动态缆铠装层磨损预测分析

动态缆是浮式风电行业的核心装备,在深海油气开采系统中占据重要地位。由于动态缆结构复杂,内部存在大量的接触与摩擦,导致其磨损量难以准确预测。文中通过磨损试验,研究不同摩擦角度下磨损表面和磨损量的变化规律,并利用ABAQUS软件验证钢丝间交叉角度对磨损深度的影响,使用ABAQUS软件结合UMESHMOTION子程序二次开发进行磨损量预测。对比模拟的磨损预测结果与动态缆钢丝磨损试验结果发现,随着磨擦次数的增加,预测结果的准确度也随之增加。研究结果可以为今后动态缆铠装层磨损预测提供参考。

海上浮式风机动态缆疲劳寿命分析

海上风电动态缆是海上风电系统中的重要装备。动态缆在位工作时,在海上平台运动、海风、海浪、海流的相互作用下会承受反复的交变荷载,从而发生疲劳失效,导致巨大的经济损失。动态缆截面形式复杂,难以准确预测其疲劳寿命。借鉴深海立管及脐带缆疲劳分析方法,针对某66 MW浮式风机平台配套电缆,结合实地海况进行整体分析与时域分析,并将得到的仿真结果运用到有限元分析中,最终在FE-SAFE中进行相应的倍数缩放,达到疲劳计算的目的,给出了针对动态缆的疲劳分析方法。

浮式风机用动态缆截面多物理场耦合分析

动态缆输送高压强电时会产生大量热量,导致缆体截面温度升高,从而影响其结构力学响应。本文针对浮式风机用动态缆截面进行了电热磁耦合温度场分析和热力多物理场耦合分析,验证了温度场对动态缆截面力学响应的影响。结果表明,在考虑电发热情况下,动态缆的截面极值应力相比于仅考虑力场情况下增加了80%,说明仅考虑力场的动态缆截面设计方法偏危险。因此,本文提出了考虑多场耦合情况下的浮式风机用动态缆截面耦合分析方法,可为浮式风机动态缆截面设计提供重要技术支持。

海洋动态缆缓S型布置及参数灵敏度分析

文章基于对某浅水缓S线型布置的动态脐带缆的研究,确定了线型的主要设计参数为顶部悬挂角,中水浮拱的浮力、水平位置和垂直位置。并借助Orcflex软件对动态缆的响应进行非线性时域分析,研究动态缆的初始形状、曲率、张力对不同的线型设计参数的灵敏度,阐述了设计参数变化对脐带缆的力学性能影响的一般规律,为动态脐带缆的线型设计提供参考。

基于模拟退火的动态缆线型优化

动态电缆在水中的线型对确保电缆的合理受力,保证疲劳寿命具有重要的作用。文中针对浮式风电动态缆的陡波线型,基于经典悬链线方程,以远位张力与近位曲率的利用率之和作为线型优化的目标,采用模拟退火算法对线型进行优化,分析了不同浮力系数对线型优化的影响。文中结论对线型工程设计具有一定参考和指导意义。

浅水缓波型和缓S型动态缆动力响应分析

以浅水缓波型动态缆和缓S型动态缆为研究对象,基于集中质量法建立动态缆的理论模型,并借助Orca Flex软件对动态缆的2种线型设计进行对比分析。考虑环境载荷入射方向的变化和浮体大幅偏移的情况,得到不同海况下2种线型的动态线型、有效张力和最大曲率,阐述浅水应用中2种线型设计的动力响应特点,并提出:缓波型动态缆应特别注意相邻管线间的干涉,以及触地点附近和海底锚固点附近的屈曲和弯曲保护;缓S型动态缆应特别注意与海床间的干涉和夹具的强度设计。

基于应力系数非线性的动态缆疲劳分析

对中国南海某油田一动态缆进行水动力分析,使用有限元法计算动态缆截面应力分布,应用Miner线性损伤累积理论对动态缆进行疲劳分析并通过样缆疲劳试验对得到的结果进行验证.结果表明,基于应力系数非线性的方法预估出的疲劳寿命结果比线性方法计算出的结果更加保守.

