CN116803837A - 一种单点系泊系统及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船舶装备安装技术领域，公开了一种单点系泊系统及其安装方法。单点系泊系统包括月池结构、转塔结构、滑环系统、防护栏杆和锚泊系统；月池结构位于此系统的中下位置，为一个开放的垂直通道，将船体内部与外部海水相连；月池结构的月池上筒体顶部表面固定安装转塔结构的主轴承箱体；转塔结构的上部安装滑环系统与防护栏杆，中部通过焊接安装在月池结构中，下部与锚泊系统相连；防护栏杆安装在转塔结构的塔架上。单点系泊系统的安装方法包括如下步骤，步骤一：转塔结构的安装；步骤二：滑环系统的安装；步骤三：防护栏杆安装；步骤四：锚泊系统的安装。本发明降低施工难度，减少人力物力投入，缩短安装时间，下转塔定位精确。
Description
技术领域
本发明涉及船舶装备安装技术领域，具体为一种单点系泊系统及其安装方法。
背景技术
近年来，海洋油气装备制造业发展蒸蒸日上，经过不断地探索与研究，FPSO逐渐成为海洋石油开发的重要装备之一，其靠特殊的系泊系统系靠在海上的。因此，系泊定位系统是FPSO中最有特点的系统，也是FPSO的根。系泊系统通过锚桩提供足够的系泊力，按系泊方式分为单点系泊和多点系泊，而具有风向标效应的单点系泊在FPSO中得到广泛应用。单点系泊是指锚泊系统与船体只有一个接触点，在风、浪和海流的作用下FPSO会以单点系泊为中心进行360°旋转，这样就大大减少了海流对船体的冲击。然而传统的单点系泊系统安装方法定位精度差，会导致安装过程中人力物力花费巨大、安装时间长，且不合适的安装方法会导致安装步骤繁琐且施工难度较大。
CN111056420B公开的转塔轴的吊装工装及转塔轴与转塔筒体的安装方法，提出一种支撑转塔筒体至转塔轴上方的设定高度，然后对转塔轴进行吊接，使得转塔轴能够吊接进入转塔筒体内部而完成安装，以实现转塔轴的空中装配，但该方案存在以下几个问题：1)转塔筒体即月池的体积大、重量沉，支撑转塔筒体即下转塔到一定高度操作难度系数较大，花费时间较多，同时也耗费巨大的人力物力，且安装过程中下转塔定位困难，不能实现下转塔的快速安装。2)安装工艺繁琐且安装安全性难以保证，采用空中安装的方式定位困难且不精准，同时也不利于后续工作的进行，比如安装后的焊接，以及安装准确性检测等，同时也增加了船体的建造难度。
为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降低施工难度，减少人力物力投入，缩短安装时间，下转塔定位精确的单点系泊系统及其安装方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种单点系泊系统，包括月池结构、转塔结构、滑环系统、防护栏杆和锚泊系统；月池结构位于此系统的中下位置，为一个开放的垂直通道，将船体内部与外部海水相连；月池结构的月池上筒体顶部表面固定安装转塔结构的主轴承箱体；转塔结构的上部安装滑环系统与防护栏杆，中部通过焊接安装在月池结构中，下部与锚泊系统相连；防护栏杆安装在转塔结构的塔架上。
通过采用上述技术方案，通过开放垂直通道的月池结构增加船舶的水平面积，提供额外的浮力和抗倾覆能力，使得船舶即使遭遇恶劣天气，也可以保持平衡；月池结构上安装转塔结构，转塔结构上安装滑环系统与防护栏杆，转塔结构中的绞车平台上系泊绞车与锚泊系统中系泊缆连接，安装方便。
优选的，转塔结构包括下转塔，转盘和塔架，其贯穿于整个系统；下转塔上安装转盘，下转塔包括主轴承箱体、绞车平台、转轴、链盘面、下轴承、肘板；安装有主轴承的主轴承箱体焊接在月池结构的月池上筒体顶部表面，在转轴的上方；主轴承箱体的底板连接肘板，肘板与千斤顶配合，设有系泊绞车的绞车平台位于转轴的中部，链盘面与下轴承、下轴承块位于转轴的下部；链盘面的外侧连接下轴承，下轴承与下轴承环之间安装下轴承块，下轴承环固定安装在月池结构上。
通过采用上述技术方案，通过主轴承承受整个转塔结构的载荷，主轴承箱体底部与月池结构的月池上筒体的顶面焊接，实现下转塔与月池结构的连接，同时主轴承箱体支撑主轴承及其上部。
优选的，锚泊系统包括锚桩、躺底链、系泊缆和顶部的短链；锚桩与躺底链一端连接，躺底链另一端连接系泊缆，系泊缆通过绞车平台上的系泊绞车连接短链。
通过采用上述技术方案，锚泊系统当连接系泊绞车的锚桩沉入海床并与海床充分连接时，各部分形成了一种锚定力，将FPSO牢固地锚泊在海床上，使得FPSO在海流的作用下不会随意漂动，减少海流对船体的冲击。
优选的，月池结构上设置三个基准点，三个基准点的矩阵行列式计算结果为0，行列式如下：
