一种高效安全浮式生产储卸油装置及其建造工艺与精度控制方法与流程

1.本发明涉及船舶安装技术领域，特别涉及一种高效安全浮式生产储卸油装置及其建造工艺与精度控制方法。


背景技术：

2.据报道，近几年新发现的油气田60％位于海上，而且油气储量的40％都将集中于深海区域。因此，随着海洋油气开发逐渐向深、远海发展，采用长距离油气回输管线油气开发成本会越来越高、各种开发风险也越来越大。为有效解决这一难题，海上油气加工厂
‑‑
浮式生产储油船(floating production，storage and offloading，简称fpso)便应运而生。fpso用于对开采的石油进行油气分离、处理含油污水、动力发电、供热、原油产品的储存和运输，具备集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性设施。目前，虽然fpso在船型开发、结构设计和建造方法等多个方面的技术发展较为成熟，但其建造过程中存在因结构尺寸大、船东要求工期短等问题，导致建造困难，另一方面，随着深海作业对fpso性能要求提高，无疑需要提升该平台的建造精度。
3.公开号cn107000812a的专利申请公开了一种生产船壳的方法，船壳用作fpso或fso的壳体，方法包括：生产具有船尾部分、首舷部分和中央部分的壳体；在壳体上设置用于支撑处理模块的甲板；在壳体内设置烃储存装置；为壳体设置锚固连接装置，在甲板内设置用于支撑烃处理模块的处理模块加固件；在首舷部分处或附近，为两个纵向壳体侧设置系泊线连接加固件；在一个或多个纵向壳体侧，在纵向方向上在系泊线连接加固件之间设置用于立管平台的立管连接加固件；以及为首舷部分设置转塔加固件。
4.该现有技术没有分段建造方法，通过制订合理的建造工艺，有效保证建造精度、焊接质量和分段建造进度，且对于甲板上的功能模块的固定稳定性不高。
5.为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种高效安全浮式生产储卸油装置及其建造工艺与精度控制方法，通过制订合理的建造工艺，有效保证建造精度、焊接质量和分段建造进度；对于超大模块，采用“总段分解，分段总组”的吊装方法，降低对设备能力要求，减少制作成本；按照平直和曲面区域进行分段划分，可以实现不同区域的同时开工，达到缩减工期的目的；同时还考虑设备进舱和设备基座完整性的要求，将主船体区域分为上、下两层，待设备进舱后封盖上部分段，以确保施工完整及施工便利性，有利于减少建造周期、提升结构单元预制精度、控制整体建造精度。
7.本发明采用的技术方案是：
8.一种高效安全浮式生产储卸油装置，包括本体、生活模块、上部模块、内转塔和燃烧塔，本体包括船体、主甲板和操控系统，主甲板上依次布设有生活模块、上部模块、内转塔
和燃烧塔，生活模块包括生活楼、停机坪，生活楼内设有生活起居室、中央控制室和生活防疫系统，生活防疫系统包括物理空间、人员管理模块、物资管理模块和传染源处理模块，上部模块设于主甲板中部，由多个功能单元组成，每个功能单元下部设置有支墩组件，内转塔、燃烧塔布置于船艏内侧中轴线上。
9.通过采用上述结构，装置整体具有生产、储存、卸载功能，拥有原油处理工艺设施、废水处理、电站、共用设施、生活楼等，功能性齐全。
10.优选的，上部模块包括设置于主甲板上的12个功能单元和1个被分成四片的管廊，12个功能单元分左、右舷2行，每行6个，沿船艉部到艏部、左舷到右舷的顺序依次布置，包括电气间、吊装、发电模块、电站模块、惰气模块、热站模块、外输计量模块、燃油处理模块、油气处理模块、油气处理模块、油气处理模块、预留区域，热站模块、惰气模块、外输计量模块、燃油处理模块之间设置了一个3至4米宽的安全隔离区域，安全隔离区域为十字型。
11.通过采用上述结构，实现船舶所具有的基本功能，另外，且设置安全隔离区域，能隔离危险和非危险区域，保障生产和生命财产安全。
12.优选的，每个功能单元下部设置的支墩组件包括4个滑动支墩和2个固定支墩，分2行3列布局，第一列和第三列为滑动支墩、第二列为固定支墩。
13.优选的，滑动支墩包括2个限位块、垫块、围外曲板、十字支撑框架板和4个对称分布三角板，2个限位块通过焊接平行安装于垫块两边缘，且2个限位块排布方向为船长方向，垫块与上方功能单元底部通过焊接连接，十字支撑框架板中间部分与下方主甲板焊接连接，其端部与主甲板为滑动接触形式。
14.通过采用上述结构，采用滑动支墩可以保障在海上作业期间因主船体受波浪影响发生弹性变形时，各单元能够随着主船体的变形在一定范围内柔性滑动，产生抗疲劳效应。
15.优选的，固定支墩包括垫块、围外曲板、十字支撑框架板和4个对称分布三角板，垫块与上方功能单元底部通过焊接连接，十字支撑框架板与下方主甲板焊接连接。
