剖面风速下雨场分布特性及海洋平台雨载荷计算研究

海上浮式结构物不断向大型化发展,极端环境中大型海上浮式结构物的雨载荷已成为设计人员关注的焦点问题之一。本文基于离散粒子模型,开展风驱雨场运动预报,量化雨场空间特征参数分布规律;推导结构雨载荷的计算公式,完成海洋平台不同风速和降雨强度组合工况下雨载荷的预报。研究表明:采用DNV风剖面和Davenport风谱作用下的海洋平台雨载荷服从Gamma分布;相较于平均风载荷,当降雨强度R=800 mm/h时,雨载荷三一值占比为5.07%,最大值占比为8.87%;当降雨强度R=20 mm/h,雨载荷三一值占比为0.36%,最大值占比为0.6%。本文研究成果可为海上结构物及其系泊系统设计提供指导。

多点爆炸下海洋平台上层结构动态响应模拟与损伤分析

近年来海洋平台火灾爆炸事故频发,爆炸产生的超压将对平台结构造成损伤;目前研究仅局限于对小型关键构件或简化舱室模型在单点爆炸场景下进行模拟。针对大型导管架平台典型上层甲板及复杂舱室结构,基于欧拉-拉格朗日耦合算法对多点爆炸场景下的爆炸冲击过程进行模拟,分析平台设备与防爆墙分布对爆炸冲击波传播路径的影响;研究多点爆炸载荷作用下冲击波的传播规律,分析平台上部结构的动态响应,对比研究不同爆炸场景下结构的损伤情况。结果表明:对于复杂舱室结构,同质量TNT情况下采用单点爆源和双点爆源两种爆炸方式,前者的峰值超压是后者的1.82倍,而结构的最大等效变形和最大等效应力几乎相等;当爆点数量分别为3和2(TNT总质量倍比为1.68)时,峰值超压几乎相等,而结构的最大变形倍比为2.88。

基于随机森林的导管架海洋平台结构模型修正方法

提出一种基于随机森林的有限元模型修正方法,能够快速、准确地给出导管架海洋平台结构模型的修正参数。选定平台不同的设计参数,对设计参数和基频进行Pearson相关性分析,得到与基频相关系数较大的参数,并重新设计试验参数获得基频。通过随机森林网络增加两者之间的非线性差异,验证网络精度及其泛化能力。结合实测数据,对比分析有限元模型的修正的效果。结果表明:模型的回归分数可达0.998,修正后的有限元模型可更准确地反映真实平台的动力特性。

海洋平台TOTE罐及管线布置研究

海上化学药剂是重要的介质,包括破乳剂、消泡剂、防垢剂、防腐剂等。它们在海上石油平台、船舶等设施的运营中起着关键作用。TOTE罐不仅是化学药剂的储存设备,还是转运设备。它通过重力流将药剂从TOTE罐转入化学药剂罐,再由化学药剂泵将药剂注入需要的管线系统。TOTE罐的布置方式对药剂储存、转运及管线布置方式有重大影响。一个合理的布置方式能够节省管线,降低管线布置难度,方便操作。在某项目中,通过对TOTE罐布置方式的优化,节省了管线,降低了管线布置难度,方便了操作。这种优化布置为今后的工程项目提供了参考。

海洋平台燃驱天然气压缩机系统控制方案设计

本文阐述了海洋平台燃驱式天然气压缩机系统控制方案设计总体思路,包括压缩机选型、燃驱发动机选型、电气仪表控制系统硬件配置以及系统控制逻辑设计,为燃驱式压缩机控制逻辑方案的设计提供了参考。

海洋平台安全阀泄放噪声计算方法及防护措施研究

随着环境保护和职业病防护要求的日益严格,针对海洋平台安全阀泄放噪声进行预测和控制是项目前期环境保护和职业病防护评估的重要环节。如果安全阀泄放噪声过大,无论是对人体健康,还是对仪表等设备寿命都存在着一定的威胁。本文通过对安全阀泄放噪声排放机理进行研究,分析安全阀泄放噪声影响因素,介绍了安全阀泄放噪声的计算方法。通过准确预估安全阀泄放噪声大小,针对安全阀下游不同区域泄放噪声特点进行精准施控,对于确保海洋平台操作人员和设备安全具有非常重大的意义。