式中，(X1,Y1,Z1)为顶部基准点CP的坐标，(X2,Y2,Z2)为下轴承环处基准点CPLBC的坐标，(X3,Y3,Z3)为月池中心基准点⑨的坐标。
通过采用上述技术方案，该行列式结算结果为0时表示矩阵的列向量是线性相关的，即这三个点在一条直线上，则月池三个基准点的位置关系得到了保证，确保后续定位的精准性。
优选的，月池结构的基准中心线B与转轴中心线A具有同轴度该同轴度/>的算式如下：/>
其中x为月池基准中心线B与转轴中心线A的偏差值。
通过采用上述技术方案，通过该算式计算同轴度值，可以更好的保证安装精度，有利于提高安装的可靠性。
单点系泊系统的安装方法，包括如下步骤，
步骤一：转塔结构的安装；
步骤二：滑环系统的安装；
步骤三：防护栏杆安装；
步骤四：锚泊系统的安装。
通过采用上述技术方案，单点系泊系统分成转塔结构、滑环系统、防护栏杆、锚泊系统四步安装，合理地安排安装步骤，提前设置反射片辅助下转塔对中，减少错误出现的可能性，下轴承块编号预机加工，在测量具体数据之前先加工出大致尺寸，大大降低了施工难度，减少了人力物力的花费，缩短了安装时间，可以很好的保证安装的高效性，提高了工作效率。
优选的，转塔结构的安装包括如下步骤，
一:对应下转塔的纵横方向，沿塔体中心线，间隔2-4m，从下端开始张贴6个光靶，并在塔体顶部与底部设置两个反射片；
二:根据月池结构顶部与下轴承环的尺寸值确定最佳配合中心点CP与CPLBC，在坞底标记月池中心基准点，将月池中心基准点、月池结构顶部基准点CP、下轴承环基准点CPLBC三处位置分别贴上测量光靶，并绘制基准中心垂线B；
三:根据下转塔标注的6个光靶，利用全站仪检测塔体浮吊起吊过程是否处于垂直位置；
四:根据月池结构顶部基准线与主轴承箱体底板位置标记的基准线进行主定位，根据主轴承侧面的基准线与主甲板上的基准线辅助塔体定位和对中；
五:根据塔体提前设置的反射片，并依据月池中心基准点的位置，控制下转塔顶部及底部中心位置，使得下转塔与月池结构中心的前后左右方向均对齐。
通过采用上述技术方案，装贴光靶便于监测下转塔是否处于垂直状态，在其顶部和底部设置反射片，增加下转塔定位的准确性，通过专业的设备全站仪瞄准反射片，通过测量光线的反射来精确确定下转塔与目标位置的偏差，从而实现更精确的对中，并节省对中时间，使下转塔的安装快速便捷，有利于后续工作的进行，且减少了人力物力的投入，节约了成本。
优选的转塔结构的安装还包括下轴承块尺寸检测及加工，步骤如下：一：焊接结束后，将船调整至浮态，在月池六十个下轴承块凹槽的垂直中心线位置划线做标记，在链盘平台外圆筒体上平面与月池每个凹槽中线对应位置，划出直线并标记#01-#60，每次转动6°以精确测量所需的六十个下轴承块的具体尺寸；
二:从下轴承块凹槽标记位置测量间隙U6；
三:从链盘面标记位置测量间隙S6；
四：将下轴承的U6、S6跳动测量最大值处的下轴承移动到船艏位置，测量下轴承表面和六十个下轴承块位置的高、中、低6个点位测量间隙P6；
五：根据U6、S6、P6的测量值，确认尺寸后用于预机加工好的下轴承块的进一步机加工；
六：以30度为增量来顺时针和逆时针来旋转下转塔，直到完成一整圈，测量并记录旋转过程中的启动扭矩和运行扭矩；在旋转期间，潜水员应测量下转转塔六十个下轴承块处的间隙并记录；
七：下轴承块机加工完后，安装下轴承块，再进行一次转动试验。
通过采用上述技术方案，在转塔下轴承及下轴承块对位安装过程中，对下轴承块编号预机加工，根据后续测量所得到的具体数据，再对每个下轴承块进行精细加工，降低了后续安装施工的难度，减少了由于尺寸偏差引起错误的可能性，也缩短了下转塔的安装时间，在下转塔上部定位焊接完成并报检以后将船调整至浮态，再去测量每个下轴承块的间隙安装下轴承块，且通过做转动试验检验下轴承块的安装精度，从而更好的提高了安装的可靠性。
优选的，转塔结构包括下转塔、转盘和塔架，在船舶调整至浮态后安装。
通过采用上述技术方案，下转塔、转盘以及塔架的吊装过程采用船舶调整至浮态后安装，充分利用了压载系统，缩短了坞期，避免了船舶二次进坞，也缩短FPSO建造的总周期。
本发明相对于现有技术，具有如下有益效果：
1.本发明单点系泊系统分成转塔结构、滑环系统、防护栏杆、锚泊系统四步安装，合理地安排安装步骤，提前设置反射片辅助下转塔对中，减少错误出现的可能性，下轴承块编号预机加工，在测量具体数据之前先加工出大致尺寸，大大降低了施工难度，减少了人力物力的花费，缩短了安装时间，可以很好的保证安装的高效性，提高了工作效率。
