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第十篇 浮式生产储油装置（FPSO）选型设计3

第一章 FPSO选型设计总则3

第一节 FPSO概念3

第二节 FPSO设计遵循的主要规范和标准3

一、入级检验规范3

二、法定检验规则4

三、参考规范与标准5

第三节 FPSO各设计阶段文件编制内容和深度以及送审文件资料范围6

第四节 FPSO设计的基础资料16

一、设计任务书16

二、设计环境条件16

三、油田产量与油品性质17

第五节 旧油轮改造设计17

一、旧油轮改造设计的基础17

二、改造设计的工作范围18

第二章 FPSO方案选择20

第一节 方案选择概念20

一、FPSO选型25

二、FPSO功能要求28

三、其他选型因素29

第二节 FPSO储油量与吨位34

一、油田生产指标34

二、外输目标34

三、储油量计算方法41

四、其他液舱42

五、FPSO吨位计算42

六、FPSO主尺度42

七、前期研究阶段工作界面43

第三节 系泊形式43

一、单点系泊系统44

二、多点系泊装置44

三、动力定位46

四、系泊装置布置46

第四节 外输卸油方式47

一、FPSO卸油方式47

二、卸油作业海况48

三、穿梭油轮48

第五节 “大型浮体浅水效应”新概念49

一、概念49

二、“大型浮体浅水效应”的工作原理及方法50

三、“大型浮体浅水效应”实例52

参考文献53

第三章 FPSO总体设计54

第一节 总体设计概念54

一、总体设计的主要内容54

二、FPSO主尺度的优化与确定54

三、国外最新FPSO介绍59

第二节 船体型线设计63

一、船体型线及主要参数的优化63

二、FPSO型线的主要特点66

第三节 总体布置特点67

一、分舱67

二、边舱、双底尺度与MARPOL公约68

三、FPSO总体布置69

四、原油舱、工艺舱、含油污水舱的布置72

五、单点系泊装置的布置73

六、机舱、泵舱和其他液体舱的布置73

七、工艺、动力、热介质、火炬等上部模块布置74

八、生活区、中控室、应急电站、应急消防泵、直升机平台等的布置75

九、吊机和原油外输装置的布置76

十、安全与危险区域划分77

第四节 总体性能计算81

一、性能计算的主要内容与程序81

二、干舷及载重线标志87

三、倾斜试验88

四、装载手册90

第五节 FPSO运动与水动力特性92

一、FPSO的运动92

二、FPSO在不规则波浪中的运动与水动力特性94

三、FPSO运动与水动力模型试验101

参考文献106

第四章 FPSO船体结构设计107

第一节 结构设计概念107

一、概要107

二、结构设计方法107

第二节 FPSO结构设计109

一、FPSO结构设计考虑109

二、船体梁设计须考虑的载荷109

三、局部结构设计须考虑的载荷111

四、舯剖面设计113

五、FPSO船体结构形式的选择与高强度钢的应用113

六、中海油FPSO船体结构布置及特点113

七、环境载荷与船体载荷预报114

八、计算工况116

第三节 FPSO结构分类及对应钢材等级117

一、结构分类117

二、钢材等级117

三、结构钢118

第四节 船体总纵强度119

一、基本概念119

二、静水弯矩和剪力计算119

三、波浪诱导弯矩和剪力计算120

四、影响总纵强度的主要因素121

五、总纵强度校核121

六、腐蚀余量122

第五节 防振设计122

一、船体振动的基本概念122

二、解决振动问题的途径123

第六节 结构抗疲劳设计123

一、基本概念及分析方法123

二、结构疲劳载荷125

三、上部模块结构和火炬塔结构126

第七节 船体梁总纵弯曲变形与模块结构设计126

一、基本概念126

二、船体梁弯曲变形对模块结构的影响127

三、模块支腿与船甲板连接点位移的定量分析127

四、模块结构设计129

第八节 FPSO结构设计相关问题132

一、双舷侧和双层底132

二、FPSO的装载工况132

三、尽量减小影响局部结构强度的惯性荷载132

四、运动参数和规范标准的影响132

第九节 Y型舷侧结构133

一、概念133

二、Y型结构设计134

参考文献134

第五章 FPSO的发电装置与配电系统135

第一节 发电机组的选型、配置与布置135

一、电站机组的选型及总装机容量的确定135

二、燃料处理系统140

三、废热回收系统143

第二节 配电系统144

一、电力及配电系统设计的工作范围144

二、设计阶段划分144

三、各设计阶段的任务145

四、设计步骤和方法147

第三节 24V直流系统147

一、24V直流系统的组成和工作原理147

二、设计要求147

三、蓄电池容量的计算147

第四节 应急发电机组选型149

一、选型时应满足的基本要求149

二、应急负荷和重要负荷的界定150

三、应急负荷和重要负荷的计算151

四、应急发电机组的布置要求和形式151

参考文献151

第六章 FPSO的仪表控制系统152

第一节 概述152

一、系统构成152

二、系统配置153

