天然气管线压力脉动激振分析

动力机械对管线内的流体提供一定的激发，使管流处于脉动状态。脉动状态的流体遇到弯头、异径管、控制阀、盲板等管线元件，会产生一定的、随时间而变化的激振力，在这种激振力作用下管线和附属设备就要产生振动。为此，对一段包含复杂约束、管道附件的天然气管线进行了动态分析，计算出了作为外加激励的气流压力脉动激发的管线动力响应。计算结果表明，压力脉动能激发相当大的管线振动，在管线设计时，必须考虑压力脉动的影响，并提出了控制管线振动的措施。这些措施包括调整管线模态频率，模态形状，减小弯头转角，在最大管线位移位置处添加减振器、或阻尼器、或支撑等。     

海洋平台空调机组振动对生活楼结构动力影响分析

为研究空调机组振动对生活楼结构的动力影响,利用ANSYS建立海上平台生活楼模型,通过谐响应分析和动力分析,对生活楼的振动加速度和振动位移开展敏感性研究。结果表明:生活楼发生共振频率较高;结构振动加速度对激励频率较敏感,结构振动位移对激励幅值较敏感;空调机组位于生活楼顶层,导致顶层房间受空调机组振动影响较大。增加空调机组底座缓冲材料和生活楼顶层甲板横梁刚度等能够有效抑制生活楼局部振动。     

不同推进器配置下半潜式平台动力定位能力

基于综合动力定位能力指标,探究3种不同的推进器配置下某半潜式平台的综合动力定位能力。对于设定的工况,推进器的数量和位置不同,但保持总的最大可提供功率相同。基于自主编写的程序计算得到不同配置下的动力定位能力结果,探究推进器配置与平台动力定位能力间的关系,为实际工程提供一定参考。     

海洋平台往复式压缩机组振动控制设计

海洋平台往复式压缩机组由于安装在柔性的平台结构上,相对陆用机组往往更易发生大的振动,且振动发生后的机组维修整改成本大、后果影响严重。为了控制海洋平台往复式压缩机组的振动,以某海洋平台往复式压缩机组振动控制设计为例,通过进行气流脉动分析,减小了机组脉动不平衡激振力;通过进行机械振动分析,抑制了机组设备及管道的振动水平;以及通过进行机组底橇和平台支撑结构的振动分析,降低了机组及平台结构的振动水平等。分析结果满足标准要求,为今后海洋平台往复式压缩机组振动控制设计提供技术方法和参考依据。     

往复式压缩机系统管道振动分析

从动力分析角度,对往复式压缩机引起管道振动的原因进行分析,提出控制管道振动的方法。并以海上已投产平台为例进行振动分析,计算了因脉动引起管道振动的不平衡力。     

不同环境方向组合对半潜式平台动力定位能力的影响

针对不同环境方向组合对半潜式平台动力定位能力影响开展研究。通过不同环境方向组合,计算指定海况条件下推进器利用率曲线,获取最大和最小推进器利用率。对比计算结果发现,风浪流同向作用时不是动力定位最恶劣工况,当风、流与波浪有一定夹角时所受的环境载荷更大,推进器利用率更高。在实际平台操作过程中当风浪流不同向时,尤其是环境条件恶劣时需要及时调整平台艏向,保证平台运行安全。     

超深水半潜式钻井平台动力定位能力分析

对超深水半潜式钻井平台动力定位能力进行分析,引入粒子群优化算法进行推进器推力分配计算,编写动力定位分析程序。以超深水半潜式钻井平台为例,采用挪威-德国船级社ERN计算海况条件并进行动力定位能力分析。计算结果表明,该超深水半潜式钻井平台动力定位能力满足ERN(99,99,99,99)要求,由于推进器布置及系统分割合理,在各单一推进器失效或单组推进器失效情况下,平台的动力定位能力没有明显短板。     