16.通过采用上述结构，固定支墩将上部功能单元固定于主甲板，功能单元更加稳固。
17.优选的，内转塔设有塔架、转塔、系泊系统，转塔包括转塔轴、滑环组件、转盘、主轴承及其支撑结构、系泊绞车承载台和下轴承组件，系泊系统包括系泊绞车、系泊缆组件、链盘和海底锚。
18.一种高效安全浮式生产储卸油装置的建造工艺，包括以下步骤：
19.步骤1：分段划分：将装置划分为8各区域，包括12个艉部bma分段、35个机舱区域bme分段、125个货舱区域bme分段、56个艏部区域分段、19个生活楼分段、2个呆木分段、2个吊机立柱分段和1个燃烧塔分段；
20.步骤2：分段制作：根据分段设计图进行钢板备料、切割、机加工和组焊，对制作后的各分段进行预密性试验、三维精度测量和预搭载模拟分析；
21.步骤3：分段总组：制订分段总组参数与精度要求，再按照分段总组目标要求，进行分段总组，包括吊装和安装或焊接；
22.步骤4：船坞铺设支墩与船底模块吊装：根据船体结构和舾装部分的总体设计精度，进行船坞定位并进行控制精度检测，达到要求，进行船底模块吊装；
23.步骤5：吊装合拢：本发明的fpso大型结构、模块,重量在300-1100吨之间，其中部分模块涉及异地建造且安装精度要求高，需要对大模块浮态吊装过程进行精确控制；
24.步骤6：船体合拢与上部模块安装：船体合拢和上部模块的安装，可以根据合拢区域先后，同时进行上部模块安装；
25.步骤7：设备与整体调试：完成步骤1-6后，进行涂装与舾装，涂装与舾装完成后，进行设备与全船调试，包括动力与管控系统调试、负载调试、公共服务系统调试、关键系统测试和外部连接调试；
26.步骤8：出坞拖航：放水入坞船舶驶出船坞，并拖航到达指定海域。
27.通过采用上述分段建造方法，通过制订合理的建造工艺，有效保证建造精度、焊接质量和分段建造进度；对于超大模块，采用“总段分解，分段总组”的吊装方法，降低对设备能力要求，减少制作成本；按照平直和曲面区域进行分段划分，可以实现不同区域的同时开工，达到缩减工期的目的；同时还考虑设备进舱和设备基座完整性的要求，将主船体区域分为上、下两层，待设备进舱后封盖上部分段，以确保施工完整及施工便利性。
28.优选的，步骤5中，吊装合拢包括以下步骤：
29.步骤5-1：吊装建模：考虑实际吊装能力和吊装安全性，定义：吊装设备能力为w0(t)，待吊装的设备重量为w(t)，吊装安全系数为k,一般k≥1.1，因此，实现安全吊装的条件为：w0(t)≥kw(t)；
30.为防止大型薄板件和特殊结构件吊装时发生破坏变形，设定最大允许变形量为δ
max
，若实际吊装变形量为δ，则其安全吊装的条件为：δ≤k0δ
max
；
31.其中，k0为安全系数，一般取k0≥1.2—1.5；
32.步骤5-2：浮态吊装压载：对于浮态吊装，fpso需要通过调整压载配合模块重量下放，保证整个过程中的船体水平度和模块支墩的受力；
33.步骤5-3：薄板材或特殊结构局部加强：由于生活楼板材薄、结构整体偏弱，设计嵌入式吊耳，局部结构加强，并采用tsv软件进行有限元仿真分析，包括计算整体吊装时的应力、变形和钢丝绳拉力等作为实际吊装变形量δ依据；
34.步骤5-4：异地建造大模块吊装，即干坞模块吊装：对于异地建造的模块，采用900吨龙门吊进行800吨以内的小模块使用单机卸船吊装，800吨以上的大模块则需要采用3000吨浮吊进行卸船，然后再用两台900吨龙门吊进行双机联吊上船；
35.步骤5-5：吊装合拢：上述四个步骤完成后，逐一模块吊装进行合拢。
36.优选的，步骤6中，其上部模块安装步骤如下：
37.步骤6-1：货舱区模块安装：转运，货舱区模块重量在150吨到5000吨之间，模块的转运通过spmt轴线车完成，然后再由浮吊进行吊装安装；
38.步骤6-2：浮态吊装压载：模块吊装至船边后抛锚定位，与坞内不同的是fpso需要通过调整压载配合模块重量下放，保证整个过程中的船体水平度和模块支墩的受力；
39.步骤6-3：管廊的吊装：管廊的吊装需要在主货仓区域甲板贯通，确认精度测量满足要求以后进行，管廊内电舾、管舾件完整率要求较高，再吊装前需充分检验完整性和准确性，保证每个管廊模块之间对接精度。
40.优选的，一种高效安全浮式生产储卸油装置的建造过程的精度控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
41.步骤1：制订精度控制规则：采用全船分散焊接补偿，除余量和补偿量布置外，平面零件无余量下料，以检查线作为分段、总段及合拢时的依据，需对所有分段进行三维精度测
量，并进行模拟搭载分析；
42.步骤2：建造精度控制建模：以每个分段建造为控制对象，其建造精度的控制模型构建过程如下：
43.(1)定义整船和每个分段的控制精度：