第二节 过程控制系统154

一、过程控制系统154

二、FPSO常用仪控技术154

第三节 应急关断系统156

第四节 火气监控系统157

一、火气监控系统基本功能157

二、火气监控系统布置原则158

三、气体采样系统158

第五节 船用控制系统158

一、液位遥测系统159

二、装载计算机系统159

三、阀门遥控系统160

参考文献160

第七章 FPSO的生产辅助系统与公用系统161

第一节 概念161

一、生产辅助系统与公用系统的概念161

二、生产辅助系统、公用系统与生产系统之间的界面划分以及一体化设计思想的确立161

第二节 供热系统162

一、供热系统分类和比较162

二、热介质油供热系统163

三、蒸汽供热系统172

第三节 货油储存与外输系统173

一、货油储存舱173

二、生产工艺处理舱175

三、货油外输系统原理、组成和功能176

四、货油外输作业辅助系统180

第四节 公用系统185

一、压缩空气系统185

二、蒸汽系统188

三、燃料油系统190

四、滑油系统193

五、污油和含油污水系统195

六、海水系统196

七、淡水系统198

八、全船的排水系统202

九、舱底水系统203

十、氮气系统206

十一、伙食冷藏系统207

十二、空气调节系统213

十三、通风系统228

第五节 通信系统242

一、无线电通信与信息传输系统243

二、内部通信与信号装置245

第六节 航行灯、信号灯、航空障碍灯和闪光信号灯系统246

一、航行灯、信号灯和航空障碍灯的特性和配置247

二、通信闪光灯的配置251

参考文献251

第八章 FPSO的救生与消防系统252

第一节 救生系统252

一、FPSO救生系统特点252

二、FPSO救生系统配置特点252

第二节 消防系统255

一、FPSO消防系统分类、选型和布置255

二、水消防系统256

三、泡沫灭火系统258

四、二氧化碳灭火系统260

五、FPSO上消防器材的选型和布置261

六、七氟丙烷灭火系统262

七、厨房湿粉灭火系统262

八、移动灭火设备（消防杂件）266

第九章 FPSO舾装设计269

第一节 概念269

第二节 FPSO的主要舾装设备和设施270

一、锚、系泊系统270

二、拖曳设备278

三、甲板起重设备278

四、外输系统内的舾装设备和设施281

第三节 舱室设备及内装设计特点285

一、概述285

二、舱室布置的设计和舱室设施的配备285

第四节 防火和绝缘287

一、结构防火287

二、绝缘材料290

第五节 舱室内装材料和甲板敷料292

一、舱室内装材料292

二、舱室的甲板敷料292

第六节 FPSO的结构防腐蚀293

一、腐蚀的主要概念293

二、海上工程结构和船舶的腐蚀环境295

三、防腐蚀基本措施295

四、FPSO和船舶常用涂料及应用296

五、防腐涂料对表面处理的要求307

六、船舶及FPSO的阴极保护309

参考文献315

第十一篇 单点系泊系统选型设计319

第一章 单点系泊系统选型设计总则319

第一节 单点系泊概念319

一、选型设计范围320

二、主要原则325

第二节 单点系泊装置的功能327

一、油、气、水、电、通信等旋转接头的选型327

二、确定各旋转接头能力的依据329

第三节 单点系泊系统设计建造遵循的主要规范和标准329

第四节 设计基础资料及相关专业资料330

一、设计的环境基础资料330

二、相关专业资料333

第五节 模型试验334

第二章 单点系泊系统的几种主要形式335

第一节 塔架式单点系泊装置335

一、塔架软刚臂单点系泊装置335

二、塔架缆绳式单点系泊装置335

第二节 悬链浮筒式单点系泊装置338

一、系统介绍339

二、系统设计339

三、介质输送340

四、操作与维护341

五、适用范围341

第三节 单锚腿浮筒式单点系泊装置342

第四节 内转塔式单点系泊装置343

一、系统构成与特点344

二、海上安装346

三、FPSO拖航、回接与试运转346

第五节 外转塔式单点系泊装置347

第三章 国内两种典型单点系泊装置的选型设计348

第一节 塔架软刚臂单点系泊装置348

一、作业工况与环境力的组合348

二、软刚臂单点系泊系统的系泊力与系统刚度350

三、应急解脱装置354

四、固定塔架的抗疲劳设计355

第二节 内转塔式单点系泊装置356

一、选型设计概念356

二、系泊场地的选择359

三、永久系泊方式与可解脱系泊方式360

四、系泊缆数量、布设方式与环境力方向性361

五、系泊缆构成、长度与锚形式363

六、柔性软管、立管连接形式与受力分析366

七、各国规范对系泊缆安全系数的规定367

八、系泊系统分析的环境条件选用与运动设计参考数据368

第三节 安装连接与操作维护372

一、原油外输操作条件372

二、软刚臂单点系泊装置安装连接的注意事项373

三、不同内转塔式单点厂家产品的安装比较373

四、内转塔式单点系泊装置的海上安装连接与试验工艺375

参考文献376

附录一《概念设计、基本设计、详细设计技术文件典型目录》之表9浮体及舾装377