2.本发明安装精度高，下转塔顶部及底部，提前设置反射片，辅助下转塔顶部及底部对中，旨在实现下转塔的精确安装，减少错误出现的可能性，主轴承箱体与主轴承均设置定位基准线与主甲板和月池结构顶部实现准确定位，下转塔利用光靶监测安装过程中是否垂直，千斤顶与主轴承箱体下的肘板调整下转塔的位置，均有利于提高安装精度，且减少了人力物力的投入，节约了成本。主轴承箱体底部与月池顶部焊接过程中，对合拢端口进行全面检测位置和板厚尺寸，保证了焊接精度，也提高了焊接效率。
3.本发明安装方式新颖，在转塔下轴承及下轴承块对位安装过程中，对下轴承块编号预机加工，即通过机器对下轴承块编号后进行初步加工，以得到大致尺寸，根据后续测量所得到的具体数据，再对每个下轴承块进行精细加工，降低了后续安装施工的难度，减少了由于尺寸偏差引起错误的可能性，也缩短了下转塔的安装时间，在下转塔上部定位焊接完成并报检以后将船调整浮态，再去测量每个下轴承块的间隙安装下轴承块，且通过做转动试验检验下轴承块的安装精度，从而更好的提高了安装的可靠性。
4.本发明安装效率高，对于下转塔、转盘以及塔架的吊装过程采用了船舶调整至浮态后安装，充分利用了压载系统，缩短了坞期，避免了船舶二次进坞，也缩短FPSO建造的总周期，对于各部件的安装顺序的合理安排，大大的降低了安装施工难度，有效的节省了安装时间，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的单点系泊安装组成图；
图2为本发明的下转塔及月池安装示意图；
图3为本发明的单点系泊系统安装流程图；
图4为本发明的下转塔定位标记图；
图5为本发明的月池结构及定位标记图；
图6为本发明的本发明的月池顶部焊接坡口与环缝分布图；
图7为本发明的月池围壁的正视图和侧视图；
图8为本发明的下轴承块U6与S6、P6的尺寸测量图；
图9为本发明的锚泊安装示意图。
图中，100-月池结构、200-转塔结构、300-滑环系统、400-防护栏杆、500-锚泊系统；11-月池上筒体、12-月池下筒体、13-月池上部加强结构、14-月池下部加强结构15-下轴承环；21-下转塔、22-转盘、23-塔架；31-高压滑环、32-油滑环、33-公用滑环、34-低压滑环；51-锚桩导向架、52-锚桩、53-躺底链、54-系泊缆、55-可收缩锁紧装置、56-短链、57-示位浮漂、58-软管、59-海缆；61-防撞工装、62-临时导板；
211-主轴承、212-主轴承箱体、213-绞车平台、214-转轴、215-链盘面、216-下轴承、217-肘板、218-下轴承块。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明专利的技术方案做进一步的详细说明：
如图1和图2所示，本发明提供的一种单点系泊系统安装方法的主要安装部件，包括月池结构100、转塔结构200、滑环系统300、防护栏杆400、锚泊系统500；月池结构100包括月池上筒体11、月池下筒体12、月池上部加强结构13、月池下部加强结构14、下轴承环15，各部件焊接连接。月池下筒体12上焊接月池上筒体11，月池下筒体12外壁焊接月池下部加强结构14，月池上筒体11外壁焊接月池上部加强结构13，月池结构100位于该系统的中下位置，作为单点系泊系统的重要组成部分，月池结构100在整个系统中的作用主要体现在以下几个方面：一是使FPSO更加稳定，月池结构100是一个开放的垂直通道，将船体内部与外部海水相连，可以增加船舶的水平面积，从而提供额外的浮力和抗倾覆能力，使得船舶即使遭遇恶劣天气，也可以保持平衡；二是当海浪通过月池结构100时，一部分波浪会进入月池的开口，将会影响波浪传播的能量和方向，导致波浪在月池结构100内部可以发生散射和消散，减小了对系泊绳索的冲击力，有助于保护系泊系统和船舶免受大波浪的冲击。
转塔结构200包括下转塔21，转盘22、塔架23，其贯穿于整个系统。转塔结构200的上部安装滑环系统300与防护栏杆400，中部通过焊接安装在月池结构100中，下部与锚泊系统500相连。月池上筒体11顶部表面固定安装转塔结构200中的主轴承箱体212。转盘22上安装滑环系统300中的高压滑环31。转塔结构200中绞车平台213上的系泊绞车与锚泊系统500中系泊缆54连接。转塔结构200具有多项重要功能：一是转塔结构控制FPSO浮动，同时与锚泊系统500配合使得FPSO可以360°旋转，以适应环境因素的变化；二是提供了一个有序可靠的结构，转塔结构200将管道和电缆集中并固定，与船体其他区域相隔离，可以避免管道和电缆受到外部环境的直接冲击和损坏，同时减少受到海水等因素发生晃动与碰撞的影响，从而管理和保护用于气、油、水、电传输的管道和电缆。
