基于灰色理论的自升式海上风电安装平台升降系统故障模式与影响评价

升降系统作为自升式海上风电安装平台的核心部件之一,对其进行故障模式及影响分析能够为作业期间运行维护提供依据和重要参考。针对升降系统的常见故障模式进行了基于模糊数学和灰色理论的重要性和影响评价,发现计算模型比传统方法更能准确地进行其故障重要性和影响性排序,为升降系统的日常维护保养和检验提供了依据,不但可以更好地保证平台的安全,且能够节约维修保养成本。

海上自升式钻井平台插桩阶段桩靴承载力计算

为了准确预测海上自升式钻井平台插桩阶段贯入深度,引入流-固耦合理论,建立了饱和黏土条件下土-桩靴系统的有限元模型,利用该模型对桩靴贯入均质与非均质黏土时的桩靴承载力系数进行了数值计算。结果表明,桩靴承载力系数的大小主要取决于土体强度和桩靴贯入深度:对土体强度非均匀系数较低的土体,桩靴承载力系数与桩靴贯入深度正相关,而土体强度非均匀系数较大的土体桩靴承载力系数与桩靴贯入深度呈负相关;当桩靴贯入深度为20 m左右时,桩靴的极限承载力系数为10.30(不考虑土体回流作用)和12.25(考虑土体回流作用)。给出了插桩过程中桩靴承载力的计算方法,并利用此方法计算了渤海5号平台在特定土质条件下桩靴的贯入深度,提出的计算方法由于考虑了整个插桩过程中土-桩靴相互作用、土体的非线性特性、桩靴底面的端阻力和桩靴侧面阻力等影响,预测的桩靴贯入深度更为合理,与传统计算方法的结果相差20%左右。

海上自升式钻井平台拔桩阶段桩靴上拔阻力的机理研究

在桩靴上拔分析中,提出了将上拔阻力分为桩靴上部阻力和桩靴底部吸力的概念,通过数值模型模拟了多种加载条件和不同桩靴贯入深度时桩靴周围孔压的消散规律和桩靴上拔阻力不同组成部分的变化规律,证明了这种概念的可行性和准确性;在此基础上,确立了桩靴在不同贯入深度上拔时土体不同的破坏模式,给出了桩靴底部吸力在平台工作荷载、上拔速度和贯入深度等参数变化时的发展规律,数值模拟的吸力变化范围在总上拔阻力的27%～80%,极限上拔阻力系数为12.62,这为平台上拔能力储备和桩靴底部环喷系统的准确设计提供理论依据.

海上自升式钻井平台新型筒型桩靴承载力

为了比较筒型桩靴和传统典型桩靴装配平台的不同受力性能,详细分析不同桩靴型式对于桩腿刚性度和平台整体承载能力的影响。通过Swipe和固定位移比的加载方法,绘制了复合加载模式下筒型桩靴和传统桩靴基础的垂向荷载-水平荷载、垂向荷载-弯矩荷载、垂向荷载-水平荷载-弯矩荷载受力空间的破坏包络面和循环荷载条件下2种桩靴基础的垂向静荷载-垂向循环极限荷载、垂向静荷载-水平循环极限荷载受力空间的破坏包络面。理论研究表明,筒裙系统可以增加基础的有效埋置深度,从而提高平台基础的固定度和平台整体刚度。筒型桩靴可以把传统桩靴的水平和弯矩承载能力提高10%以上,在动荷载条件下水平承载力可以增长20%以上;在风浪流等极限风暴动荷载作用下,典型的海上自升式钻井平台在较硬黏土中使用筒型桩靴整体承载力比传统桩靴可提高46%。

海上自升式钻井平台桩靴穿刺现象的数值分析

分析多层土条件下,桩靴承载力和孔穴的变化规律,揭示桩靴发生穿刺现象的实质;进一步提出桩靴极限安全深度的概念,系统描述上、下土层强度比、上层土相对厚度、下层土标准化抗剪强度和土体强度非均匀系数等参数变化对桩靴承载力的影响;给出适用于工程使用的上硬下软黏土中桩靴承载力系数的计算方法。研究结果表明:桩靴发生穿刺的深度主要受到上层土相对厚度、上层土强度和上下土层强度比的影响;标准化抗剪强度系数和土体强度不均匀性系数对于桩靴承载力系数极限值的影响都不超过5%,地基土最终承载力与上层土无关,取决于下层软土的强度。

自升式钻井平台海上迁航阻力计算研究

针对自升式钻井平台在海上迁航时的迁航阻力计算提出了一种计算方法,此种方法在吸收和归纳国内外迁航规范、标准的基础上,对某国内典型形式的自升式钻井平台迁航阻力的计算方法进行了研究。考虑迁航过程中静水力拖航阻力、风阻力载荷和波浪阻力的作用,同时根据平台的具体布置形式考虑了平台风阻力的遮蔽效应。在计算得到平台迁航阻力总阻力的基础上,对拖船选择和拖曳设备的配备给出了具体要求。最后,对具体平台的迁航阻力进行了算例研究,并同该平台操船手册中给出的迁航阻力进行了比较,迁航阻力计算结果符合良好。

自升式海上钻井平台液压升降系统解析

结合海上平台液压升降系统的应用情况,对该液压升降系统的主要功能、结构组成、工作过程、液压和控制等进行了系统的分析介绍。

采用ANSYS程序的自升式平台结构有限元动力分析

介绍采用ANSYS/Multiphysics程序进行海上自升式平台结构有限元动力分析的原理、方法及过程。计算实例表明ANSYS程序是进行自升式平台结构设计的有效工具。

