FRAMO货油泵在FPSO生产系统中的应用

图1 FRAMO泵安装布置图
FRAMO货油泵在FPSO生产系统中的应用
高秉峰，刘雪宜，晏莱
（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300461）
[摘 要] FRAMO货油泵在FPSO货油系统中有着广泛应用，但在生产水处理系统中是首次应用。

本文结合“海洋石油113”FPSO生产水处理系统升级改造的特点，介绍了FRAMO液货泵在此系统中的作用，并对该泵在实际安装过程中的难点进行了研究，可为今后海洋工程FRAMO液货泵的应用提供参考。

[关键词] 海洋工程；FPSO；货油泵；生产系统；安装
作者简介：高秉峰（1984—），男，甘肃靖远人，学士，工程
师，研究方向为FPSO解脱连接、单点及平台维修改造技术和管理。

“海洋石油113”FPSO （Floating Production Storage & Of floading system ）原生产水处理系统处理能力为1020 m 3/h ，2012年进行了升级改造，扩容后生产水处理系统处理能力为1530 m 3/h 。

在此次升级改造中增加了一台生产水增压泵，这是首次在生产水处理系统中应用FRAMO 货油泵。

由于原机泵舱已无空间放置新增泵，且管线等改动量较大，因此，在二级水处理舱内增加这台生产水增压泵，泵的形式为潜没式，处理能力为510 m 3/h ，液压单元依托于原液压系统，其用户有：10台1000m 3/h 的货油泵，1台240m 3/h 的可移动泵，1台1100m 3/h 的压载水泵，1台2300m 3/h 的压载水泵，1台液压驱动输出功率为230 kw 的扫舱泵，1台液压驱动输出功率为150 kw 的扫舱泵。

原液压系统可以满足同时启动6台货油泵的操作工况，新增这台生产水增压泵后，同时启动货油泵的数量将减至5台。

此次安装取得了显著成效，涉及的施工技术、项目管理的成功经验可为今后类似工程提供参考。

1 FRAMO 泵介绍
FRAMO 泵是单级液压驱动离心泵，在供货时为组装好的单元，包括以下三部分：顶板、管柱和泵头。

潜没式液动泵是通过安装在甲板上的甲板座台悬挂在液货舱内，货舱内由一个或数个支撑环来固定，如图1所示。

顶板上包括了所有的连接接口，在上面安装有一只控制阀用于液货泵的就地控制。

在甲板上还有一套用于扫除液货管残油的装置，这样就使得在泵油后残留在舱内残液量最少。

在顶板和泵头之间的部分称为管柱，管柱包括了主液货管、扫舱管、吹除管和一根共心的液压管。

高压液压管置于回油管内，整个液压管部分
由一个与大气相通的空腔保护。

泵头与管柱通过焊
接或法兰连接，液压马达就位于泵头内，液压马达浸没在液压油回油内，液压马达与单级叶轮通过一根短自由轴连接，该轴的轴承由液压油润滑[1-2]。

图2 安装模具2 施工准备2.1 前期准备
FRAMO 泵安装是一项风险高、难度大的施工作业。

在方案设计开始前整理原始设计资料，包括生产水增压泵安装布置图、安装图、安装说明、安装支架图、泵座的相关焊接工艺等，其次对FPSO 进行现场调研，确认安装位置，熟悉FPSO 船体甲板设备布置[3]。

同时确保吊货甲板开孔完成，并进行合理加强，二级水处理舱开孔完毕并进行合理加强，底部支架（螺栓）座以及中间支撑的精确定位安装，其他辅助构件安装完成。

2.2 泵座及附件的安装
FRAMO 泵由Frank Mohn Fusa AS 公司设计和制造，本项目通过海运整体到货。

安装前的准备工作如下：(1)泵体安装前，应将泵座、支架以及中间支撑和泵口支撑事先安装完毕。

这些安装需要借助安装模具进行。

安装模具上面包括了所有与泵出口连接的管口连接形式，便于在泵安装时进行预装配和相关的调整工作，如图2所示；(2)使
用激光仪进行高度及水平位置矫正，确保同心。

泵座安装时，首先对安装区域进行清理和清扫，具体包括舱底及上甲板（船体主甲板），使用激光仪前先将其精度调校好；按照FRAMO 泵安装布置图的要求，找出在主甲板的开孔位置；调整好泵座位置，划出甲板开孔圆和检验圆，在甲板上开孔，并开好焊接坡口，并以舱底部位的安装坐标点为中心，作为FRAMO 泵的中心，做样冲眼标记。