44.定义整船控制精度在空间(x，y，z)3个方向上的要求分别为δa
x
、δay和δaz；每个分段在空间(x，y，z)3个方向上的控制精度定义为δa
xi
、δa
yi
、δa
zi
，(i＝1，2,
…
,n)；整船控制精度与每个分段的控制精度关系模型如下：
45.δa
x
＝σδa
xi
,(i＝1,2,
…
,n)
46.δay＝∑δa
yi
,(i＝1,2,
…
,n)
47.δaz＝∑δa
zi
,(i＝1,2,
…
,n)
48.式中：n为分段总数或总段总数，
49.各分段的控制精度，其数值由企业工艺数据库统计数据分析计算确定，可以借用容差法或最差法原理进行具体分配，也可以根据tsv软件进行有限元仿真分析结果作为分配依据；
50.(2)设置各分段建造精度控制节点：各分段建造精度控制节点均包括板材下料p1、零件加工p2、组件装配p3、分段总组p4和总段合拢p5；
51.(3)分段建造控制节点上的精度分配：每一分段上各控制节点的精度分配要满足如下约束条件：
52.δa
xi
＝∑a
pi
(xj),(i＝1,2,
…
,5；j＝1,2,
…
n)；
53.δa
yi
＝∑a
pi
(yj),(i＝1,2,
…
,5；j＝1,2,
…
m)；
54.δa
zi
＝∑a
pi
(zj),(i＝1,2,
…
,5；j＝1,2,
…
q)；
55.其中，a
pi
(x)、a
pi
(y)、a
pi
(z)，(i＝1,2，
…
,5)分别为各控制节点的在(x，y，z)方向上的分配精度，其数值也通过企业工艺数据库统计数据分析计算确定，借用容差法或最差法原理进行具体分配；对于分段总组p4和总段合拢p5节点；
56.(4)分段建造各控制节点工艺补偿余量确定：将船舶分段建造工艺分为板材下料、机械加工、组件装配、结构焊接、特种加工和精度检测6种，据此设置的每种工艺精度(控制误差)分别为板材下料余量e1，机械加工余量e2，组件装配补偿量e3，结构焊接收缩量e4、特种加工误差e5和检测误差e6，各控制节点工艺补偿量或加工余量(统称补偿余量)ei，按照下式确定：
57.ei＝∑ei,(i＝1,2,
…
,6)；
58.(5)测量基准设置与精度检验：设置全船或分段对合线、结构检验线作为总组与合拢精度检验的测量基准，精度检验值定义为
59.a
ci
(x,y,z,)，应满足的要求为：
60.a
ci
(x)≤a
pi
(x)，(i＝1,2，
…
,n)
61.a
ci
(y)≤a
pi
(y)，(i＝1,2，
…
,n)
62.a
ci
(z)≤a
pi
(z)，(i＝1,2，
…
,n)；
63.步骤3：建造过程精度控制：确认全船对合线、结构检验线，根据分段建造精度控制模型计算每道工序误差，对分段数据进行模拟搭载，预判合拢偏差情况，分段焊前、焊后均进行三维精度测量和数据分析，对合拢端口进行全面检测，对分段尺寸精度超差问题进行
修正，运用全船对合线、结构检验线进行总组合拢精度检验。
64.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
65.1、本发明提供的一种高效安全浮式生产储卸装置(简称fpso)采用双壳、双底船体，采用单点系泊，全船对称设置10个货油舱和压载边舱，主甲板上设置有直线型梁拱，主甲板中部布设12个功能单元，具有原油生产、储存、卸载功能，整体布局合理、功能齐全，对于具有易燃、易爆性质的功能单元之间及其相邻单元之间通过设置安全隔离区，保障作业安全，避免突发事件造成人员伤亡和重大经济损失；
66.2、本发明的生活楼内设置有生活防疫系统，用于疾病传染源控制与处理，降低疾病感染风险、确保作业人员健康安全；
67.3、本发明采用分段建造方法，通过制订合理的建造工艺，有效保证建造精度、焊接质量和分段建造进度；对于超大模块，采用“总段分解，分段总组”的吊装方法，降低对设备能力要求，减少制作成本；按照平直和曲面区域进行分段划分，可以实现不同区域的同时开工，达到缩减工期的目的；同时还考虑设备进舱和设备基座完整性的要求，将主船体区域分为上、下两层，待设备进舱后封盖上部分段，以确保施工完整及施工便利性。
68.4、本发明设置支墩组件，每个功能单元模块下面设有6个支墩，中间两个为固定支墩，两侧的四个为滑动支墩，这样模块在海上作业期间可以很好的根据主船体受波浪的影响随着主船体的弹性变形的水动力响应在一定范围内滑动，起到很好的抗疲劳效果。
69.5、本发明采用“主船体+模块”联合调试模式，实现高效、精确调试，并在调试期间提前考虑海底采油模块与船体之间的脐带缆连接，以及船体与穿梭油轮之间的连接问题。
70.6、本发明分别采用干坞吊装和浮态吊装，对于小模块采用单机卸船吊装，对于大模块采用浮吊卸船，对于超大模块采用双机吊装，加快搭载进度，减少船坞阶段舾装的作业时间，提高上建总段的完整性。