滑环系统300位于该系统的上部，包括高压滑环31、油滑环32、公用滑环33、低压滑环34，主要用于承担FPSO与井口平台之间原油、天然气、电气等介质的多通道传输。转盘22上安装高压滑环31，高压滑环31上安装油滑环32，油滑环32上安装公用滑环33，公用滑环33上安装低压滑环34。
防护栏杆400位于转塔结构200的外侧，防护栏杆400安装在转塔结构200的塔架23上，塔架23安装在月池上筒体11顶面，对转塔结构200有很好的保护作用。
锚泊系统500，包括锚桩导向架51、锚桩52、躺底链53、系泊缆54、锁紧装置55、短链56、示位浮漂57、软管58、海缆59。躺底链53的底端连接到锚桩52上，躺底链53的顶端连接连接系泊缆54，系泊缆54通过绞车平台213上的系泊绞车连接短链56。锚泊系统500的作用主要如下：一使得FPSO具有良好的定位功能且能减少海流对船体的冲击，提高船舶的安全性和可靠性；二是使得FPSO保持最佳的位置和方向，使得油气生产、存储和卸载更加高效，提高生产效率。
本申请通过开放垂直通道的月池结构100增加船舶的水平面积，提供额外的浮力和抗倾覆能力，使得船舶即使遭遇恶劣天气，也可以保持平衡；月池结构100上安装转塔结构200，转塔结构200上安装滑环系统300与防护栏杆400，转塔结构200中的绞车平台213上系泊绞车与锚泊系统500中系泊缆54连接，安装方便。
月池结构100上部搭载转塔结构200，为保证下转塔21到达月池顶部卸掉绳索力之后的稳定性，所以对于月池筒体表面的平面度和筒体表面与月池基准线的垂直度有严苛的要求。合理的计算方法有利于安装前的快速检测，避免转塔结构200在安装过程中出现倾斜现象，这对于整个安装过程至关重要。因此为了更高效准确的检测月池筒体顶面的平面度，现选取月池筒体顶面的多个点，具体的计算方法如下：
H1＝(h1+h2+…+hn)/n
F0＝(|h1-H1|+|h2-H1|+…+|hn-H1|)/n
Fmax＝max(|h1-H1|，|h2-H1|，…，|hn-H1|)
其中，h1、h2、hn为月池筒体顶面n个测量点的高度值，H1为平均高度，F0为平均平面度，Fmax为最大平面度，通过上述计算方法可以评估月池筒体表面的平整情况，测量多个点使得计算得到的平面度值更加准确，也在一定程度上保证了后续安装工作的顺利进行。
另外，对于月池筒体平面与月池基准中心线“B”垂直度的计算方法如下：
其中，θ为月池筒体平面与月池基准中心线“B”的角度值，h为竖直线到平面上选取点的垂直距离，d为竖直线到平面上选取点的水平距离，测量过程中应尽量选取远离月池基准中心线“B”的点，且可以测量多个点以减小因局部不平坦造成的误差从而保证结果的准确性。
转塔结构200包括下转塔21、转盘22、塔架23。下转塔21作为FPSO的一部分，位于船体的中心位置，可以通过空腔的浮力来平衡FPSO的重量，从而使FPSO能够浮在水面上。下转塔21包括主轴承211、主轴承箱体212、绞车平台213、转轴214、链盘面215、下轴承216、肘板217、下轴承块218。各个部件都围绕在转轴214的周围，主轴承211与主轴承箱体212焊接在转轴214的上方，主轴承箱体212底板连接肘板217，肘板217与千斤顶配合，绞车平台213位于转轴214的中部，链盘面215与下轴承216、下轴承块218位于转轴214的下部，链盘面215的外侧连接下轴承216，下轴承216与下轴承环15之间安装下轴承块218，下轴承环15固定安装在月池结构100上。主轴承211主要承受整个转塔结构200的载荷，利用侧面的标记点辅助定位，主轴承箱体212底部与月池结构100的月池上筒体11的顶面焊接，实现月池结构100与下转塔21的连接，同时主轴承箱体212支撑主轴承211及其上部，且借助标注的基准线进行主定位。绞车平台213上放置系泊绞车，系泊绞车与短链56连接，短链56通过系泊绞车，将其与系泊缆54连接起来，使得系泊绞车可以控制系泊缆54的长度和张力，从而实现对FPSO的位置和稳定性的调整，保证船体的海上定位。转轴214上穿设有主轴承211、主轴承箱体212、绞车平台213、链盘面215、下轴承216，转轴214可以在水平面360°的旋转，从而使得FPSO可以根据需要自由的旋转。链盘面215安装在转轴214上从而分担存在于下转塔21与下轴承块218相互接触时产生的水平载荷，同时系有连接锚泊系统500中的系泊缆54、软管58、海缆519，肘板217安装在主轴承箱体212的底板上，与千斤顶配合实现下转塔21安装过程中位置的调整。下部轴承装置包括下轴承216、下轴承块218，下轴承块218安装在下轴承216与下轴承环15之间，使得船舶在所有天气条件下都可以围绕转塔系泊系统平稳旋转。
