模块化浮动平台非线性动力学响应特性研究

非线性耦合运动引起的共振效应是海洋平台设计中需重要考虑的因素,本文针对模块化浮动平台的非线性动力学响应特性开展研究。首先,考虑浮体运动对其恢复力系数和浮力的影响,建立单个箱式浮体的非线性耦合动力学模型,并开展水槽实验验证该数值模型的可靠性。其次,基于刚性模块柔性连接器(RMFC)模型,构建模块化浮动平台的非线性广义动力学模型。最后,采用通过实验验证的数值模型对两模块浮动平台开展动力学响应特性分析,揭示平台失稳发生的机理,探索失稳问题的解决方案。研究结果表明:合理设置连接器的横向或垂向刚度能够有效解决由于参数共振而引发的横摇失稳问题。

机械完工尾项管理系统在FPSO建造项目的应用

在国际海洋工程建造项目中,机械完工被广泛采用。作为从施工到调试前的重要过渡阶段,机械完工是一种工程管理理念,也是项目精细化管理的体现。施工和检验人员在根据ITR执行机械完工检查的过程中会记录大量尾项,并形成尾项清单。如何快速高效地对完工尾项进行实时跟踪和管理是项目管理人员和现场检验人员关注的重点。基于以上需求,提出了一种解决方案,基于Django建立了一套机械完工尾项管理系统。在某FPSO项目的实际运行效果良好,其中的应用经验可供其他类似项目参考。

我国滨海核电厂取排水方式现状及其对海洋生态环境的影响

随着我国核电发展的加快,核电生态环境问题逐步受到关注。目前我国在运核电厂均采用海水直流冷却方式,取排水构筑物的建设对周边水动力及冲淤环境造成一定影响。通过比较我国部分核电厂取排水方式发现,暗涵排水方案对周边水动力及冲淤环境影响较小,在涨、落潮南北方向±200 m、东西方向±100 m范围内,平均流速变化仅为0.01 m·s^(−1);在距离排水口中心200 m的范围内,冲刷深度超过0.3 m。垂直岸取水方案对周边水动力及冲淤环境影响相对较大,平均流速变化0.05 m·s^(−1)的最远距离可达约2.4 km,取水明渠两侧淤积厚度大多在0.2~1.0 m。除海工构筑物对水动力和冲淤环境有一定影响外,核电厂运行对周边海洋生态环境的影响主要为取水卷塞及卷载效应、温排水和余氯的排放。建议在核电厂设计阶段综合考虑优化取排水方案,在优先保障核电安全的基础上尽量降低对海洋生态环境的影响,推进核电产业与海洋生态保护协同发展。

基于计算机视觉的海上漂浮式光伏浮岛运动响应监测研究

近年来国内外建成了多个海上漂浮式光伏电站实证项目,但相关结构的破坏事故屡屡发生.动位移作为反映结构运行状态和系统性能的重要指标,对其进行有效监测具有重要意义.为了克服传统监测手段在海上环境中的局限性,提出了基于计算机视觉的浮岛运动位移监测方法.该方法采用长焦摄像设备进行视频采集,利用自然标志物进行目标追踪,运用尺度因子法进行位移计算,并根据工程特点提出了一种基于三次样条曲线插值的亚像素级位移计算方法.为了对该方法的准确性和实用性进行检验,设计实施了简单标定试验、漂浮式光伏浮岛水力学模型试验和天津某海域实际光伏浮岛原型监测试验,并进行了详细的误差分析.结果表明:基于三次样条曲线插值的亚像素级位移计算方法在精度和计算速度上都比高斯曲面拟合等方法更具优势,可以更好地缓解整像素模板匹配方法随拍摄距离增大而导致的误差显著增长问题;当拍摄距离大于等于100倍的物距变化时,可以基本消除浮岛沿光轴方向运动对成像平面内位移的影响;所提方法在试验室内20 m拍摄距离下的归一化均方根误差为1.78%,具有较好的精度;原型监测得到的竖向运动位移的双幅值与波浪高度相近,归一化相关匹配系数矩阵的峰值十分明显,亚像素计算拟合效果较好.综合分析认为,监测结果合理有效,所提方法在海上漂浮式光伏浮岛运动响应监测方面具有较好的应用价值.

