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