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国际单点系泊的发展历程

作者: 浏览数:正在读取 更新时间:2008-04-10

2008-4-10  1、单点系泊的发展
     构思于20世纪50年代,CALM系统最先是由2个公司发展起来的,建立于欧洲的SBM和建立于美国的IMODCO。这2个公司后来联合变成一个名叫SBM-IMODCO的公司。悬链锚腿系泊(CALM)其名取自数学术语“悬链”,它描述一个悬挂于高点(海平面)与之相隔一定距离的低点(海底)的系泊锚链的形状。CALM系统由围绕一个系泊中心点布置的数个悬链线构成。有了CALM系统,油轮可以仅用船艏靠泊于“单点”并保持靠泊状态,不考虑迎风的方向而同时装载货物或卸载货物。
2、CALM配置
     CALM系统是一个被数根,通常是6根均布的“悬链”系泊锚链固定于海底的表面较大的浮筒组成。这些系泊锚链是沿浮筒径向分布并由特殊设计的拖曳锚或钢桩固定于海底的较大直径的钢锚链。锚链重量(重力)提供回复力并保持浮筒和靠泊油轮的位置。浮筒表面被分成多个水密舱用以万一损坏时保证其稳定性。一个“转盘”型结构被安装在高性能滚柱轴承的浮筒上部甲板。这个滚柱轴承允许转盘无论任何方向全方位和不受限制(360°)旋转。
设计这个转盘主要承担两方面的主要作用:首先,是允许仅用船艏靠泊的油轮可以因应于风、浪和表层流方向的改变而自由地或象“风标”一样地绕系泊点转动。系泊缆绳或系泊缆是转盘的主要设备。转盘的第二个功能是当油轮系泊和象“风标”转动时允许输送各种石油产品。后面的功能是通过安装在转盘转动轴上的流体旋转接头连同管线和阀门系统来实现的。这个流体旋转接头是一个由很好建造的包括安装在高性能轴承上的多个压力舱和防止石油产品特别是舱与舱之间泄漏的密封系统组成。
     柔性漂浮软管永久地连接在转盘的管线上。当油轮靠泊CALM时,软管的另外末端连接到油轮中间的管汇上。这些漂浮软管为油轮和浮筒辅助性盘间提供原油泵送的流动通道。柔性水下软管永久地连接于浮筒下面的管线与输送原油的位于海底的管线末端管汇,或称
PLEM。这个PLEM是附属于海底管线以及原油通过它泵送到陆岸。(详见单点系泊终端布置)
3、早期的各种海洋系泊
    在引入CALM系统之前,为油轮操作的海洋系泊固定码头,或者是多浮筒系泊,有些时候又被称为常规浮筒系泊(CBMs)。任何一种情况下,油轮都是沿其长度方向以固定方式与多系泊缆绳连接。系泊终端建起与主流天气方向相一致。系泊油轮时万一天气方向突然改变,较高的载荷会影响系泊并经常要求油轮解脱并离开一定距离,直到天气方向回复到正常状态。这显然是一个非常低效率的原油输送操作方式,同时常常因引起延误而导致油轮滞期费用的发生。有时候,在恶劣的天气情形下,油轮的职员由于急忙解脱多根系泊缆绳而发生严重事故。
    CALM的引入,允许油轮系泊到“单点”并几乎在任何风、浪和流方向上保持系泊,这显著改善了原油终端效率,当原油和石油产品的成本上升很快时,主要的石油公司一点损失都没有。有了CALM,油轮直接航向浮筒、仅用艏缆系泊、连接漂浮软管和在24小时的间隙内完成货物输送、解脱和离泊突然间变成可能。
4、油轮尺寸在渐增
    与单点系泊发展同步,油轮也变得越来越大,适合靠泊这些吃水较深油轮的设备需求也变得急切。然而,在19世纪50年代,世界范围内做贸易的最大油轮的定单是吃水15m、10万载重吨,到19世纪70年代,通常的原油油轮吃水大约22m、载重吨约为25万吨;甚至更大的油轮的吃水已超过25m。同时,在深水处为这些大型油轮建造固定靠泊设备,如码头,其费用是极端昂贵的,在深水的位置安装单点系泊无需花费太多变得很清晰了。从这一点看,在世界范围内显著性地以每年安装15至20个新单点系泊的速度兴旺发展也就不为过了。