单点系泊液滑环驱动臂设计与验证

驱动臂是驱动液滑环与浮式生产储油轮(floating production storage and offloading,FPSO)之间发生相对转动的重要连接组件,避免连接传递偏心荷载引发密封失效是该装置的设计关键。依托南海奋进号FPSO液滑环的国产化项目,本文设计了一种多点铰接形式的柔性连接驱动臂,通过有限元分析校核了驱动臂设计结构的静态强度和疲劳强度。通过开展驱动臂的动态摇摆与旋转试验,验证了往复摆动工况下驱动臂的驱动功能与载荷传递性能,为FPSO单点系泊液滑环的国产化提供了重要参考。

激光清洗技术在半潜式平台分层除漆中的应用

应用1064 nm纳秒脉冲光纤激光器对半潜式平台零部件分层除漆进行研究,探究不同激光工艺参数对分层除漆效果的影响。结果表明,填充间距对分层除漆效果影响显著,除漆参数存在最佳匹配,最佳参数可实现漆层以底漆、中涂漆、面漆之间层次距离约1 cm,以破损点为中心清理出清晰的台阶结构,且激光清洗后基材无烧蚀和氧化变色,表面等级可达Sa2.5。激光除漆前后基材表面粗糙度均在20μm左右。对激光除漆过程进行温升检测,发现除漆过程基材温升为60~65℃,此温升不会改变基材组织结构。因此,激光用于半潜式平台分层除漆是可行的。所作研究为激光清洗在海洋工程领域的应用提供基础。

风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能的数值模拟

通过数值模拟方法,研究风浪联合作用下深水半潜平台的耐波性能。该方法通过建立风速与波浪相干函数模型,利用该模型获得当前深水半潜平台不同工况下风速与海浪的关系,再计算风浪联合作用下深水半潜平台的海浪作用力和风作用力,以2个数值为基础,构建深水半潜平台耐波性能数值模拟模型,在不同情况下模拟风浪联合作用下深水半潜平台耐波性能。实验结果表明:该方法可在不同波浪周期时,模拟风浪联合作用下深水半潜平台的横荡和垂荡数值,在波浪周期较小时,垂荡与横荡数值也较小,深水半潜平台的耐波能力较强;风浪角越大,在波浪周期相同时深水半潜平台的垂向弯矩数值越大,其耐波能力则较小。

波浪作用下单桩周围海床孔压和液化响应数值研究

基于RANS方程和u-p形式的比奥固结方程建立波浪—单桩—海床的耦合模型,讨论了桩周海床两类孔压响应分布及相应液化发展特点.通过与物理模型试验数据、解析值和数值结果对比,验证模型的准确性.在此基础上,研究了单桩周围海床中瞬态孔压和累积孔压的分布以及相应的液化发展特征.结果表明:桩前土体的累积孔压可达到瞬态孔压幅值的144倍,累积孔压占主导的区域处于桩周距土表0~4 m,并随波浪作用时间增加而向下扩大;瞬态孔压占主导的区域处于桩周距土表4~20 m,并随土体剪切模量的减小而缩小;随着土体饱和度、渗透系数和剪切模量减小,累积孔压相对瞬态孔压幅值的比值增大,桩周土体最大瞬态液化深度增加;桩周土体最大综合液化深度受土体剪切模量和渗透系数影响显著,并表现出振荡特性;水平向渗透系数对土体液化深度影响微弱.研究结果有助于进一步评估单桩周围海床的液化灾害.

基于PDCA循环模式的海洋工程项目进度管理

海洋工程项目投资高,工艺复杂,建设周期长,涉及范围广,参建单位多,环境条件特殊,设计、采办、施工衔接紧密,交叉作业繁多,进度管理涉及众多内外部单位,包括各分包商和设备材料供应商,受到各种环境因素、管理因素、组织因素、资源因素等的影响。采用科学的进度管理方法和流程是能否按时高质量完成工程建设任务、实现油气田投产的关键。如何有效提升进度管理的质量,实现项目进度目标是项目管理团队面临的首要任务。结合进度管理理论知识和实践经验,通过某海上油气田CEPB导管架建设工程项目进度管理实例,提出基于PDCA循环管理模式的海洋工程项目进度管理方法,最终实现对工程项目建设的科学规划和有效管控,表明使用PDCA循环模式能有效提高项目进度管理的效率和效果,旨在作为类似项目进度管理的参考。