连接安装模具到泵座，对称地焊接泵座于甲板上（注：泵座法兰面的保护层应去除，但密封面需进行相应的保护，以防刮花；泵座本身的焊缝不能位于船舶的横向方向，应尽量与船的纵向方向平行；每层焊接焊完后应及时地用“光
斑法”进行检查复核泵座的水平度和对中要求，保证安装精度，直到焊接完成，每层焊缝焊完应清理熔渣，清除焊接缺陷）。

将安装模具连接到泵座上，模具的中心线必须平行于固定中间支架的舱壁，泵的速度扭矩控制阀和货油法兰接口的位置靠舷侧。

操作中要保护好泵座上端密封面，不要划/刮伤等。

根据Frank Mohn Fusa AS 公司提供的供货清单上泵的实际长度，并参照货油泵安装图泵的理论安装高度，用FRAMO 皮尺测量泵座顶部到泵壳顶部的高度，调节安装模具高度，调节螺钉并复查模具水平，同时复查激光点，以FRAMO 泵实际的长度定出泵座的安装高度，如图3所示。

根据经验，泵座焊接于甲板后，泵座上平面和甲板之间的距离会缩短3~5mm ，在定泵座的高度时应考虑进去。

如暂不需要使用泵座，现场人员须将原保护归位。

泵壳任何时候都要做好保护。

同时，泵座
的焊接过程中要时常检查泵座的位置和水平度。

图3 泵座安装示意图
2.3 船体支撑的安装
底部支撑需在泵座完全安装完毕之后再进行安装。

应对称地将底部支架座焊接于舱底舱壁加强结构上。

焊接的同时要不断地用“光斑法”检查是否满足要求，保证安装精度，直到焊接完成所有底部支架座。

焊缝焊完应及时清理熔渣，清除焊接缺陷。

最后，再用“光斑法”复查其是否满足安装要求。

安装步骤包括：(1)位置的找正，支架需和支架安装模具装配在一起，并将模具的中心和激光仪的光束对齐；(2)高度调整，位置和水平调整；(3)将底部托架校平并用水平尺或水平管检查托架四个边角及其整个上平面的水平度，
水平度不大于1.0mm/1000mm 。

调整好水平后，将托架点焊牢固，将托架焊接在船体结构上，焊接时要防止变形；(4)底部支架的焊接，焊接过程中要时常检查其位置和水平度；(5)最后复核托架安装定位尺寸及水平度，完成底部托架的安装。

2.4 中间支撑的安装
中间支撑需在泵座和底部支撑完全安装完毕之后再进行安装。

安装步骤如下：(1)中间支撑的高度位置，在FRAMO 泵特定软尺上已做相应的印记；(2)将中间支架模板安装到中间支架上。

将中间支架吊起至将要安装的高度；(3)根据FRAMO 泵安装图的要求，使用FRAMO 特定皮尺定出中间支架复板的安装位置高度，找到正确的位置；(4)将中间支架点焊牢固并同时调校其水平，水平度为1.0mm/1000mm ；(5)进行焊接时，需要时常复核中间支撑的位置是否保持正确；(6)将支架焊接于舱壁上。

焊缝焊完应及时清理熔渣，清除焊接缺陷。

同样，焊接的同时要不断地用“光斑法”检查是否满足要求，保证安装精度；焊接完成中间支架后，再用“光斑法”复查其是否满足安装要求；(7)支架焊接完毕后，将泵的中间支撑环连接在支架上。

2.5 管线预组装
泵座安装完毕后，安装模具可用来和泵连接的管线进行预组装，如图4所示。

同时，在主管路上加入三通，提前将新增FRAMO 泵工艺管线及液压管线接入到老管线。

由于泵体为分段包装运输，舱内安装前需进行水平组对。

(1)检查泵体相应泵体分段上的编号；编号位于泵壳的顶板或法兰之上。

(2)
泵体安装和组对前，将泵体分段放置
在正确的位置上；每个泵体分段至少有两个支架支撑，如图5所示。

图4 安装模具预装管线
图5 泵体分段组装图
泵体组对时用干净的抹布清理O 型圈槽和密封面，检查密封件、支撑环、密封槽和密封面，应特别检查聚四氟乙烯密封环和径向沟槽，确保其没有变形（有损坏的密封件不允许安装）；将连接短管和泵体分段进行组装，并带紧螺栓。

