永久性檢驗通道在15萬噸級FPSO上的應用

崔宇濤 陳曉華 戴 菁

（中國船舶及海洋工程設計研究院 上海200011）

引 言

PMA為Permanent Means of Access的英文縮寫，譯為永久性檢驗通道，根據SOLAS（2009）（International Convention for the Safety of Life at Sea）中的定義［1］，該通道是供主管機關、船舶公司以及船上人員和其他人員必要時對船舶結構進行全面檢查、近視檢查和厚度測量而設置的通道。1993年11月4日，國際海事大會通過了對油船和散貨船加強檢驗計劃的決議案A.744（18）［2］。該計劃特別強調對不同船齡的油船和散貨船船體結構進行全面檢查、近觀檢查和厚度測量的規定。2002年12月12日，海安會通過了對于SOLAS 74修正案 MSC.134（76）［3］。該修正案增加了 SOLAS 74第Ⅱ-1章第3-6條“進入油船和散貨船貨物區域處所的通道和該區域處所內的通道”，并于2004年5月21日通過對MSC.134（76）的修正案 MSC.151（78）［4］，此修正案提出了對永久性檢驗通道以及安全通道的設計要求。而兩次會議提出的 MSC.133（76）［5］及其修正案 MSC.158（78）［6］則是對PMA的具體技術規定，目前PMA的布置和設計以MSC.158（78）的條文為指導。

MSC.158（78）只針對油船和散貨船，對于FPSO（浮式生產儲油船）并沒有明確要求。而隨著近年來FPSO數量的增加，FPSO結構狀況的維護和保障也逐漸受到船東和船級社的關注，是否需要設置PMA以及如何設計PMA已經成為FPSO設計和建造前必須明確的內容。

1 恩平FPSO概況

恩平24-2 FPSO是中海油新建項目，其作業于南海珠江口盆地恩平凹陷，可抵御500年一遇臺風環境條件，設計水深90 m，設計壽命30年，設5對貨油艙、1對污油艙、1對工藝水艙、一個燃料油（原油）艙和6對專用壓載水艙，首尖艙后設置安裝APL轉塔系泊系統的轉塔艙。貨油泵和專用壓載泵均采用浸沒式深井泵，全船沒有泵艙，貨油艙與艉機艙間設隔離空艙，生活樓位于船尾。業主根據恩平油田日產量，穿梭油輪噸位、卸油周期和緩沖天數等因素確定FPSO載重量為15萬噸。本文將以恩平FPSO布局為依托，詳盡闡述15萬噸級FPSO永久性檢驗通道的設計思路。

圖1 恩平FPSO總布置圖

2 PMA在FPSO上應用的規范研究

恩平FPSO入BV和CCS雙船級，掛旗國為中國，適用的規范規則包括中國法律法規，IMO規范（如海上移動鉆井平臺規范MODU、載重線公約LOAD LINES、完整穩性規則IS CODE等），船級社規范，OCIMF、美國石油協會API、國際勞工組織ILO、國際電氣協會IEC和美國消防協會NFPA標準等。從理論上講，FPSO是海洋工程，不屬于船的范疇，所以一般的船規如SOLAS、MARPOL等對FPSO沒有約束力，且FPSO又不具備鉆井功能，MODU規范又不完全適用，但FPSO設計往往直接借鑒船規和MODU的內容，并且業主一般都將上述規范寫入技術規格書。因此，上述規范在設計中必須予以考慮并滿足要求。

目前國內建造較早的幾條FPSO都未曾系統地考慮過PMA通道，或者根本沒有這方面的概念，其根本原因就是之前沒有相關規范對FPSO的檢驗通道進行要求，所謂的PMA技術規定只是針對油船和散貨船；對于熱度逐漸升溫的海洋工程項目來說，密切關注規范的完善和更新變得尤為重要。

