目编制的全回转推进器安装工艺也对后续平台支持船项目起到安装指导的作用，为后续项目的全 回转安装打下坚实的基础。 参考文献: [1] 蔡君. 全回转推进器安装工艺[R]. 大连中远船务工程 有限公司, 2014. [2] 罗幼安. 海洋石油支持船监造技术指导书[Z]. 中海油 田服务股份有限公司, 2011. [3] 郑卫腾. 肖特尔全回转推进器安装说明指导[Z]. 德国 肖特尔公司, 2014. [4] 王逸英, 刘文斌, 黄巍巍, 等. 全回转推进器底座安装 工艺[J]. 黑龙江科技信息, 2012(7): 78. [5] GB 3471-2011-T. 海船系泊及航行试验通则[S]. 2012. — 4 —