自升式海上风电安装平台插桩深度计算方法

鉴于目前海上风机的安装主要借助自升式风电安装平台,为保证自升式风电安装平台吊装的安全性,开展平台插桩入泥深度的计算方法研究。考虑到相邻土层的影响,提出海底多层土极限承载能力的计算方法,并将其与实际施工记录及有限元分析结果相对比,验证该方法的准确性,为海上风电装备的施工提供参考。

自升式海上钻井平台升降系统技术特点分析

自升式海上钻井平台是目前海洋工程装备中的主流海洋平台,其中的升降系统是自升式海洋平台的重要部分,研究了解升降系统,对于开发自升式海上平台具有重要意义。

气囊在自升式海上平台下水工艺中的应用

针对在简易倾斜船台上建造的海洋平台能否安全顺利下水的问题,提出了室外斜船台气囊下水的新工艺。该工艺通过对下水过程中各要点的校核和计算分析,论证下水阶段首跌落发生时平台首部气囊仍能保持安全性和耐压性,从而实现安全下水。实践结果表明:该方法成本只有纵向滑道下水工艺的25%左右,安全可靠,解决了平台下水首跌落和尾跌落的安全性问题,为类似平台下水提供参考与借鉴。

自升式海上平台桩腿的试制

介绍400 Ft以上水深自升式平台用桩腿的试制过程和工艺要点,为桩腿国产化打好基础。

浅析自升式海上风电施工平台站拔桩风险及防控措施

近年来,随着我国海上风电场建设项目的快速推进和发展,海上风电建设过程中暴露出的问题逐级增多。如何针对海上风电项目建设过程中实施有效的安全保障,确保安全生产,以及进行风险分析和风险防范是各海上施工单位严密关注的;而在安全管控过程中,施工平台站拔桩过程风险不容小觑,一旦出现状况,对设备及人员安全造成重大影响;该文针对风电施工平台站拔桩存在的风险进行分析,最后提出了一些相应的对策和预防措施,以及对日常运行管理提出一些切实可行的建议。

自升式海上平台中央控制系统一体化监控技术

以上海振华重工自升式ZPMC-1388-04海上平台为例,介绍海上平台中央控制系统的组成,主要包括全船监测报警系统、防火风闸系统、安全系统等。采用浙江中控技术股份有限公司(SUPCON)自主研发的GCS(G5)系统搭建平台全船监测报警系统和防火风闸系统,采用SUPCON自主研发的TCS900系统搭建平台安全系统,3套子系统构成一体化中央控制系统。介绍各子系统信号采集方式,以及一体化中央控制系统的网络结构和集成方式。一体化中央控制系统实现了平台的一体化监控,可以满足平台设备统一诊断的要求,同时该监控平台可扩展性强,便于其他系统接入,以达到功能扩展、性能挖掘的目的。

超大型风机安装平台自升状态下的运动响应频域分析

针对自升自航式海上风机安装作业平台在风浪较大的海上风电场区域作业时风、浪、流载荷较大,影响安全的问题,基于SESAM软件,建立海上风机安装作业平台有限元模型,在频域内计算了波浪载荷和运动响应传递函数,并进行响应谱分析。结果表明,平台运动响应受波浪周期和浪向角的影响较大,当桩腿接近海底时,有可能对导致桩腿触底,在船舶设计以及船舶实际作业时应注意避免这种现象发生。

海上自升式钻井平台雷电防控技术研究与应用

本文针对现有防雷技术,从直击雷和感应雷两个方面分析了适用于海上自升式钻井平台雷电防控技术措施,并通过对某平台进行了适应性改造,安装了直击雷防护系统和感应雷防护措施等。结果表明,通过对顶驱变频控制柜适应性改造,经过两个雷雨季节的验证,该钻井平台没有出现过雷电造成的设备损坏,减少了故障时间,为安全生产提供了保障。

基于多因素耦合的超大型风电安装船设计参数有限元计算与实船参数验证

针对超大型深水海上风机安装平台受到海洋等环境载荷的作用出现应力集中、应力周期性变化等特性,进而导致海上风机安装平台强度失效的问题,需要研究超大型深水海上风机安装平台结构强度各项参数有限元法优化设计方法。提出耦合5因素正交优化的有限元法分析方法,解析自升状态下的船位置点位移与时间变化的关系和结构中薄弱点应力与时间变化,并利用多因素耦合多因素正交优化方法优化超大型风安装船全船结构设计获取参数值,与超大型自升式风电安装船的实际参数进行对比。计算结果表明,参数优化后的自升式风机安装平台作业位置点的位移随时间变化程度和结构弱点的应力时程变化得到改善。研究提出的方法,对于造价昂贵、建造周期长的超大型海上风机安装平台而言,可以有效减少成本,提高船体寿命。

Dynamic Analysis Method of Offshore Jack-up Platforms in Regular and Random Waves

A jack-up platform, with its particular structure, showed obvious dynamic characteristics under complex environmental loads in extreme conditions. In this paper, taking a simplified 3-D finite element dynamic model in extreme storm conditions as research object, a transient dynamic analysis method was proposed, which was under both regular and irregular wave loads. The steps of dynamic analysis under extreme conditions were illustrated with an applied case, and the dynamic amplification factor （DAF） was calculated for each response parameter of base shear, overturning moment and hull sway. Finally, the structural response results of dynamic and static were compared and analyzed. The results indicated that the static strength analysis of the Jack-up Platforms was not enough under the dynamic loads including wave and current, further dynamic response analysis considering both computational efficiency and accuracy was necessary.