以本船入BV船級社為例（目前國內大部分FPSO均入BV級），在2010年版BV船級社規范“NR 445 Rules for the Classification of Offshore Units” 中“PartD Vol01_SI_ FPSO rules”對海工項目的通道提出“The Regulation II-1/3-6 of the SOLAS Convention can be used as reference for the arrangement of the means of access in the hull”（船體中通道的布置可參考SOLAS第II-1章第3-6條的規定）。從而說明BV對于船體通道的要求認可且遵循了SOLAS的規定。

SOLAS（2009）對通道設置和布置的要求是我們設計的主要依據之一，而SOLAS在第II-1/3-6條（MSC.134（76））中針對梯道設計提出兩項規定：“在船舶整個壽命期，每一處所均應設置通道，以供主管機關、第IX/1條定義的船舶公司以及船上人員和其他人員必要時對船舶結構進行全面檢查、近觀檢查和厚度測量。通道應符合本條5的要求和海上安全委員會MSC.133（76）決議通過的《檢查通道技術規定》”。我們所參照的MSC.158（78）即為MSC.133（76）的修正案。國際船級社協會為了輔助MSC.158（78）和MSC.151（78）的執行還作出統一解釋，即（UI）SC191號文［7］。

MODU是目前海工項目主要參考的規范之一，其在2.2.1.1章節提到“平臺內的每一處所都應設置至少一個永久性出入通道，以便在平臺整個壽命期間，主管機關、公司和平臺上人員及其他有關人員能夠對平臺結構進行必要的總體檢查、近觀檢查和厚度測量。此種出入通道應符合第2.2.4段的規定和海安會以第MSC.133（76）號決議通過的并可由本組織修訂的《檢驗通道技術規定》”，由此可知，MODU對于檢驗通道的設置更重視，要求也更嚴格。

CCS船級社在FPSO規范方面尚未完善，作為掛旗國，FPSO只能參考安監總局“FPSO安全規則”，但此規則內容并不是很全面，在檢驗通道方面沒有任何文字描述，但基于油船的經驗，CCS還是建議設置PMA。

綜上所述，雖然很少有專門的FPSO規范明確要求設置PMA，但通過類似規范的比較，了解業主的使用需求、結合FPSO的特點以及聽取船級社的意見，我們得出結論：對于FPSO設置PMA既合情合理，又非常必要。

3 PMA布置處所

FPSO對PMA的設計理念主要參考油船，這是因為油船和FPSO有相似的液艙劃分，僅根據MSC.158（78）中對油船的文字描述，設置PMA的處所應為貨油艙、壓載艙及首尖艙，但SOLAS第 II-1/3-6條（MSC.151（78））卻將 MSC.158（78）引入到“油船和散貨船裝貨區域及其前方處所的出入通道及內部通道”，MODU更是要求平臺每一處所均設置永久性檢驗通道，按此條件，全船除了貨油艙、壓載水艙和首尖艙以外，其余的空艙、工藝水艙、燃油艙以及污油艙均需設置PMA。但與油船相比，FPSO上的部分液艙環境更為惡劣，船上貨油艙和污油艙的溫度都能達到80°，工藝水艙更是達到95°，結合鋅塊的保護壽命和FPSO在海上不解脫的使用要求，從安全性角度考慮，檢驗全船關鍵結構節點的疲勞、腐蝕和應力集中變得尤為重要。對于上述液艙或空艙，由于大部分位于貨艙區，且需要和模塊設備配合使用，大多存在結構構件較大以及艙內管路較多的特點，所有艙完全滿足PMA要求存在難度。在實際設計中，通過與船級社溝通，最終達成共識，貨油艙、壓載艙、首尖艙嚴格按規范執行，其余艙PMA設置盡量滿足規范要求，但如確實存在布置困難的處所可考慮用其他可移動設備替代。