海洋工程结构用钢管压制工艺的研究

在传统海洋工程项目中,直径大于等于406mm的结构用钢管通常是按照API2B2012《结构钢管制造规范》采用卷制工艺卷制成型,该工艺施工效率低且费用高。针对此问题,文章通过试验对压制工艺进行研究,其较卷制工艺具有效率高、费用低的优势。文章通过试验研究钢板压制折弯成型对钢管母材强度、塑性、韧性的影响,以及压制工艺扩径对管体尺寸精度、母材和焊缝的力学性能的影响,确定了压制工艺在海洋工程结构用钢管制造中应用的可行性。

半潜式风机平台耦合动力学建模与验证

在FAST-AQWA(F2A)与OpenFAST中建立集空气动力、水动力、风机、半潜式平台与系泊系统于一体的海上漂浮式风力发电机组耦合模型,分别在稳定风况与额定湍流风况下进行仿真。结果表明,F2A与OpenFAST仿真结果基本一致,验证了F2A模块对于漂浮式风电机组仿真的有效性。所作研究将为海上漂浮式风电机组的建模仿真提供参考。

海工建造场地吊索具管理现状及问题分析

目前,海工建造场地上部组块采用分片预制后再进行总装集成的建造工艺。因此,在海工建造场地会产生大量的吊装作业,吊索具作为吊装作业的重要组成部分,对吊装作业的安全性起着至关重要的作用。以海洋石油(青岛)有限公司场地为例,阐述其海工建造场地吊索具管理现状,分析吊索具管理目前存在的问题并提出建议,以加强吊索具的管理,杜绝吊装作业安全事故的发生。

海洋平台HVAC系统减噪技术研究

文章结合海洋平台供热通风与空气调节(HVAC)系统噪声控制的现状,重点介绍了平台HVAC系统噪声对人员和设备的影响;分析了HVAC系统噪声的来源,包括机组本身运行时产生的噪声、管线内流体流动噪声等;提出了设计和安装阶段HVAC系统噪声控制的要点,如选择低噪声设备、合理布置管线、采用隔振器和消声器等。

海上风机与养殖网箱融合系统中网箱系泊绳张力与导管架基础结构的安全性

海洋牧场与海上风电融合发展是现代渔业和清洁能源产业融合发展的典型代表,有利于构建“海上粮仓+清洁能源”的新产业模式。本研究基于福建漳浦六鳌海上风电场风机导管架构建养殖网箱与海上风机融合系统,运用Aqua-FE™有限元工具探究极端波流条件下不同网箱布设深度、波流入射角、生物附着程度对网箱系泊绳张力的影响;采用海洋工程专用设计软件SACS,计算分析风机导管架结构在波流及网箱系泊绳张力作用下的应力分布,评估养殖网箱系泊绳张力对风机导管架基础结构安全性的影响。结果显示,网箱布设深度的增加能够减少网箱系泊绳最大张力,显著改善网箱风机整体结构受力状态;波流入射角的改变对于网箱风机整体结构安全性影响不大;网衣生物附着程度的增加会显著增加网箱系泊绳最大张力,从而造成风机导管架基础杆件大量失效。研究表明,养殖网箱可布设于适当水深以减少受力,同时应及时清理附着生物,适当增加网箱系泊点附近的导管架杆件和导管架底部桩土点杆件的壁厚,以确保养殖网箱与海上风机融合系统结构安全。该结果可为深入研究网箱与风机融合系统的受力,评估该系统的安全性,优化设计养殖网箱与风机融合系统提供数据支撑。

渤海首条飞线铺设技术分析

1水下飞线分类水下飞线一般用于连接水下分配系统与水下控制系统,起到信号传输的作用。水下飞线分为液压飞线和电气飞线2种。液压飞线是软管形式,电气飞线除软管外还有电缆。1)液压飞线。液压飞线包括两侧连接头和液压线缆2部分,主要用于生产系统水下高压注醇、化学药品、水或气,以及液压控制。