如图9所示，锚泊系统500包括锚桩导向架51、锚桩52、躺底链53、系泊缆54、可收缩锁紧装置55、短链56、示位浮漂57、软管58、海缆59；锚桩导向架51放置在海床上，在锚桩52刚到达海床时固定锚桩52，便于锚桩52顺利下达海床指定位置；躺底链53与锚桩52连接，铺设在海床上，尾端连接系泊缆54，系泊缆54与短链56连接，通过系泊绞车实现其长度和张力的变化。锁紧装置55位于船体甲板上，用于躺底链53与系泊缆54连接和系泊缆54与短链56连接时固定，连接完成后收缩至与甲板平齐以便于后续链条的铺设。示位浮漂57用于整体链条的定位。软管58与海缆59连接到FPSO的链盘面215上。锚泊系统500将躺底链53连接到锚桩52上，并后续连接系泊缆54与短链56，当锚桩52沉入海床并与海床充分连接时，各部分形成了一种锚定力，将FPSO牢固地锚泊在海床上，使得FPSO在海流的作用下不会随意漂动，减少海流对船体的冲击。
如图3所示，为本发明内转塔单点系泊系统的安装流程，其中以转塔结构200以及锚泊系统500的安装为对象。下转塔21各组成部分预先在船体其他区域进行单独安装之后通过精确地定位吊装放入月池结构100内部，随后月池结构100顶部与主轴承箱体212底部进行焊接，其次转盘22安装在下转塔21上，塔架23安装在基座上，然后安装滑环系统300与防护栏杆400，最后进行锚泊系统500的安装。本发明安装方法分为四部分安装，这四部分在整个系统中各自发挥各自的作用，此顺序可以很好的保证安装的高效性，且更加便于对单点系泊系统安装方法的理解。其安装方法包括如下步骤：
步骤一：转塔结构200的安装；
步骤二：滑环系统300的安装；
步骤三：防护栏杆400安装；
步骤四：锚泊系统500的安装；
本申请单点系泊系统分成转塔结构200、滑环系统300、防护栏杆400、锚泊系统500四步安装，合理地安排安装步骤，提前设置反射片辅助下转塔对中，减少错误出现的可能性，下轴承块编号预机加工，在测量具体数据之前先加工出大致尺寸，大大降低了施工难度，减少了人力物力的花费，缩短了安装时间，可以很好的保证安装的高效性，提高了工作效率。
如图4-图8所示，为本发明单点系泊系统中转塔200安装过程中的细节图，转塔结构200的安装包括下转塔21的定位安装与焊接、转盘22的安装与焊接、塔架23的安装。主要对安装过程中的定位、防撞工装、月池顶部与主轴承底部的焊接情况以及下轴承块的尺寸确定和转塔的转动试验进行了详细介绍，其中装贴光靶用于监测下转塔21是否处于垂直状态，在其顶部和底部设置反射片，可以增加下转塔21定位的准确性，通过专业的设备全站仪瞄准反射片，可以通过测量光线的反射来精确确定下转塔21与目标位置的偏差，减少错误出现的可能性，从而实现更精确的对中，并节省对中时间，即使在光线较弱或不易观察的情况下，仍然可以提供稳定的目标信号，若没有反射片的辅助，人为操作可能会引入一定的误差。遵循安装顺序的前提下，对一些具体细节进行附图说明。
特别地，在安装过程中月池的三个基准点以及月池结构100与下转塔21的同轴度的参数确定方法如下：
安装时定位的准确与否决定了安装的进度与安装的可靠性，下转塔21安装进入月池结构100前，首先确定月池结构100顶部以及下轴承环15处的最佳配合点，进而确定月池中心基准点⑨，月池结构100的三个基准点的位置关系是本系统安装步骤的关键，若位置关系有误则会导致定位不准确，严重影响后续的安装进度。三个基准点位置关系确定方法为：首先借助工具对三个基准点的位置进行测量，根据测量结果知月池结构100顶部基准点CP的坐标为(X1,Y1,Z1)，下轴承环处基准点CPLBC的坐标为(X2,Y2,Z2)，月池中心基准点⑨的坐标为(X3,Y3,Z3)，先利用数学公式构建一个3x3的矩阵，列式如下：
其中，每一列表示一个点的坐标，即矩阵的第一列是点CP的坐标，第二列是点CPLBC的坐标，第三列是月池中心基准点⑨的坐标，通过计算这个矩阵的行列式值来确定三个基准点的位置关系。
根据三阶行列式的数学意义可知，行列式结算结果为0时表示矩阵的列向量是线性相关的，即这三个点在一条直线上，则月池三个基准点的位置关系得到了保证，确保了后续定位的精准性。
另外，在下转塔21安装进入月池结构100内部后，月池基准中心线“B”与转轴214中心线“A”的同轴度大小决定了下转塔21安装后的准确性，其计算方法如下：
其中x为月池基准中心线“B”与转轴中心线“A”的偏差值，通过上述方法计算同轴度值，可以更好的保证安装精度，有利于提高安装的可靠性。