4 PMA在貨油艙的應用

恩平貨油艙的寬度21.45 m，高約為25.17 m，艙內水平桁間高度一般控制在5.1 m、4.25 m不等，對于15萬噸級FPSO，此種設計尺度是按常規做法且十分合理。貨油艙的PMA布置如圖2和圖3所示，前后橫艙壁存在差異（主要為設備引起）。

圖2 貨油艙前艙壁

圖3 貨油艙后艙壁

4.1 布置原則

4.1.1 橫向通道

規范要求高為6 m及以上包含內部構件的貨油艙應在扶強材表面距甲板下面1.6～3 m 的每一橫艙壁處，設置連續橫向永久通道。例如圖4所示，橫向走道平臺設置在甲板面以下2.3 m處，由于3號和4號貨油艙為共用橫艙壁，所以只在有骨材一側的4號貨油艙設置橫向PMA通道，按照規范要求此通道應與縱向通道連通。根據設計習慣，另一側橫艙壁一般不設骨材，且如果是采用深井泵的FPSO在此艙壁處一般設有直通貨艙頂部和底部的泵頭和管路，因此在此艙壁處可只設置如圖3所示的進出貨艙的安全通道即可。對于扶強材表面超過3 m 的橫向通道，通常采用借用結構水平桁的方法，那就需在初期規劃的結構設計時將通道考慮進去。

圖4 FPSO貨油艙橫向檢驗通道布置

4.1.2 縱向通道

根據貨油艙的雙殼結構特點，貨油艙縱向艙壁只有在船中縱艙壁處一側存在骨材，其余均為光壁，因此通常只需按照規范最低要求在貨油艙兩側各設一道連續縱向永久通道即可，其中一道設在距甲板下1.6～6 m 處，另一道設在距甲板下1.6～3 m 處。其主要作用就是檢驗甲板面反向加強構件的腐蝕或應力集中問題。根據規范要求“連續縱向永久通道應與縱艙壁扶強材表面的結構成為整體”，如圖5所示為貨油艙典型的和結構合為一體的縱向檢驗通道。

圖5 FPSO貨油艙典型縱向檢驗通道

對于中縱艙壁有骨材一側，除最上層外的縱向通道外，其余通道可按兩種思路考慮，第一就是在不超過6 m的位置設置縱向連續通道，第二是根據規范的解釋“如果在最上面的平臺處設有固定附件，則可采用技術規定3.9中定義的其它可用通道設備對中間高度處進行檢查”。在恩平上，采用的是第二種方法。因為如果采用第一種方法，整個中縱艙壁大的扶強材均要開孔保證通道連通，對于需要承受將近2萬噸模塊質量的甲板支撐極為不利。圖6為縱向通道在甲板面下的布置示意圖。

圖6 FPSO縱向檢驗通道在甲板面下布置

4.2 遇到問題

在貨油艙PMA設計過程中，遇到很多不可預期的問題，現列舉兩個典型問題：

（1）模塊支墩下方重要加強處不允許開孔，阻擋PMA的連續。

解決方案：如圖2所示，在大骨材且不允許開孔處，采用局部下沉的處理方法。優點是滿足規范要求和通道的連續性，缺點是減小了通道的便利性。

（2）總圖中表示的貨艙區3臺克令吊筒體是插入甲板的，由于其筒體巨大，阻擋PMA的連續，并且吊機在吊物過程中可能存在彈性變形，因此不建議在筒體上搭建平臺繞行，更不建議在筒體處開洞通行，因為可能形成局部油氣濃度過高。

解決方案：甲板面單獨增設人孔，通到被阻區域，以保證此通道無檢驗死角。優點：滿足規范且不需要修改筒體加強或設置復雜的平臺，使設計簡化。缺點：甲板開孔增加，且便利性略差。

5 PMA在邊壓載水艙的應用

貨油艙旁邊的壓載艙一般以折角點為界分為兩部分考慮，恩平FPSO折角點以上壓載艙寬度為3 m，高度約為20 m，平臺高度除第一層5.7 m外，其余均為5.1～4.25 m不等，折角點以下壓載艙區域如圖7所示。