5、其它形式的单点系泊
    当单点系泊原理建立起来和CALM被广泛应用,着眼于改善最初的概念,多种其它形式的单点系泊的实验已完成。最成功的可供选择的系统是被称为单锚腿系泊,或称SALM。
SALM是由美国埃克森(Exxon)石油公司研究小组构思的,1969年安装了第一个SALM系统。如其名称所示,这个系统在海面上的浮筒与一个在海底的平衡的钢锚结构之间使用一个单一的、张紧的锚链腿。海面上的浮筒是专门用来系泊油轮的。流体旋转接头和管线系统放置于海底,单一的柔性软管系统连接于海底的SALM管线与油轮中部管汇,如部分沉没和部分漂浮。这种形式由更小直径和更深的结构很简单的浮筒组成。同时,
    在海底仅需要一个很小的“足迹”概念的特性对海床是起伏或不规则的情况下有时是有用的。刚性圆柱型SALM在此时也发展起来,在海床用钢管状部分和铰接,又或者万向节替代单锚腿以提供系统弹性。
在这期间,SPM结构的更进一步发展包含固定管套和日常桩系统,包括从海底延伸到水面的、装有旋转头的刚性结构塔。其它依赖安装于油轮上的推进器或动态定位系统以维持在装货或卸货时的位置。CALM的变化也是可靠的,最显著的是转塔型CALM浮筒。在这个结构中,在浮筒上转塔代替转盘,整个浮筒体将绕一个内部的转塔和锚链工作台组件旋转,同样通过“悬链”系泊链固定于海底。
6、CALM的成功
    考虑到这些年来很多种类的单点系泊系统已被发展起来并安装使用,自世界上第一个CALM引入以来已有超过40年的操作经验,现在对各种成功的结构形式作出判断、相应的地位以及投用前途是可能的。尽管因各公司引入单点系泊事务的时间不同和系泊结构形式不同而无法得到准确数据,下面所示的世界范围内发展并安装应用于装/卸原油主要形式的单点系泊:
很显然,原始的转盘式CALM已变得普遍流行,今天可考虑变为工业标准了。与操作者的交谈显示,除了显著的资本成本效益外,转盘型CALM成功的主要原因是操作和维护工作极其容易。海洋检查和维护的容易性,外加上在抵御海洋环境方面强劲的可靠性允许操作者依赖转盘型CALM以在最小系统停产期内实现油轮快速转向。关键机械设备如安装甲板上干净、易于接近和自然通风环境的流体旋转接头、主轴承和各种阀门使得检查、维护操作方便、安全和便宜。转盘型CALM可承受工作船甚至油轮的接触而对转动设备没有持续的损坏。
    相比较如言,SALM系统的流体旋转头、主轴承和各种阀门位于水下使得检查与维护操作都必须由潜水员来完成,这增加了操作成本以及不方便。ALP系统是非常昂贵的和按位置特别设计的。对塔式CALM而言,当无油轮系泊时,对操作者而言,轴承弱点和受限制转动这些缺点引起费用增加就很明显,同时,刚性装载塔已被发现易受冲击损坏影响需要显著的操作费用支出以保持油轮与系泊塔之间的安全距离。
7、CALM系统世界范围内的利用
    从邻近的“世界CALM系统分布”图表看出,CALM已从原油产地如中东、北非和西非向那些能源消费高的发展中国家如印度、印尼和中国扩散。今天,在比如阿拉伯湾一个CALM终端装载原油和好象印度或中国的炼油厂的另一个CALM卸载原油是十分平常的事情。油轮船东
    特别感激高效率靠泊他们油轮、卸载的那些终端,油轮可以很快离开去装另一批货物。没有船员上岸的时间损失。拖轮和靠泊码头的费用也免了。
    CALM的另外一个重要的应用是在处理炼制后的石油产品如柴油、燃料油、汽油、航空煤油等。有能力处理这些不同产品多产品CALM终端也正在世界范围内部署。邻近图表的五种产品CALM浮筒准备运输到一个可移动的没有炼制能力的和可能运送诸如为当地社会提供烹饪用基础煤油的地方。