动态缆整体水动力响应对浮筒布局的敏感性分析

海洋柔性动态缆广泛地应用于远海风电设备以及深海油气开发中,安装其上的浮筒对柔性动态缆的力学行为有着明显的影响。分布式浮筒作为保持动态缆线型的装备,目前从整体分析和线型设计的角度对浮筒段浮力模块之间分布间距等应用研究较少。引入柔性动态缆整体线型的顺应性能指标,并采用OrcaFlex软件建立了陡波线型的数值模型。通过改变不同浮筒段浮力模块之间的距离等主要布置参数,研究了各参数对柔性动态缆顺应性能的影响,对柔性动态缆线型整体布置设计具有一定的参考价值。

浮式风电动态缆疲劳分析方法研究

为解决浮式风电动态缆在位运行期间长期承受波浪、流、浮体运动等动态荷载作用易引起结构疲劳失效的问题,本文依据动态缆螺旋缠绕铠装钢丝层的结构特征,考虑截面非线性局部应力的影响,提出一种实用的动态缆疲劳分析方法。以应用于南海某70 m水深的浮式风电动态缆为例开展疲劳分析,建立整体分析模型并确定荷载时程,应用非线性应力模型分析局部应力,通过Miner线性累积损伤理论计算疲劳寿命。结果表明,动态缆的疲劳寿命预测为46.9 a,满足25 a的使用寿命要求。本研究对于动态缆设计分析与工程应用可提供有力的技术支撑。

FPSO动态缆铺设技术及应用

随着海洋油气田开发规模的不断加大,FPSO动态缆的铺设作业也日益增多。动态段电缆的铺设是整个电缆铺设过程中难度和风险最大的一个阶段,本文首先介绍了南海300 m以浅水深的FPSO动态缆铺设的主要技术,为以后的生产项目施工的程序设计提供借鉴,然后分析了铺设过程中存在的主要难点和风险,最后以文昌第二条动态缆安装为例,介绍了动态缆铺设施工技术的具体应用。

水下生产系统用动态脐带缆疲劳问题的研究进展与展望

围绕水下生产系统用动态脐带缆(以下简称动态脐带缆)多构件、多层螺旋缠绕的结构特点,全面总结了动态脐带缆疲劳失效形式、疲劳寿命分析方法和疲劳试验测试技术等方向的研究进展。通过对动态脐带缆疲劳问题研究方法与热点的详细阐述,揭示了该领域的主要研究成果和关键技术难点,展望了动态脐带缆未来发展的主要技术需求和研究方向,为动态脐带缆在海洋油气资源开发中的长寿命工程应用提供了基础理论和技术参考(引用文献104篇)。

深水动态管缆安装的组织管理

中国南海某深水油田群开发项目是中海油首个自营开发的深水整装油田项目,开发模式为“FPSO+水下生产系统模式”。项目涉及的深水动态管缆附件众多,构型复杂,是国内首次深水动态管缆自主安装。在组织管理过程中项目团队从无到有,有效引用项目管理知识体系管理模式,以及全面的风险分析和不断的技术方案优化,顺利完成了海油首个大型深水管理的自主安装,为海油深水动态管缆安装积累了经验。

简化的Lazy-wave深水动态脐带缆整体设计方法研究

本文主要对Lazy-wave型深水半潜平台的动态脐带缆整体设计方法进行研究。在标准Lazy-wave设计方法中,提出一种简化的Lazy-wave构型,研究了动态脐带缆的悬挂组件,重点介绍一种可以实现快速连接的弯曲加强器连接机构。基于Lazy-wave的简化构型,提出了动态脐带缆整体强度设计校核方法,可为深水动态脐带缆的工程设计提供参考。

动态缆铠装层断丝效应研究

铠装钢丝作为动态缆中提供结构保护的单元,易遭受局部载荷,产生局部破坏。对此,探究铠装层局部断裂对动态缆的影响,以评估动态缆在局部铠装钢丝断裂之后的可靠性。确定铠装钢丝断口在缆轴向的影响范围,以评估动态缆本体受影响的范围;确定铠装钢丝断口在缆周向的应力集中效应,以评估断丝周围铠装钢丝由于断丝的应力集中效应,进一步发生断裂的可能性。采用一种截面型式的动态缆,设置不同断丝数的铠装层断口,对断口在轴向的影响范围和周向的应力集中情况进行分析,以便通过试验探究断丝的影响效应。同时,结合钢绞线断丝影响的探究结果,对动态缆铠装层存在一根断丝时的恢复长度进行理论分析,得到断丝恢复长度为1.07倍节距长度。试验结果表明,在轴向上,钢丝断口的恢复长度在1~2个节距范围内;在周向上,每断1根钢丝,在周围钢丝上的应力放大系数不超过1.14。