附图说明
71.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细叙述。
72.图1为本发明的fpso结构组成图；
73.图2为本发明的fpso主甲板上模块布置图；
74.图3为本发明的主甲板上功能单元支墩布局图；
75.图4为本发明的滑动支墩结构组成图；
76.图5为本发明的固定支墩结构组成图；
77.图6为本发明的内转塔组成图；
78.图7为本发明的生活防疫系统示意图；
79.图8为本发明的建造工艺流程图；
80.图9为本发明装置的分段划分图表。
81.其中：100、本体；101、船体；102、主甲板；200、生活模块；210、生活楼；220、停机坪；231、物理空间；232、人员管理模块；233、物资管理模块；234、传染源处理模块；300、上部模块；301、电气间；303、惰气模块；304、外输计量模块；306、吊装；307、热站模块；308、燃油处理模块；311、发电模块；312、电站模块；351、油气处理模块；360、预留区域；370、管廊；380、安全隔离区域；400、内转塔；410、塔架；420、转塔；430、系泊系统；421、转塔轴；422、滑环组
件；423、转盘；424、主轴承及其支撑结构；425、系泊绞车承载台；426、下轴承组件；501、系泊绞车；502、链盘；500、燃烧塔；600、支墩组件；610、滑动支墩；620、固定支墩；611、限位块；612、垫块；613、围外曲板；614、十字支撑框架板；615、三角板。
具体实施方式
82.如图1-7所示，一种高效安全浮式生产储卸油装置结构包括本体100、生活模块200、上部模块300、内转塔400和燃烧塔500，本体100包括船体101、主甲板102和操控系统，生活模块200、上部模块300、内转塔400和燃烧塔500沿船艉至船艏依次布设于主甲板102上，生活模块200包括生活楼210、停机坪220，生活楼210内设有生活起居室、中央控制室和生活防疫系统，如图7所示，生活防疫系统包括物理空间231、人员管理模块232、物资管理模块233和传染源处理模块234，物理空间用于人员安置、物资储备、传染源处理设备与设施的设置与存放，传染源处理设备与设施均采用两级控制策略，降低感染风险、确保人员安全，人员管理模块232用于被传染人员隔离和状态监控，物资管理模块233用于感染人员和非感染人员生活及治疗所需，传染源处理模块234用于被传染用品和正常预防处理。上部模块300设于主甲板102中部，由多个功能单元组成，每个功能单元下部设置有支墩组件600，内转塔400、燃烧塔500布置于船艏内侧中轴线上，船体前部设置有月池结构，内转塔400内置于月池结构中。如图6所示，内转塔400设有塔架410、转塔420、系泊系统430，转塔420包括转塔轴421、滑环组件422、转盘423、主轴承及其支撑结构424、系泊绞车承载台425和下轴承组件426，系泊系统430包括至少2台系泊绞车501、系泊缆组件、链盘502和海底锚。采用内转塔单点系泊，船舶围绕该结构物可以随风浪流作360
°
回转，基于风标效应，被系泊船舶将会停泊在环境力最小的方位上，从而保证fpso在海上能长期连续工作。
83.如图2所示，上部模块300包括设置于主甲板102上的12个功能单元和1个被分成四片的管廊370，12个功能单元分左、右舷2行，每行6个，沿船艉部到艏部、左舷到右舷的顺序依次布置，包括电气间301、吊装306、发电模块311、电站模块312、惰气模块303、热站模块307、外输计量模块304、燃油处理模块308、油气处理模块351、油气处理模块351、油气处理模块351、预留区域360，12个功能单元包括油、气、水处理的多个设备或系统组成的多种工艺模块，并分成油处理、水处理、气处理三类功能区域，各工艺模块之间通过管路、电缆连接。热站模块307、惰气模块303、外输计量模块304、燃油处理模块308之间设置了一个3至4米宽的安全隔离区域380，对于具有易燃、易爆性质的功能单元之间及其相邻单元之间设置安全隔离区380，安全隔离区域380为十字型。模块和模块之间的管路、电缆连接，通过管单元实现，包含用于船体和模块之间连接的管路、电缆，管单元所布置的空间称为管廊370，管廊370是管单元之间布置的区域或通道。
84.如图3-5所示，每个功能单元下部设置的支墩组件600包括4个滑动支墩610和2个固定支墩620，分2行3列布局，第一列和第三列为滑动支墩、第二列为固定支墩。滑动支墩610包括2个限位块611、垫块612、围外曲板613、十字支撑框架板614和4个对称分布三角板615，2个限位块611通过焊接平行安装于垫块612两边缘，且2个限位块排布方向为船长方向，垫块612与上方功能单元底部通过焊接连接，十字支撑框架板614中间部分与下方主甲板102焊接连接，其端部与主甲板102为滑动接触形式。固定支墩620包括垫块612、围外曲板613、十字支撑框架板614和4个对称分布三角板615，垫块612与上方功能单元底部通过焊接