海洋平台分布式动力吸振

针对螺旋桨激励引起的海洋平台上层建筑低频线谱振动问题,基于动力吸振理论,开展海洋平台分布式动力吸振研究。建立四自由度主从耦合动力吸振模型,分析动力吸振器吸振性能随布放位置的变化规律;研究分布式动力吸振器数量和布放方案对板架结构减振效果的影响;以某海洋平台为例,开展分布式动力吸振的应用研究,降低海洋平台上层建筑区域的振动响应。研究表明：当动力吸振器总质量不变时,吸振器布放位置对减振效果影响较大;当分布式动力吸振器质量分配合理时,其减振效果优于单点动力吸振器。     

多级离心泵内动静干扰流场的数值模拟

为了分析离心泵内动静干扰作用和压力脉动特性,基于Fluent软件并运用滑移网格技术求解了三维非稳态Navier-Stokes方程和标准的κ-ε湍流方程,并对内部流场进行了多工况非定常数值模拟。计算得出了离心泵的性能曲线,还得到了内部的压力和速度分布以及在不同流量下的压力脉动时域和频谱特性。计算结果表明,叶轮出流因受到导叶叶片头部的阻挡干扰,导致局部流体出现涡流;各工况下离心泵内压力脉动呈明显的周期性变化规律;叶轮与导叶间动静耦合处的压力脉动主要受叶频的影响,叶频是流道内压力脉动的主频;不同流量下主频相同,但主频振幅稍有不同;旋转叶轮与静止导叶间的动静耦合作用是压力脉动的主要来源。     

大型海洋石油平台风振响应

针对大型海洋石油平台钻井架、吊机等高耸镂空结构抗风敏感性问题,进行了高耸结构风致振动响应分析。基于相似准则开展了0~360°全风向角下大型海洋石油平台高频动态测力天平实验,建立了平台结构全风向角下脉动风载荷空间分布估计模型,进行了全风向角下平台结构风致振动评估,获得了平台结构风致振动特性和阵风载荷因子变化规律。结果表明:平台结构横风向脉动风载荷均方根值约为顺风向脉动风载荷均方根值的10%;平台结构风致振动主要集中于井架等高耸镂空结构,横风向加速度均方根值约为顺风向加速度均方根值的55%;井架等高耸结构对横风向脉动风载荷动力放大作用较大。进行大型海洋石油平台结构抗风设计时不应忽略横风向风载荷作用,还要重点关注高耸井架顶部和底部的风振响应以及高耸结构对横风向脉动风载荷的放大作用。     

2D8型压缩机管道振动分析及处理

对炼油厂空分装置２Ｄ８活塞式压缩机出口管道振动的原因进行了分析。从平面波动理论出发,根据出口管道元件的转移矩阵及管道的端点边界条件,编程求出各阶气流脉动频率,并采用敲击法测出管道的固有频率,计算出压缩机间歇吸排气产生的激发频率。通过比较,认为激发频率与固有频率及气流脉动频率相近造成了管道和气柱的共振,并针对该振动形式采取了相应的措施,最终消除了管线的振动     

海洋平台上部组块机械设备动力响应评估

海洋平台上部组块机械设备动力响应评估是保障其结构安全和设备平稳运行的重要手段。针对某海洋平台复产方案中新增空压机和增压机的振动问题,制定了海洋平台上部组块机械设备振动评估技术流程,采用ANSYS软件建立该平台上部组块有限元模型,基于提出的分析流程,计算得到平台结构的自振特性。分析了平台结构的位移响应频谱,在修井和防窜两种作业条件下,分别对平台增压机和空压机不同组合工况下的振动响应进行评估。研究结果表明:增压机和空压机的激振频率均远离平台自振频率,不会引发共振;平台结构在不同工况下的振动速度和振动加速度均满足规范要求,复产设计方案可行;平台最大响应工况为增压机与空压机B组合同时运行,实际工作时,建议以空压机B为备用设备。研究结果可为海洋平台复产计划的顺利实施提供技术保障。     