在确定了安装过程中定位精度和安装精度的计算方法后，再进行单点系泊系统的安装，有利于节省安装时间，提高安装效率。具体安装步骤描述如下：步骤一：转塔结构200的安装。
S1：安装前准备工作；
S11:以转轴214的中心线“A”为基准，在主轴承箱体212底板位置标记8条定位基准线，在主轴承211侧面标记8条定位基准线；
S12:对应下转塔21的纵横方向，沿塔体中心线，间隔适当距离2-4m，从下端开始张贴6个光靶即①、②、③、④、⑤、⑥，并在塔体顶部与底部设置反射片⑦、⑧；
S14:根据月池结构100顶部与下轴承环15的尺寸值确定最佳配合中心点CP与CPLBC，在坞底标记月池中心基准点⑨，将月池中心基准点⑨、月池结构100顶部基准点(CP)、下轴承环15基准点(CPLBC)三处位置分别贴上测量光靶，并绘制基准中心垂线“B”；
S13：机加工后月池结构100筒体顶面平面度不得大于0.4mm，与基准中心线“B”的垂直度不大于0.4mm，对链盘面215的尺寸、绞车平台213的尺寸进行检查，其尺寸应小于月池结构100的最小直径；
S15:中心垂线“B”反馈到主甲板上，标记有效中心点⑩，绘制水平与竖直中心线，以此为基础在主甲板的围井基座和月池结构100顶部标记8条定位基准线；
S16:月池结构100内部安装6块防撞工装61和6块临时导板62，防撞工装61保护月池内壁，临时导板62利用边缘的倾斜起导向作用；如图7所示，图7中左边为月池围壁正视图，右边为月池围壁侧视图。
S17:将螺旋千斤顶安装在转塔的绞车平台213上，在主轴承箱体212底板安装12个肘板217；
S2：下转塔21定位；
S21：下转塔21吊装前确保船舶处于水平状态，下转塔吊装为四根索具单点吊装由于吊装时间长会导致索具的局部延展不均产生偏斜，需要配合调整船体浮态配合下转塔下放；
S22:根据下转塔21标注的6个光靶，利用全站仪检测塔体浮吊起吊过程是否处于垂直位置；
S23:根据月池结构100顶部基准线与主轴承箱体212底板位置标记的基准线进行主定位，根据主轴承211侧面的基准线与主甲板上的基准线辅助塔体定位和对中；S24:根据塔体提前设置的反射片⑦、⑧，并依据月池中心基准点⑨的位置，控制下转塔21顶部及底部中心位置，使得下转塔21与月池结构100中心的前后左右方向均对齐；
S3:下转塔21安装；
S31：将下转塔21缓慢放入月池结构100筒壁，并监控下轴承216在开始下降时是否位于月池结构100的中心；
S32：确认无误后，下转塔21在防撞工装以及导向工装边缘倾斜角的引导下继续下降，并利用预先标记的光靶进行实时监测；
S33:将主轴承箱体212的底部坐落在月池上筒体11顶面，逐步卸掉吊机的绳索的力，最终使船舶仍处于水平状态；
S33:根据预留的基本点，借助主轴承箱体212的肘板217和千斤顶对下转塔21调整转塔在月池中的位置以对齐；
S34:分别在下轴承216位置和下转塔21外壳顶部的等距位置测量距离，确认主轴承箱体212底板在月池结构100顶部居中，转塔下轴承环15处于下轴承216中心位置，且月池基准中心线“B”与转轴中心线“A”的同轴度不大于
S4：主轴承箱体212底部与月池上筒体11顶面焊接，将船调整至非浮态；
S41：为保证主轴承箱体212不会受到月池结构100的影响，月池结构100留根为6-8mm以承受主轴承箱体212重量，焊缝间隙为0-1mm；
S42:坡口为不对称坡口，其一侧1/3板厚，另一侧2/3板厚，坡口角度为35-40°，以此控制焊缝变形量，焊缝厚度为50mm，T型熔透角焊缝，焊接过程中监控焊接质量和焊接引起的变形；
S43:先在2/3板厚侧焊接，焊接约15mm厚度，接着在1/3板厚侧清根，并将坡口打磨干净，进行探伤确认无缺陷后，完成1/3焊接，最后完成2/3板厚侧焊接；保证焊接精度，提高焊接效率；
S44:在焊接环焊缝时，将环焊缝8等分，分别按1/1＇,2/2＇,3/3＇,4/4＇的顺序双数对称跳焊，在焊接过程中，接头部分需注意分层焊接，各分区之间需留300mm待焊区，多层焊时，每层的引熄弧点不得在同一平面；
S5：下轴承块218尺寸检测及加工；
S51：焊接结束后，再次将船调整至浮态，在月池#01-#60下轴承块凹槽的垂直中心线位置划线做标记，在链盘平台216外圆筒体上平面与月池每个凹槽中线对应位置，划出直线并标记#01-#60，每次转动6°以精确测量所需的60个下轴承块的具体尺寸；
S52:从下轴承块凹槽#01标记位置测量间隙U6，然后转动塔体6°使链盘面215上固定标记和#02凹槽中线对齐，再测量间隙U6，依次每转动6°使链盘面215的固定标记和下一个凹槽中线对齐，测量间隙U6，直至60个凹槽中线位置和链盘面215固定标记的间隙全部测量完毕；