5.1 布置原則

5.1.1 舭部折角點以上的雙殼處所（寬度小于5 m）

（1）當最上面的水平平臺與甲板間的垂向距離為6 m 或以上時，在全艙長范圍內設置連續縱向永久通道，該通道允許通過橫框架，位于甲板下1.6～ 3 m處，此通道在該艙兩端處設有垂直梯；

（2）應在不超過6 m 的垂直距離處設置形成結構整體的連續縱向永久通道；

（3）平臺應盡可能與橫艙壁水平桁連接。

因為邊壓載艙橫向的空間十分有限，所以建議在船舶結構設計初期就應考慮到規范要求而將每層甲板或平臺間的垂向距離設計為小于6 m，盡量避免單獨去設置縱向永久通道，這樣會影響到吊人直通孔的布置、壓載水艙安全通道中間平臺的設置以及部分輪機管線的布置等，并且很容易在后期產生干涉問題。

5.1.2 折角點以下的處所

對于此處的檢驗通道設置，包括船底至上部折角點的垂直距離超過6 m和小于6 m兩種情況。超過6 m時，規范要求：

（1）縱向連續永久通道設置在距底邊艙頂以下1.6～3 m 處。在這種情況下，設置在縱向永久通道上的強框架處的擴展平臺可用作通往結構臨界區域的通道。

（2）另外，在環肋凈開口頂部以下至少1.2 m處設置縱向連續永久通道，可允許使用移動通道設備來到達結構臨界區域。

對于15萬噸級雙殼雙底FPSO來說，折角點以下高度一般都會超過6 m（如圖7所示），在折角點以下設置縱向連續通道，并且需要結構在橫框架環肋處開至少600 mm×800 mm人孔以保證人員通行（也可采用規范允許的高度高于850 mm的不規則橢圓開孔代替）。對于環肋凈開口的頂部以下至少1.2 m 處，不建議設置連續通道，通過生產過程中的調研發現，壓載艙的壓載管線基本都從環肋開孔處穿過，給PMA設置帶來很大的問題，平臺和支撐都難以找到合適支點，并且會增加很多重量，因此建議使用可移動通道設備代替。

圖7 舭部折角點以下縱向檢驗通道布置

如果船底至上部折角點的垂直距離小于6 m，一般考慮采取其他可用通道設備或可移動通道設備代替永久通道。

5.2 遇到問題

因本船的壓載泵是放在邊壓載艙的，因此就涉及到壓載泵的整體吊裝及維修，在如此狹小空間考慮吊裝壓載泵勢必會影響PMA通道的連續性，最終的解決方案是在局部開掉的通道處設置可移動格柵，從而保證通道的完整性。

6 PMA在首尖艙的應用

PMA在首尖艙的要求并沒有像油艙和邊壓載艙要求的那么嚴格，布置基本與油船首尖艙類似，具有靈活性較大、允許使用工具多等特點，較易滿足設計要求。根據規范描述，其只是提出防撞艙壁中心線處深為6 m或以上的首尖艙，需設置合適的通道，以通往諸如甲板下結構、平臺、防撞艙壁和邊殼結構等臨界區域。所謂的合適通道包括其他通道設備和可移動通道設備，其他可用設備包括：