ZJ30/1700CZ型钻机井架钻台体固有振动特性分析

应用ANSYS有限元软件对南阳石油机械厂研制的ZJ30／1700CZ型钻机井架与钻台结合体的固有振动特性进行了分析。建立了该钻机井架与钻台结合体固有振动特性理论分析的有限元模型并给出了其固有振动频率结果和相应的主振型。计算结果表明，该钻机在不同设计转速下钻井时，不会引起井架钻台结合体的固有振动。     

空冷风机U型螺栓断裂原因分析及解决

针对中国石油克拉玛依石化公司某柴油加氢改质装置空冷风机固定叶片的U型螺栓接连发生多起断裂失效事故开展研究分析,发现U型螺栓的断裂主要是由于叶片安装时U型螺栓预紧力不足使其长期在松弛状态下运行造成疲劳断裂。而U型螺栓内部也存在较高的应力区域、风机叶片共振等外部因素则加速了其断裂。通过采取将风机U型螺栓更换为夹板式固定螺栓、其余型号风机将叶片轴一阶定位改造为二阶双向定位、严格规范叶片安装角度及螺栓预紧力等一系列改造措施后,空冷风机U型螺栓断裂问题得到有效解决。改造后的空冷风机已安全平稳运行14 000 h,消除了空冷机组运行中的重大安全隐患,取得了较好的改造效果。     

交变动冰载荷对导管架平台上部管线系统的影响

以渤海某油气田WHPA平台为例,采用有限元数值模拟方法研究了交变动冰载荷对导管架平台上部管线系统的影响。冰激振动可以引起较大的平台甲板加速度响应,从而危及导管架平台上部管线安全。在冰区导管架平台上部管线设计中,必须充分考虑冰激振动的影响。对于在建造和在服役的导管架平台,应对上部管线进行振动分析,可以采取加强管线支撑结构和增加管线支撑数量来提高管线系统基频,以避免发生共振现象。     

旋转导向钻井工具稳定平台振动模态计算

旋转导向钻井工具稳定平台的闭环控制是调制式旋转导向钻井系统的关键。巨大的动态冲击载荷引起的振动会严重影响稳定平台的正常工作和动力学性能。针对新开发设计的稳定平台,建立了振动模态分析的力学模型,利用有限元软件进行了稳定平台的振动模态分析,计算了其固有频率和振型。通过对计算结果的分析,认为应适当调整局部形状尺寸,尽量增大稳定平台刚度,为稳定平台的结构设计和动力学分析提供了理论依据。     

板结构多模态动力吸振设计方法

针对海洋平台动力吸振研究中存在的多模态耦合振动吸振效果差的问题,研究抑制平台板结构振动的动力吸振器的设计方法。以薄板为具体研究对象,建立薄板与动力吸振器的数学模型,分析动力吸振器质量比的选择问题,讨论在离散模态和密集模态两种情况下动力吸振器的最佳安装位置,给出动力吸振器阻尼比和频率比的优化设计公式。在上述研究基础上,总结平台板结构动力吸振方法。以一个舱室仿真模型为应用对象,对参与舱壁振动的5阶模态进行振动控制,减振效果最高为92.2%。对动力吸振器进行补正设计后,针对第一、第五阶模态的减振效果分别提升0.9个百分点和6.1个百分点。上述结果验证了平台板结构动力吸振方法的有效性,该方法对海洋平台的振动防护具有一定的指导意义。     

起下钻钻柱纵振理论分析

钻柱振动分析是一个非常复杂的动力学问题,钻柱纵向振动严重时造成钻头损坏、钻杆磨损加剧和疲劳破坏。考虑起下钻时引起的压力波动及钻柱和钻井液的耦合作用,在对模型进行假设的基础上,对起下钻时钻柱纵向振动方程和频率方程进行了分析推导,对井下多体系统动力学的研究进行了有益探索。