连接，十字支撑框架板614与下方主甲板102焊接连接。设滑动支墩610可以保障在海上作业期间因主船体受波浪影响发生弹性变形时，各单元能够随着主船体的变形在一定范围内柔性滑动，产生抗疲劳效应。
85.本发明装置结构提供的一种高效安全浮式生产储卸装置，采用双壳、双底船体，采用单点系泊，全船对称设置10个货油舱和压载边舱，主甲板上设置有直线型梁拱，主甲板中部布设12个功能单元，具有原油生产、储存、卸载功能，整体布局合理、功能齐全，对于具有易燃、易爆性质的功能单元之间及其相邻单元之间通过设置安全隔离区，保障作业安全，避免突发事件造成人员伤亡和重大经济损失。
86.如图8-9所示，一种高效安全浮式生产储卸油装置的建造工艺，包括以下步骤：
87.步骤1：分段划分：如图表9所示，将装置划分为8各区域，包括12个艉部bma分段、35个机舱区域bme分段、125个货舱区域bme分段、56个艏部区域分段、19个生活楼分段、2个呆木分段、2个吊机立柱分段和1个燃烧塔分段；
88.步骤2：分段制作：根据分段设计图进行钢板备料、切割、机加工和组焊，对制作后的各分段进行预密性试验、三维精度测量和预搭载模拟分析；
89.步骤3：分段总组：制订分段总组参数与精度要求，再按照分段总组目标要求，进行分段总组，包括吊装和安装或焊接；
90.步骤4：船坞铺设支墩与船底模块吊装：根据船体结构和舾装部分的总体设计精度，进行船坞定位并进行控制精度检测，达到要求，进行船底模块吊装；
91.步骤5：吊装合拢：本发明的fpso大型结构、模块,重量在300-1100吨之间，其中部分模块涉及异地建造且安装精度要求高，需要对大模块浮态吊装过程进行精确控制；
92.步骤6：船体合拢与上部模块安装：船体合拢和上部模块300的安装，可以根据合拢区域先后，同时进行上部模块300安装；
93.步骤7：设备与整体调试：完成步骤1-6后，进行涂装与舾装，涂装与舾装完成后，进行设备与全船调试，包括动力与管控系统调试、负载调试、公共服务系统调试、关键系统测试和外部连接调试；
94.步骤8：出坞拖航：放水入坞船舶驶出船坞，并拖航到达指定海域。
95.步骤5中，吊装合拢包括以下步骤：
96.步骤5-1：吊装建模：考虑实际吊装能力和吊装安全性，定义：吊装设备能力为w0(t)，待吊装的设备重量为w(t)，吊装安全系数为k,一般k≥1.1，因此，实现安全吊装的条件为：w0(t)≥kw(t)；
97.为防止大型薄板件和特殊结构件吊装时发生破坏变形，设定最大允许变形量为δ
max
，若实际吊装变形量为δ，则其安全吊装的条件为：δ≤k0δ
max
；
98.其中，k0为安全系数，一般取k0≥1.2—1.5；
99.步骤5-2：浮态吊装压载：对于浮态吊装，fpso需要通过调整压载配合模块重量下放，保证整个过程中的船体水平度和模块支墩的受力；
100.步骤5-3：薄板材或特殊结构局部加强：由于生活楼板材薄、结构整体偏弱，设计嵌入式吊耳，局部结构加强，并采用tsv软件进行有限元仿真分析，包括计算整体吊装时的应力、变形和钢丝绳拉力等作为实际吊装变形量δ依据；
101.步骤5-4：异地建造大模块吊装，即干坞模块吊装：对于异地建造的模块，采用900
吨龙门吊进行800吨以内的小模块使用单机卸船吊装，800吨以上的大模块则需要采用3000吨浮吊进行卸船，然后再用两台900吨龙门吊进行双机联吊上船；
102.步骤5-5：吊装合拢：上述四个步骤完成后，逐一模块吊装进行合拢。
103.步骤6中，其上部模块300安装步骤如下：
104.步骤6-1：货舱区模块安装：转运，货舱区模块重量在150吨到5000吨之间，模块的转运通过spmt轴线车完成，然后再由浮吊进行吊装安装；
105.步骤6-2：浮态吊装压载：模块吊装至船边后抛锚定位，与坞内不同的是fpso需要通过调整压载配合模块重量下放，保证整个过程中的船体水平度和模块支墩的受力；
106.步骤6-3：管廊370的吊装：管廊370的吊装需要在主货仓区域甲板贯通，确认精度测量满足要求以后进行，管廊370内电舾、管舾件完整率要求较高，再吊装前需充分检验完整性和准确性，保证每个管廊模块之间对接精度。
107.本发明分段建造方法，通过制订合理的建造工艺，有效保证建造精度、焊接质量和分段建造进度；对于超大模块，采用“总段分解，分段总组”的吊装方法，降低对设备能力要求，减少制作成本；按照平直和曲面区域进行分段划分，可以实现不同区域的同时开工，达到缩减工期的目的；同时还考虑设备进舱和设备基座完整性的要求，将主船体区域分为上、下两层，待设备进舱后封盖上部分段，以确保施工完整及施工便利性。有利于分段和总段的预密性、涂装的完善性,施工场地资源利用最大化,考虑焊接的方便性和高效焊,适应预舾装及功能模块的要求，实现预舾装最大化。