S53:从链盘面215#01标记位置测量间隙S6，然后转动塔体6°使链盘面215上#02标记线和#01凹槽中线对齐，再测量间隙S6，依次每转动6°使链盘面215上下一个标记和#01凹槽中线对齐，测量间隙S6，直至链盘面215上的60个标记位置间隙测量完毕；
S54：将下轴承216的U6、S6跳动测量最大值处的下轴承216移动到船艏位置，测量下轴承216表面和60个下轴承块218位置的高、中、低6个点位测量间隙P6，以此决定60块下轴承块218的厚度；
S55：根据U6、S6、P6的测量值，确认尺寸后用于预机加工好的下轴承块218的进一步机加工。一共有六十个下轴承块218，预先机器加工，即通过机器对下轴承块218编号后进行初步加工，以得到大致尺寸，再根据U6、S6、P6的测量值精细加工，每个下轴承块218的尺寸可能会有微弱的偏差，在下轴承块218上预先做上编号。在测量具体数据之前先加工出大致尺寸，可以降低后续安装施工的难度，减少了由于尺寸偏差引起错误的可能性，也缩短了下转塔的安装时间。
S6：以30度为增量来顺时针和逆时针来旋转下转塔21，直到完成一整圈，测量并记录旋转过程中的启动扭矩和运行扭矩；在旋转期间，潜水员应测量下转转塔60个下轴承块218处的间隙并记录；
S7：下轴承块218机加工完后，安装下轴承块218，再进行一次转动试验；更好的提高了安装的可靠性；
S8：在静止状态下，测量下轴承块218与链盘面215之间的间隙；
S9：安装风管，管路，直梯，灯等相关附件；
S10：下转塔21安装结束；
S11：拆除主轴承211上的转动装置和主轴承箱体212上的吊耳；
S12：检查转盘法兰面平整度及尺寸，确保主轴承面的清洁度和没有杂物；
S13：对转盘22进行吊装，将转盘22缓慢放在下转塔上，确保转盘22的方向与下转塔21的方向相对应；
S14：定位好后，按照扭力的要求安装好转盘22与主轴承211之间的螺栓，主轴承211最后一道螺栓也一同完成预紧；
S15：安装管，梯子，灯及其他附件；
S16：以30度为增量顺时针和逆时针来旋转下转塔21和转盘22，直到完成一整圈。测量并记录旋转过程中的启动扭矩和运行扭矩；
S17：转盘22安装结束；
S18：确保主甲板上塔架23基座已准备完毕，定位和精度满足要求；
S19：根据塔架23的吊装程序，将塔架23放入基座上后进行定位、焊接；
S20：安装散供管，梯子，灯和其它附件；
S21：塔架23安装结束；
本申请对于下转塔21、转盘22以及塔架23等部件的吊装过程采用了船舶调整至浮态后安装，充分利用了压载系统，缩短了坞期，避免了船舶二次进坞，也缩短FPSO建造的总周期，对于各部件的安装顺序的合理安排，大大的降低了安装施工难度，有效的节省了安装时间，提高了工作效率。
步骤二：滑环系统300的安装。
S1：根据吊装程序，安装高压滑环31，油滑环32，公用滑环33，低压滑环34；转盘22上安装高压滑环31，高压滑环31上安装油滑环32，油滑环32上安装公用滑环33，公用滑环33上安装低压滑环34；
S2：滑环安装后，以30度为增量顺时针和逆时针来旋转下转塔21，转盘22，塔架23和滑环系统300，直到完成一整圈。测量并记录旋转过程中的启动扭矩和运行扭矩；
步骤三：防护栏杆400的安装。
S1：防护栏杆400的底座已准备完毕，定位和精度满足要求；
S2：将防护栏杆400吊装到位进行与塔架23焊接；
步骤四：锚泊系统500的安装。
S1：依据标准，在海床预先布置施工定位系统；
S2:施工船下放并固定锚链导向架51至海床定位位置；
S3:施工船下放锚桩52，到达锚链导向架51到指定位置后，用打桩锤安装至锚桩52固定；
S4:锚桩52固定后，卸掉导向架51继续打桩至设计位置；
S5:施工船下放躺底链53，并完成与躺底链53与锚桩52上链条的连接；
S6:在施工船甲板上通过可收缩锁紧装置55将躺底链53锁紧，随后完成躺底链53与系泊缆54的连接，收回可收缩锁紧装置55，并完成躺底链53与系泊缆54的铺设；
S7:施工船移位并在甲板上通过可收缩锁紧装置55将系泊缆54锁紧，随后完成系泊缆54与短链56的连接；
S8:进行系泊腿54的预张紧；
S9:在短链56安装示位浮漂57，即一条系泊缆54铺设完毕；
S10:依次完成9条系泊缆54的铺设；
S11:工程船协助将系泊缆54分三组顺序提拉至FPSO进行回接，；
S14:拖动FPSO进行360°旋转，观察单点系统上下轴承和各类滑环处的扭矩是否在允许的范围内；