基于时域分析法的动态电缆疲劳分析

浮式风电用动态缆的疲劳寿命校核是动态缆设计中的关键步骤,是浮式风电长期安全运行的保证。本文基于时域疲劳分析法对浮式风电用动态缆的疲劳性能进行校核,总结了动态缆疲劳分析各阶段的理论方法,根据规范要求对长期海况进行分块处理以减少分析工况,基于雨流计数法对应力时程进行统计计数。针对动态缆这种多单元结构采用水动力分析软件Orcaflex中的应力系数法计算各单元的应力,并通过国内海缆厂应用较多的有限元软件Uflex计算应力系数。本文的动态缆疲劳校核方法具有一定的工程应用价值。

不同填充形式对动态海底电缆力学性能的影响

漂浮式海上风机的应用带动了动态海缆的发展。由于应用环境较为复杂,动态缆需要具有很好的抗拉伸能力和易弯曲性。在动态缆截面设计过程中,填充形式是否会影响到其力学性能有待进一步研究。本文基于UFLEX2D软件,采用有限元方法计算了3种常见填充形式下的26/35k V 3×70mm^(2)动态海缆的拉伸性能和弯曲性能,并将仿真分析结果与理论值、实测值进行对比。研究结果表明,填充形式会影响动态缆的拉伸性能但不明显,对于弯曲性能无影响。总体而言,截面设计过程中填充形式的选择仅需考虑是否能够维持电缆的圆整度。

远海漂浮式海上风电平台用动态海缆的发展

漂浮式海上风电平台用动态海缆作为浮式风机与静态海底电缆间的连接设备,是实现近远海风能资源开发、远距离输送以及规模化利用的关键装备。文中按照动态海缆系统的开发脉络,从动态海缆"干式"与"湿式"结构对比、抗水树绝缘材料开发、电缆附件相关技术、动态海缆失效因素、试验方法以及工程应用等方面,全面综述了动态海缆的技术发展现状。特别针对"湿式"结构动态海缆用抗水树绝缘材料的测试方法、动态海缆系统试验标准等热点问题进行了分析,提出了目前动态海缆开发中亟待解决的问题,包括研究抗水树绝缘材料长期老化行为及机理,开发更高电压等级抗水树绝缘材料,优化附件结构及制造工艺,探求电缆系统联调测试技术,完善国标海缆相关规范与标准等。该研究可为中国动态海缆设计、关键材料开发、装备制造工艺和试验技术完善等相关方面提供参考。

漂浮式风电平台动态海缆用绝缘材料性能研究

近年来,利用海上漂浮式风电平台开发风电资源逐渐成为能源开发的重要发展方向之一。动态海缆作为风机与静态海底电缆间的连接装置,是海上能源输送系统的关键设备。在动态海缆运行过程中,其往往面临着电—热—机械等多种失效因素,这对动态海缆的关键材料尤其是绝缘材料的性能提出了更高的要求。文中针对一种超纯净均聚抗水树交联聚乙烯材料进行研究,结合动态海缆可能面临的失效风险因素,对绝缘材料的机械性能、电气性能及耐温性能进行测试,验证材料作为动态海缆绝缘材料的适用性。

C油田群动态海缆不停产铺设技术方案研究及实施效果

受天气、船舶资源和其他一些不可控因素的影响,C油田群动态海缆需要在投产后铺设。开展了动态海缆不停产铺设技术方案研究,其中FPSO生产期间的限位作业是首次提出。技术方案的实施取得了较好的效果,大大缩短了油田停产时间,节约了大量的工程费用和油田操作费用,同时可有效降低因管线和设备反复拆装可能发生故障的风险。

动态海缆机械性能有限元分析

为探究动态海缆在剧烈交变环境载荷下的疲劳寿命,基于环境载荷响应,开展动态海缆系统的整体分析。基于有限元方法,研究海水中悬浮的动态海缆在服役过程中承受的极端载荷,分析破断力和侧压力工况,提取关键部位的应力、应变分布并进行校核。研究结果可为动态海缆材料选型、结构优化以及疲劳分析和测试提供理论依据。