（1）安裝在穩定基座上的液壓力臂；

（2）鋼纜升降平臺；

（3）腳手架；

（4）筏；

（5）遙控力臂或遙控運載工具（ROV）；

（6）如果要使用長度超過5 m的移動梯子，則必須設有能固定梯子上端的機械裝置；

（7）主管機關批準和接受的其它通道設備。

7 PMA在其他液艙的應用

對于貨艙區特殊液艙“污油艙”、“燃油艙”和“工藝水艙”以及貨油艙與艉機艙之間的隔離空艙等，規范并沒有明確的布置要求。理論上，“工藝水艙”、“燃油艙”和空艙只需設置不大于6 m的平臺即可，“污油艙”需要參考貨油艙來考慮，但客觀存在的因素如艙容較小、結構龐大且加強結構較多、深井泵及其管線較多、管線維修平臺的設置、洗艙口的設置以及吊人直通孔的設置等，卻嚴重制約PMA在“污油艙”的設置。對于15萬噸級FPSO，只要采用深井泵一般都會遇到上述情況（泵艙泵情況相對好點），因此這就需要和船級社溝通，在設計方案上取得一致。對于“污油艙”這類液艙，如果硬套規范反而會使設計顯得笨重，最終確定的方案是“污油艙”也參照“工藝水艙”、“燃油艙”和空艙的設計，將檢驗通道、安全通道以及設備維修通道合并處理，在不大于6 m處設置平臺、平臺的尺寸根據布置空間確定，盡量保證各通道的功能。

8 PMA在設計過程中的優化

PMA的設計不是單獨存在的，需要將其與安全通道綜合考慮，以此來簡化設計并消除相互的影響。除安全通道以外，直通孔和部分艙內設備的維修通道也應綜合起來進行設計，從而在方便人員檢修和操作、成本控制、重量控制等方面起到積極作用；同時也會避免因干涉造成的反復修改，提高工作效率。綜上所述，我們認為通道的統一化、簡潔化是評判其設計是否成功的重要標準。

9 結 論

本文通過結合恩平24-2油田FPSO的設計，對FPSO的PMA的布置和優化進行分析，得出以下結論：

（1）根據不同的船級社，對是否設置PMA的解釋存在差異，但從滿足檢驗要求角度來講，設置PMA是十分必要的。

（2）PMA為供人檢驗和測量艙內結構的通道，在滿足其使用目的和規范的基礎上，可以具體問題具體分析。

（3）FPSO設置PMA總的思路和油船類似，但不同之處是FPSO貨艙區甲板面和艙內的設備較多，結構加強復雜且龐大；因此，在設計初期就將PMA理念融入到所有相關專業的設計規劃中，能在很大程度上對PMA的布置起到優化效果。

（4）根據實船經驗，如果將PMA設計為結構的一部分，不僅可以在減少結構重量方面起到積極作用，更可避免很多不必要開孔，從而在保證通道便利性的同時也增加船體結構的安全性。

（5）綜合考慮液艙內安全通道、設備檢修通道與PMA的布置，在滿足通道功能的基礎上，盡量采用合并或兼顧的方法，使整體布局簡潔化。

［1］ International Convention for the Safety of Life at Sea（2009）［S］.London：International Maritime Organization，2009：9.

［2］ IMO.A.744（18），Guidelines on the enhanced Programme of Inspectations during Surveys of Bulk Carrier and Oil Tankers ［S］.London：International Maritime Organization，1993.

［3］ MSC.134（76），Adoption of Amendments to the International Convention for the Safety of Life at Sea ［S］.London ：Maritime Safety Committee，2003.

［4］ MSC.151（78），Adoption of Amendments to the International Convention for the Safety of Life at Sea ［S］.London ：Maritime Safety Committee，2003.

［5］ MSC.133（76），Adoption of Technical Provisions for Means of Access for Inspections ［S］.London：Maritime Safety Committee，2003.

［6］ MSC.158（78），Adoption of Amendments to the Technical Provisions for Means of Access for Inspections ［S］.London ：Maritime Safety Committee，2003.

［7］ IACS Unified Interpretations （UI）SC 191，for the Application of Amended SOLAS Regulation II-1/3-6（Resolution MSC.1551（78）and Revised Technical Provisions for Means of Access for Inspections （Resolution MSC.158（78））［S］.London：International Association of Classification Societies，2006.

［8］ 李克杰.大靈便型散貨船永久性檢驗通道的布置優化［J］.船舶，2012（3）：6-14.