S15:软管58下方安装至WHP，铺放至FPSO并完成回接；
S16:海缆59下方安装至WHP，铺放至FPSO并完成回接；
S17:进行软管58的试压，海缆59的测试及油田联调；
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种单点系泊系统，其特征在于：包括月池结构、转塔结构、滑环系统、防护栏杆和锚泊系统；所述月池结构位于此系统的中下位置，为一个开放的垂直通道，将船体内部与外部海水相连；所述月池结构的月池上筒体顶部表面固定安装转塔结构的主轴承箱体；所述转塔结构的上部安装滑环系统与防护栏杆，中部通过焊接安装在月池结构中，下部与锚泊系统相连；所述防护栏杆安装在转塔结构的塔架上。
2.按照权利要求1所述的一种单点系泊系统，其特征在于：所述转塔结构包括下转塔，转盘和塔架，其贯穿于整个系统；所述下转塔上安装转盘，所述下转塔包括主轴承箱体、绞车平台、转轴、链盘面、下轴承、肘板；安装有主轴承的主轴承箱体焊接在月池结构的月池上筒体顶部表面，在转轴的上方；所述主轴承箱体的底板连接肘板，肘板与千斤顶配合，设有系泊绞车的绞车平台位于转轴的中部，链盘面与下轴承、下轴承块位于转轴的下部；所述链盘面的外侧连接下轴承，所述下轴承与下轴承环之间安装下轴承块，所述下轴承环固定安装在月池结构上。
3.按照权利要求1所述的一种单点系泊系统，其特征在于：所述锚泊系统包括锚桩、躺底链、系泊缆和顶部的短链；所述锚桩与躺底链一端连接，躺底链另一端连接系泊缆，所述系泊缆通过绞车平台上的系泊绞车连接短链。
4.按照权利要求1所述的一种单点系泊系统，其特征在于：所述月池结构上设置三个基准点，三个基准点的矩阵行列式计算结果为0，行列式如下：
，
式中，（,/>,/>）为顶部基准点CP的坐标，（/>,/>,/>）为下轴承环处基准点CPLBC的坐标，（/>,/>,/>）为月池中心基准点⑨的坐标。
5.按照权利要求1所述的一种单点系泊系统，其特征在于：所述月池结构的基准中心线B与转轴中心线A具有同轴度，该同轴度/>的算式如下：/>；
其中为月池基准中心线B与转轴中心线A的偏差值。
6.单点系泊系统的安装方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一：转塔结构的安装；
步骤二：滑环系统的安装；
步骤三：防护栏杆安装；
步骤四：锚泊系统的安装。
7.按照权利要求6所述的单点系泊系统的安装方法，其特征在于：所述转塔结构的安装包括如下步骤：
一: 对应下转塔的纵横方向，沿塔体中心线，间隔2-4m，从下端开始张贴6个光靶，并在塔体顶部与底部设置两个反射片；
二: 根据月池结构顶部与下轴承环的尺寸值确定最佳配合中心点CP与CPLBC，在坞底标记月池中心基准点，将月池中心基准点、月池结构顶部基准点CP、下轴承环基准点CPLBC三处位置分别贴上测量光靶，并绘制基准中心垂线B；
三: 根据下转塔标注的6个光靶，利用全站仪检测塔体浮吊起吊过程是否处于垂直位置；
四:根据月池结构顶部基准线与主轴承箱体底板位置标记的基准线进行主定位，根据主轴承侧面的基准线与主甲板上的基准线辅助塔体定位和对中；
五:根据塔体提前设置的反射片，并依据月池中心基准点的位置，控制下转塔顶部及底部中心位置，使得下转塔与月池结构中心的前后左右方向均对齐。
8.按照权利要求7所述的单点系泊系统的安装方法，其特征在于：所述转塔结构的安装还包括下轴承块尺寸检测及加工，步骤如下：
一 ：焊接结束后，将船调整至浮态，在月池六十个下轴承块凹槽的垂直中心线位置划线做标记，在链盘平台外圆筒体上平面与月池每个凹槽中线对应位置，划出直线并标记#01-#60，每次转动6°以精确测量所需的六十个下轴承块的具体尺寸；
二:从下轴承块凹槽标记位置测量间隙U6；
三:从链盘面标记位置测量间隙S6；
四：将下轴承的U6、S6跳动测量最大值处的下轴承移动到船艏位置，测量下轴承表面和六十个下轴承块位置的高、中、低6个点位测量间隙P6；
五：根据U6、S6、P6的测量值，确认尺寸后用于预机加工好的下轴承块的进一步机加工；
六：以30度为增量来顺时针和逆时针来旋转下转塔，直到完成一整圈，测量并记录旋转过程中的启动扭矩和运行扭矩；在旋转期间，潜水员应测量下转转塔六十个下轴承块处的间隙并记录；
七：下轴承块机加工完后，安装下轴承块，再进行一次转动试验。
9.按照权利要求8所述的单点系泊系统的安装方法，其特征在于：所述转塔结构包括下转塔、转盘和塔架，在船舶调整至浮态后安装。
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