108.本装置建造过程的精度控制方法，包括如下步骤：
109.步骤1：制订精度控制规则：采用全船分散焊接补偿，除余量和补偿量布置外，平面零件无余量下料，以检查线作为分段、总段及合拢时的依据，需对所有分段进行三维精度测量，并进行模拟搭载分析；
110.步骤2：建造精度控制建模：以每个分段建造为控制对象，其建造精度的控制模型构建过程如下：
111.(1)定义整船和每个分段的控制精度：
112.定义整船控制精度在空间(x，y，z)3个方向上的要求分别为δa
x
、δay和δaz；每个分段在空间(x，y，z)3个方向上的控制精度定义为δa
xi
、δa
yi
、δa
zi
，(i＝1，2,
…
,n)；整船控制精度与每个分段的控制精度关系模型如下：
113.δa
x
＝σδa
xi
,(i＝1,2,
…
,n)
114.δay＝∑δa
yi
,(i＝1,2,
…
,n)
115.δaz＝∑δa
zi
,(i＝1,2,
…
,n)
116.式中：n为分段总数或总段总数，
117.各分段的控制精度，其数值由企业工艺数据库统计数据分析计算确定，可以借用容差法或最差法原理进行具体分配，也可以根据tsv软件进行有限元仿真分析结果作为分配依据；
118.(2)设置各分段建造精度控制节点：各分段建造精度控制节点均包括板材下料p1、零件加工p2、组件装配p3、分段总组p4和总段合拢p5；
119.(3)分段建造控制节点上的精度分配：每一分段上各控制节点的精度分配要满足如下约束条件：
120.δa
xi
＝∑a
pi
(xj),(i＝1,2,
…
,5；j＝1,2,
…
n)；
121.δa
yi
＝∑a
pi
(yj),(i＝1,2,
…
,5；j＝1,2,
…
m)；
122.δa
zi
＝∑a
pi
(zj),(i＝1,2,
…
,5；j＝1,2,
…
q)；
123.其中，a
pi
(x)、a
pi
(y)、a
pi
(z)，(i＝1,2，
…
,5)分别为各控制节点的在(x，y，z)方向上的分配精度，其数值也通过企业工艺数据库统计数据分析计算确定，借用容差法或最差法原理进行具体分配；对于分段总组p4和总段合拢p5节点；
124.(4)分段建造各控制节点工艺补偿余量确定：将船舶分段建造工艺分为板材下料、机械加工、组件装配、结构焊接、特种加工和精度检测6种，据此设置的每种工艺精度(控制误差)分别为板材下料余量e1，机械加工余量e2，组件装配补偿量e3，结构焊接收缩量e4、特种加工误差e5和检测误差e，
125.各控制节点工艺补偿量或加工余量(统称补偿余量)ei，按照下式确定：
126.ei＝∑ei,(i＝1,2,
…
,6)；
127.(5)测量基准设置与精度检验：设置全船或分段对合线、结构检验线作为总组与合拢精度检验的测量基准，精度检验值定义为
128.a
ci
(x,y,z,)，应满足的要求为：
129.a
ci
(x)≤a
pi
(x)，(i＝1,2，
…
,n)
130.a
ci
(y)≤a
pi
(y)，(i＝1,2，
…
,n)
131.a
ci
(z)≤a
pi
(z)，(i＝1,2，
…
,n)
132.步骤3：建造过程精度控制：确认全船对合线、结构检验线，根据分段建造精度控制模型计算每道工序误差，对分段数据进行模拟搭载，预判合拢偏差情况，分段焊前、焊后均进行三维精度测量和数据分析，对合拢端口进行全面检测，对分段尺寸精度超差问题进行修正，运用全船对合线、结构检验线进行总组合拢精度检验。
133.采用数字化造船三维“精度控制系统dacs”，对曲面板的余量切除、总组分段定位及完工测量、分段/总段合拢定位，进行三维模拟搭载，提前预判分析对合情况，便于合拢吊装前对尺寸超差及时修整。
134.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应纳入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种高效安全浮式生产储卸油装置，包括本体、生活模块、上部模块、内转塔和燃烧塔，其特征在于：本体包括船体、主甲板和操控系统，主甲板上依次布设有生活模块、上部模块、内转塔和燃烧塔，生活模块包括生活楼、停机坪，生活楼内设有生活起居室、中央控制室和生活防疫系统，生活防疫系统包括物理空间、人员管理模块、物资管理模块和传染源处理模块，上部模块设于主甲板中部，由多个功能单元组成，每个功能单元下部设置有支墩组件，内转塔、燃烧塔布置于船艏内侧中轴线上。