基于改进经验小波变换的海洋平台结构模态参数自动识别方法

针对经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)方法在处理低信噪比信号中频谱分割边界容易产生误判的问题,提出了一种改进经验小波变换(improved empirical wavelet transform,IEWT)的结构模态参数自动识别方法。首先计算信号的互功率谱矩阵,采用奇异值分解(SVD)及尺度空间(SSPP)方法确定频谱的分割边界,将信号分解为若干固有模态函数(IMF)分量,再结合随机减量技术(RDT)和希尔伯特变换(HT)实现模态参数的自动识别。使用IEWT方法对自由振动响应信号及ASCE Benchmark模型信号进行模态参数识别,并分别与EWT方法、基于自回归功率谱的经验小波变换(AR-EWT)方法及小波变换(WT)方法进行对比,结果表明IEWT方法能够自适应确定频谱分割边界,对结构的频率及阻尼比等模态参数具有较高的识别精度;进一步将该方法应用到实验室海洋平台模型的模态参数识别中,证明该方法可用于复杂噪声环境下的低频结构的模态参数识别。

海洋平台大型油气处理橇块被动防火与涂装

海洋油气资源开发是目前全球重要增量,膨胀型防火涂料隔热效果优异,施工受结构几何形体限制小,在海洋油气行业广泛应用。海洋平台上需被动防火保护的大型油气处理橇块具有结构紧凑、涂装施工不便等特点。以天然气处理设备高压注气压缩机橇块被动防火与涂装为例,系统阐述了火灾危害与评定、防火涂料选择、涂层系统设计、涂装施工、防火外延、膜厚测量等内容,为橇块的被动防火设计和施工提供借鉴。通过源头完整设计、成橇试装配、精准预留定位等方法实现橇块一体化涂装,保障了涂装质量,降低涂料损耗。

气动防火风闸在海洋平台中的应用

海洋平台作为1种常规的海上油气开采工程设施,其特殊的运行环境以及高风险性质,要求整个平台必须处于高度安全的运行状态,各种安全配套不可或缺。其中气动防火风闸作为HVAC系统1个重要的组成部分,在平台发生局部火灾时可以有效阻止火灾蔓延,保证人员安全,同时降低火灾造成的损失。文章主要研究气动防火风闸在海洋平台上的应用,以探讨其在保护人员、设备设施以及生态环境方面的作用。

强台风作用下海洋平台井架抗风性能

为研究在强台风作用下海洋平台井架的抗风性能,提出静力分析与瞬态动力学分析相结合的方法,综合考虑背向风、侧向风和45°向风等3种风向,利用Davenport功率谱,采取谐波叠加法和快速傅里叶技术模拟脉动风风场,用MATLAB编程得到相应的风速时程曲线,转化为风载加载到模型上,得出节点最大位移、轴向应力和弯矩的时程曲线。研究发现,45°向风为井架较不利风向,井架底部和根部受载较严重,并且在动力学分析中45°向风的位移和应力等结果都为静力分析的近3倍,因此在未来的生产实践中推荐使用瞬态分析方法。

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。

海洋平台潜海水电机绝缘失效解决方法探讨

针对目前国产电动海水提升泵电机绝缘失效率高、质量不够稳定的问题,结合实际案例,通过温度场仿真分析等方法,得出潜海水电机绝缘失效的主要原因包括绕组线选型缺陷、内部散热不足、密封性能差和缺少温度监控。针对上诉原因,逐条提出可行的改进方法,提高电动潜海水泵的产品质量。

新型铝合金管混凝土组合海洋平台抗震性能分析

海洋平台所处环境复杂,一旦发生破坏,后果十分严重,且海洋平台多为钢质平台,钢质平台耐腐蚀性差,每年维护费用较高。铝合金结构由于其具有自重小、强重比高、耐腐蚀、维护费用低等优点,结合以上优点,提出了一种新型铝合金质海洋平台和铝合金管混凝土组合海洋平台,研究其频率变化和抗震性能,为以后铝合金海洋平台的研究打下基础。