3 FRAMO 泵安装
泵体在地面组对好之后，将泵用两台吊机立起之后吊至泵的安装位置，直立时需三点吊装，需用滑轮配合，如图6所示。

图6 泵体直立
3.1 泵体吊装
利用两台吊车配合，缓慢将FRAMO 泵提升，主吊车吊钩上升，辅吊车吊钩牵引，至FRAMO 泵呈竖直方向后，辅吊车吊钩解吊带，如图7所示。

主吊车吊装泵体至“海洋石油113”船体开孔位置，缓慢下放，如图8所示。

直至整个泵体深入舱体内，检查泵体水平度和高度，进行微调。

图7 吊装泵体
图8 泵体下放
3.2 泵体固定
泵体顶板上在相应的螺栓孔内安装上导向栓，导向栓要呈180o 分布。

泵体顶板的垫圈在安装进顶板前需进行涂油（聚四氟乙烯油脂）；对垫片沟槽进行清理；安装垫片，注意不要损坏垫片；调整好泵体的方位，确定无误后缓慢将泵体放在泵座之上；拆除导向栓，安装泵座减震垫，并对称带紧紧固六角螺栓即可完成泵体安装（带紧力矩为45Nm ）。

如图9
所示。

图9 泵体固定
在固定过程中，需注意：管柱中心线（即泵管中心和液压管中心的连线）必须平行于中间支
架所焊接的舱壁，泵座焊缝须布置在船的纵向位
置；激光仪调校精度时，第一个光斑点可随意指定一固定点，没有指定水平度值的，并不说明水平度要求低，水平度越好，调节达到光斑点要求的时间也越短，光斑圆的圆心为理论中心点标记点。

3.3 调试
安装完成后，协调建设方、生产方、承包商、厂家进行调试会议。

调试工作主要包括：(1)检查生产水增压泵的安装是否满足FRAMO 图纸和FRAMO 安装指导的要求；(2)检查液压管（包括控制管）的安装是否满足图纸和安装指导的要求；(3)检查液压管内部的焊缝和清洁度；(4)如果船级社要求，则需要进行液压管路船上密闭性试验（本次仅一台泵的管路，长度很短，船级社不要求进行管路密封实验）；(5)检查电气接线；(6)新增加的液压管路的串油；(7)新增加的控制管路，用吹氮气的方法进行管路内部清洁；(8)加注液压油，并低速短时试运转；(9)往隔离空腔加注液压油；(10)生产水舱加水（至少加到叶轮之上500 mm ），正式试验运转该泵；(11)将舱内水通过增压泵排除，同时等于冲洗了水管路；(12)系统性地最终检查一遍本次增加的泵的有关管路和设备，做好必要的铭牌。

完成上述工作后，全部调试作业结束。

4 结论
FRAMO 泵安装是一项高风险的施工作业，前期需要编制详细的施工方案，实施过程中需要工程建设方、生产方、承包商、厂家等单位密切配合。

本次作业通过周密的施工准备和精细化的施工管理，安全、高效、优质地完成了安装，实现了FRAMO 泵在FPSO 生产水处理系统的首次应用[4]。

实践表明，FRAMO 货油泵在生产水系统中的运行成熟可行，对于生产水增压泵的安装具有普遍指导意义。

同时，此次安装是在“海洋石油113”靠泊码头的情况下实施的，对涉及的安装工艺、调试作业进行了周密的安排，这对今后类似工程具有借鉴意义。

◆参考文献
[1] Framo Mounting Instruction FPSO/FSO-Installation of submerged cargo pumps No.1401-0031-4 Rev.A Jun-2011.
[2] 《海洋石油工程设计指南》编委会. 海洋石油工程机械与设备设计[M].北京：石油工业出版社，2007.
[3] 刘雪宜，孟俊瑜，杨洪所，等. 渤海友谊号FPSO 解脱与拖航[J].船海工程，2015，44(6)：149-152.
[4] 高秉峰，赵刚，刘雪宜，等.海洋平台新增压缩机快速接入方法探讨[J].石油和化工设备，2016，19(7)：52-54. 收稿日期：2017-04-13；修回日期：2017-05-22。