2.根据权利要求1所述的一种高效安全浮式生产储卸油装置，其特征在于：所述上部模块包括设置于主甲板上的12个功能单元和1个被分成四片的管廊，12个功能单元分左、右舷2行，每行6个，沿船艉部到艏部、左舷到右舷的顺序依次布置，包括电气间、吊装、发电模块、电站模块、惰气模块、热站模块、外输计量模块、燃油处理模块、油气处理模块、油气处理模块、油气处理模块、预留区域，所述热站模块、惰气模块、外输计量模块、燃油处理模块之间设置了一个3至4米宽的安全隔离区域，安全隔离区域为十字型。3.根据权利要求1所述的一种高效安全浮式生产储卸油装置的建造工艺，其特征在于：所述每个功能单元下部设置的支墩组件包括4个滑动支墩和2个固定支墩，分2行3列布局，第一列和第三列为滑动支墩、第二列为固定支墩。4.根据权利要求3所述的一种高效安全浮式生产储卸油装置，其特征在于：所述滑动支墩包括2个限位块、垫块、围外曲板、十字支撑框架板和4个对称分布三角板，2个限位块通过焊接平行安装于垫块两边缘，且2个限位块排布方向为船长方向，垫块与上方功能单元底部通过焊接连接，十字支撑框架板中间部分与下方主甲板焊接连接，其端部与主甲板为滑动接触形式。5.根据权利要求3所述的一种高效安全浮式生产储卸油装置，其特征在于：所述固定支墩包括垫块、围外曲板、十字支撑框架板和4个对称分布三角板，垫块与上方功能单元底部通过焊接连接，十字支撑框架板与下方主甲板焊接连接。6.根据权利要求1所述的一种高效安全浮式生产储卸油装置，其特征在于：所述内转塔设有塔架、转塔、系泊系统，转塔包括转塔轴、滑环组件、转盘、主轴承及其支撑结构、系泊绞车承载台和下轴承组件，系泊系统包括系泊绞车、系泊缆组件、链盘和海底锚。7.一种权利要求1所述的高效安全浮式生产储卸油装置的建造工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：分段划分：将装置划分为8各区域，包括12个艉部bma分段、35个机舱区域bme分段、125个货舱区域bme分段、56个艏部区域分段、19个生活楼分段、2个呆木分段、2个吊机立柱分段和1个燃烧塔分段；步骤2：分段制作：根据分段设计图进行钢板备料、切割、机加工和组焊，对制作后的各分段进行预密性试验、三维精度测量和预搭载模拟分析；步骤3：分段总组：制订分段总组参数与精度要求，再按照分段总组目标要求，进行分段总组，包括吊装和安装或焊接；步骤4：船坞铺设支墩与船底模块吊装：根据船体结构和舾装部分的总体设计精度，进行船坞定位并进行控制精度检测，达到要求，进行船底模块吊装；步骤5：吊装合拢：本发明的fpso大型结构、模块,重量在300-1100吨之间，其中部分模块涉及异地建造且安装精度要求高，需要对大模块浮态吊装过程进行精确控制；
步骤6：船体合拢与上部模块安装：船体合拢和上部模块的安装，可以根据合拢区域先后，同时进行上部模块安装；步骤7：设备与整体调试：完成步骤1-6后，进行涂装与舾装，涂装与舾装完成后，进行设备与全船调试，包括动力与管控系统调试、负载调试、公共服务系统调试、关键系统测试和外部连接调试；步骤8：出坞拖航：放水入坞船舶驶出船坞，并拖航到达指定海域。8.根据权利要求7所述的一种高效安全浮式生产储卸油装置的建造工艺，其特征在于：所述步骤5中，吊装合拢包括以下步骤：步骤5-1：吊装建模：考虑实际吊装能力和吊装安全性，定义：吊装设备能力为w0(t)，待吊装的设备重量为w(t)，吊装安全系数为k,一般k≥1.1，因此，实现安全吊装的条件为：w0(t)≥kw(t)；为防止大型薄板件和特殊结构件吊装时发生破坏变形，设定最大允许变形量为δ
max
，若实际吊装变形量为δ，则其安全吊装的条件为：δ≤k0δ
max
；其中，k0为安全系数，一般取k0≥1.2—1.5；步骤5-2：浮态吊装压载：对于浮态吊装，fpso需要通过调整压载配合模块重量下放，保证整个过程中的船体水平度和模块支墩的受力；步骤5-3：薄板材或特殊结构局部加强：由于生活楼板材薄、结构整体偏弱，设计嵌入式吊耳，局部结构加强，并采用tsv软件进行有限元仿真分析，包括计算整体吊装时的应力、变形和钢丝绳拉力等作为实际吊装变形量δ依据；步骤5-4：异地建造大模块吊装，即干坞模块吊装：对于异地建造的模块，采用900吨龙门吊进行800吨以内的小模块使用单机卸船吊装，800吨以上的大模块则需要采用3000吨浮吊进行卸船，然后再用两台900吨龙门吊进行双机联吊上船；步骤5-5：吊装合拢：上述四个步骤完成后，逐一模块吊装进行合拢。9.