基于电力推进的动力定位海洋平台位移储能控制策略

为解决海洋平台作业负载工况及海况变化时产生的功率波动问题,提出基于电力推进的动力定位(dynamic positioning,DP)海洋平台位移储能控制策略。通过建立海洋平台DP系统与三自由度运动学模型,获取平台位移偏差与位移储能功率的定量化关系,提出利用位移储能响应电力系统功率波动的控制方法。针对DP控制响应延时问题,建立系统频率-DP位移储能-电力推进补偿转矩响应模型,实现位移储能参与频率动态调节,提升电力系统稳定性。最后,利用RT-LAB半实物平台建立DP海洋平台电力系统模型,验证所提控制方法功率波动平抑效果。

海洋平台膨胀型防火涂层施工过程与质量控制

膨胀型防火漆作为海洋平台防火隔热常用涂层材料,能够减缓火焰以及热量传播速率,从而为火灾扑救和人员的逃生赢得时间。然而,膨胀型防火涂层能够真正发挥优异隔热与防火性能,关键在于防火涂层施工过程中质量能否得到有效控制。因此本研究系统阐述了海洋平台膨胀型防火涂层施工过程中的质量控制要点,为海洋工程领域防火涂层施工质量控制提供参考。

海洋平台烟囱选材分析

海洋平台烟囱受平台承载力限制,一般选用钢制烟囱,不带内衬隔热层。钢烟囱的排烟温度比较高,排烟温度影响烟囱的选材,而选材对工程项目工期和费用均有影响。本文通过理论分析结果与实际使用效果对比,找出适合高温的钢烟囱材料,为今后海上平台烟囱选材设计提供参考依据。

海洋平台9Ni钢手工氩弧焊和全自动氩弧焊工艺研究及对比

9Ni钢在LNG储存和运输设备上有大量的使用经验,但在海洋平台低温高压并兼有耐蚀要求的工艺管线焊接中却鲜有应用。文中针对9Ni钢在海洋平台高压、低温、耐蚀工艺管线中的使用开发了手工氩弧焊和全自动氩弧焊2种焊接工艺,对2种焊接工艺获得的焊接接头开展相关力学性能及腐蚀性能测试,均满足技术要求。全自动氩弧焊焊接效率高,线能量较低,焊工劳动强度低,适用于预制口的焊接;手工氩弧焊操作灵活,适用于海洋平台现场口的焊接。

极限海浪环境下海洋平台立柱结构载荷及应力分析研究

本文利用开源计算流体力学软件OpenFOAM,数值模拟极限海浪环境下卷破波浪和非破碎波浪对海洋平台立柱的影响,目的是对比分析立柱在上述两种波浪类型下的波浪载荷及结构应力的变化情况。基于雷诺平均Navier-Stokes方程结合k-ωSST湍流模型对流体质点运动方程进行求解。通过数值结果发现,在相同设计波浪参数输入下,作用在海洋平台立柱上的卷破波浪载荷远远高于非破碎波浪载荷。立柱各个结构在非破碎波浪载荷作用下的最大应力值均小于材料的屈服极限。然而,在卷破波浪载荷作用下,部分结构受到的最大应力超过了材料的屈服极限,不满足结构安全要求。因此,在海洋结构物安全设计中需要考虑卷破波浪载荷对结构强度的影响,以确保结构具有足够的安全裕度。

极地半潜式海洋平台在不同环境载荷下的动态响应分析

北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载荷和冰载荷的作用。本文研究某半潜式海洋平台在波浪、平整冰以及碎冰不同工况下的动态响应,采用势流理论和莫里森方程计算波浪载荷,利用离散元方法求解冰载荷,使用细长体有限元的方法分析锚泊系统,通过非线性时域计算求解得出平台的运动以及锚泊系统受力。结果显示:相较于其他环境载荷,平整冰作用下锚链的张力最大;在较小的海冰厚度、海冰密集度和冰块平均面积下的碎冰区,平台的运动符合现行安全规范。本文的研究可为北极地区油气资源的安全开发提供参考价值。

多种副浮筒结构半潜式海洋平台运动响应分析

海上风电平台作为深海风力发电装置基础平台发挥着越来越重要的作用,深远海海况复杂多变,对平台的抗风浪能力有着更高的要求。本文基于奥特宝风电安装平台设计建立多种副浮筒结构的半潜式海洋平台,通过AQWA软件对其进行水动力分析。得出结论:该平台具有良好的对称性;在低频区间内平台运动响应明显,在高频区间内相对较小,说明平台的基础水动力性能良好;副浮筒高15m的平台频域响应特性优于其他高度的平台,可为以后半潜式海洋平台的设计提供理论依据。