基于改进麻雀优化PID的波浪补偿控制方法

随着海上风电“十四五”规划的不断推动,在深远海域对兆瓦级大功率海上风机的需求量随之增加,其规模也在不断扩大。但是,在吊运、安装等海上工作过程中,复杂海浪对船舶产生的持续影响导致风机安装的精度和效率大幅下降,甚至会对人员安全以及财产造成重大损失。在深远海域复杂海况下对工程船舶进行有效的波浪补偿,可提供稳定的作业环境以保证精准高效地完成各项工作,因此,本文提出了一种基于改进麻雀优化PID的波浪补偿控制方法并将其应用于Stewart补偿平台。首先,建立波浪补偿平台动力学以及运动学反解模型,并设计正解模型迭代求解算法。随后,使用PID进行波浪补偿控制,并通过麻雀搜索算法优化参数。接着,采用Circle混沌映射对其进行初始化分布,以解决初始化不均匀的问题;并采用动态自适应加权、柯西突变以及反向学习以提升算法全局寻优能力。最后,生成4~6级海况下的某工程船运动数据作为系统输入,利用MATLAB和Simulink软件平台搭建模型进行补偿控制验证,并在Stewart硬件平台上做补偿试验。结果表明,改进麻雀搜索算法具有较快的收敛速度、较高的精度和更好的寻优能力,优化后的PID控制方法更适合用于复杂海况下波浪补偿平台的控制优化,可为大功率海上风机安装的补偿平台控制系统设计提供参考。

深水半潜式生产平台电缆密封贯穿装置的设计研究

深水半潜式生产平台电缆密封贯穿装置的设计至关重要,相比以往的常规钻采平台、上部模块等设计要求更高。本文通过深水半潜式生产平台“深海一号”的建造设计经验,对深水半潜式生产平台电缆密封贯穿装置的设计有关注意事项进行总结,对指导深水半潜式生产平台电缆密封贯穿装置的设计有重要参考意义。

基于PI建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略

海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精准装载作业极其重要。针对补偿平台的迟滞非线性导致的建模困难和控制不精确问题,本文提出基于PI(Prandtle–Ishlinskii)建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略。首先,通过实验得到补偿系统的迟滞效应曲线,分析系统迟滞环建立PI迟滞模型,并采用递推最小二乘法辨识模型的各个参数,从而求得系统模型。然后,基于李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性设计反步控制补偿方法,并结合滑模控制规律加快初始控制速度。最后,将反步滑模法应用于补偿系统,采用MATLAB软件仿真在规则波和不规则波下的响应来验证算法和模型的正确性,并在工控机中用C#编写控制程序,驱动运动控制卡控制伺服电机带动电缸进行补偿运动,同时通过传感器采集系统运动的实时数据,并反馈给工控机形成闭环,以期验证补偿平台在补偿规则波和不规则波下的补偿效果。实验结果表明,所建立的斯图尔特(Stewart)浮式平台中,PI迟滞模型具有良好的精度,反步终端滑模控制算法在Stewart平台的实际控制中能够很好地补偿波浪运动,相比比例–积分–微分控制(PID)、反步法、强化学习等控制方法,反步终端滑模方法能快速较好跟踪期望位移,补偿精度达到0.9729。

大型海洋石油工程EPIC总包项目资源管理

为降低项目风险,保障施工进度,降低项目成本,以某大型海洋石油工程的工程、采购、安装和施工(Engineering,Procurement,Installation,and Construction,EPIC)总包项目为例,对资源计划和施工组织方案进行介绍,并根据每种资源的特性,制定行之有效的措施,对资源利用率和使用效率进行监控,根据任务的增减及时调整资源配置。研究表明:该方法可有效对项目所需的人力、材料、机械设备、技术等内外部资源进行整合和使用,在保障施工进度的同时有效降低项目成本。研究成果可为海洋石油工程EPCI总包项目资源管理提供一定参考。

基于Pasternak海床模型的椭圆余弦波浪荷载作用下埋置管线动力响应解析解

通过两阶段分析方法,针对椭圆余弦波作用下埋置管线的动力响应进行了探究。基于椭圆余弦波理论,采用Biot固结方程推导了非线性波浪作用下浅水区埋置管线所受的周期波浪压力;将管线考虑为动力Pasternak海床模型上的Euler-Bernoulli梁,将波浪动荷载施加到管线上获得无限长管线的动力响应偏微分控制方程;利用Fourier变换和Laplace变换并借助卷积定理得到管线挠度、速度、加速度、转角、弯矩和剪力的动力响应解。通过与三维有限元数值算例及既有试验结果对比验证了解析解的正确性与适用性。对椭圆余弦波作用下埋置管线的动力响应特性进行了敏感参数分析,结果表明:波浪高度H显著影响了波面形状与海床内波浪力大小,不同浪高下管线转角、弯矩和剪力的变化更明显,而挠度、速度和加速度响应敏感性则较低。