根据权利要求7所述的一种高效安全浮式生产储卸油装置的建造工艺，其特征在于：所述步骤6中，其上部模块安装步骤如下：步骤6-1：货舱区模块安装：转运，货舱区模块重量在150吨到5000吨之间，模块的转运通过spmt轴线车完成，然后再由浮吊进行吊装安装；步骤6-2：浮态吊装压载：模块吊装至船边后抛锚定位，与坞内不同的是fpso需要通过调整压载配合模块重量下放，保证整个过程中的船体水平度和模块支墩的受力；步骤6-3：管廊的吊装：管廊的吊装需要在主货仓区域甲板贯通，确认精度测量满足要求以后进行，管廊内电舾、管舾件完整率要求较高，再吊装前需充分检验完整性和准确性，保证每个管廊模块之间对接精度。10.一种权利要求1所述的高效安全浮式生产储卸油装置的建造工艺的精度控制方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：制订精度控制规则：采用全船分散焊接补偿，除余量和补偿量布置外，平面零件无余量下料，以检查线作为分段、总段及合拢时的依据，需对所有分段进行三维精度测量，并进行模拟搭载分析；步骤2：建造精度控制建模：以每个分段建造为控制对象，其建造精度的控制模型构建过程如下：
(1)定义整船和每个分段的控制精度：定义整船控制精度在空间(x，y，z)3个方向上的要求分别为δa
x
、δa
y
和δa
z
；每个分段在空间(x，y，z)3个方向上的控制精度定义为δa
xi
、δa
yi
、δa
zi
，(i＝1，2，
…
，n)；整船控制精度与每个分段的控制精度关系模型如下：δa
x
＝∑δa
xi
，(i＝1，2，
…
，n)δa
y
＝∑δa
yi
，(i＝1，2，
…
，n)δa
z
＝∑δa
zi
，(i＝1，2，
…
，n)式中：n为分段总数或总段总数，各分段的控制精度，其数值由企业工艺数据库统计数据分析计算确定，可以借用容差法或最差法原理进行具体分配，也可以根据tsv软件进行有限元仿真分析结果作为分配依据；(2)设置各分段建造精度控制节点：各分段建造精度控制节点均包括板材下料p1、零件加工p2、组件装配p3、分段总组p4和总段合拢p5；(3)分段建造控制节点上的精度分配：每一分段上各控制节点的精度分配要满足如下约束条件：δa
xi
＝∑a
pi
(x
j
)，(i＝1，2，
…
，5；j＝1，2，
…
n)；δa
yi
＝∑a
pi
(y
j
)，(i＝1，2，
…
，5；j＝1，2，
…
m)；δa
zi
＝∑a
pi
(z
j
)，(i＝1，2，
…
，5；j＝1，2，
…
q)；其中，a
pi
(x)、a
pi
(y)、a
pi
(z)，(i＝1，2，
…
，5)分别为各控制节点的在(x，y，z)方向上的分配精度，其数值也通过企业工艺数据库统计数据分析计算确定，借用容差法或最差法原理进行具体分配；对于分段总组p4和总段合拢p5节点；(4)分段建造各控制节点工艺补偿余量确定：将船舶分段建造工艺分为板材下料、机械加工、组件装配、结构焊接、特种加工和精度检测6种，据此设置的每种工艺精度(控制误差)分别为板材下料余量f1，机械加工余量e2，组件装配补偿量e3，结构焊接收缩量e4、特种加工误差e5和检测误差e6，各控制节点工艺补偿量或加工余量(统称补偿余量)ei，按照下式确定：ei＝∑e
i
，(i＝1，2，
…
，6)；(5)测量基准设置与精度检验：设置全船或分段对合线、结构检验线作为总组与合拢精度检验的测量基准，精度检验值定义为a
ci
(x，y，z，)，应满足的要求为：a
ci
(x)≤a
pi
(x)，(i＝1，2，
…
，n)a
ci
(y)≤a
pi
(y)，(i＝1，2，
…
，n)a
ci
(z)≤a
pi
(z)，(i＝1，2，
…
，n)；步骤3：建造过程精度控制：确认全船对合线、结构检验线，根据分段建造精度控制模型计算每道工序误差，对分段数据进行模拟搭载，预判合拢偏差情况，分段焊前、焊后均进行三维精度测量和数据分析，对合拢端口进行全面检测，对分段尺寸精度超差问题进行修正，运用全船对合线、结构检验线进行总组合拢精度检验。

技术总结
本发明涉及船舶安装技术领域，公开了一种高效安全浮式生产储卸油装置及其建造工艺与精度控制方法，建造工艺包括：分段划分、分段制作、分段总组、船坞铺设支墩与船底模块吊装、吊装合拢、船体合拢与上部模块安装、设备与整体调试、出坞拖航，通过采用分段建造方法，通过制订合理的建造工艺，有效保证建造精度、焊接质量和分段建造进度；对于超大模块，采用“总段分解，分段总组”的吊装方法，降低对设备能力要求，减少制作成本；按照平直和曲面区域进行分段划分，可实现不同区域的同时开工，达到缩减工期的目的；同时还考虑设备进舱和设备基座完整性的要求，将主船体区域分为上、下两层，待设备进舱后封盖上部分段，确保施工完整及施工便利性。利性。利性。


技术研发人员：吴四川 梅中华 颜长青 陈旭东 林海 陈伶翔
受保护的技术使用者：招商局重工（江苏）有限公司
技术研发日：2023.07.31
技术公布日：2023/10/19