浮式风机支撑结构在气动载荷和波浪载荷联合作用下的运动响应研究

海上漂浮式风机支撑结构具有良好的稳定性,是支撑风机正常工作的重要因素之一,而风机正常工作时叶轮旋转产生巨大气动载荷会对浮式支撑结构产生影响。目前,对风机浮式支撑结构动态响应的研究主要集中在极端海况下浮式风机支撑结构的运动响应,而考虑气动载荷影响的研究则较少。采用流体动力学理论和空气动力学理论并结合有限元方法对某三浮体式风机支撑结构在风、浪、流戴荷联合作用下的运动响应进行分析,其中风载荷将分为考虑气动载荷、不考虑气动载荷、将气动戢荷简化为固定载荷三种情况。研究结果表明:风机正常工作时支撑结构的运动响应主要受气动载荷影响;支撑结构的运动响应主要表现在纵荡,垂荡和纵摇方向;考虑气动载荷时,支撑结构在纵荡和垂荡方向上的运动响应均小于将气动戢荷简化为固定载荷的情况。因此,考虑气动戢荷对支撑结构的影响在工程实践中具有较大意义,为海上风机支撑结构的稳定性研究提供了理论依据。     

6 MW新型浅水浮式风力机概念设计和运动响应分析

为使浮式风力机向浅海水域拓展,结合Spar与Semi平台的特点,提出适用于南海浅水水域的新概念浮式风力机平台。运用NREL_FAST软件建立浮式风力机系统气动-水动-锚链-弹性-伺服耦合的非线性动力学分析模型,采用叶素-动量理论计算气动载荷,采用势流理论和莫里森黏性阻尼修正方法计算水动力载荷,采用三维有限元法计算锚链系统载荷,在风、浪、流环境载荷作用下研究不同风浪夹角下新概念浮式风力机运动响应性能。结果表明：6 MW新概念浮式风力机在南海50 m水深水域中支撑6 MW风力机运动响应良好;浪向角改变对纵荡运动影响较大,对纵摇、艏摇和垂荡运动运动有一定影响。新概念浮式风力机在南海50 m设计海域运动性能良好。     

风机功率对半潜式风机运动性能的影响

针对DTU 10 MW风机,设计一款新型无横撑半潜式风机基础,并通过调节基础压载使其分别搭载DTU 10 MW和NREL 5 MW两款风机。在此基础上,采用商业软件SESAM/SIMA分别建立气动-水动-伺服-弹性全耦合数值模型。针对正常作业和极端两种典型工况,对上述2款浮式风机系统的运动响应进行时域全耦合计算。根据计算结果开展不同风机功率对浮式风机系统整体运动性能的敏感性分析。研究表明：在正常作业工况下,由于风激励的影响,10 MW风机的运动响应比5 MW风机更大;在极端工况下5 MW风机纵摇固有周期更接近波浪周期,导致其纵摇运动比10 MW风机更大。     

压缩机综合控制系统在催化裂化装置中的应用

原催化裂化装置主风机组控制仪表严重落后老化,控制系统可靠性降低,不适应新的联锁自保及机组控制的安全标准和要求。经升级改造,新的机组控制系统采用了压缩机综合控制系统（ITCC）,控制器为经过安全认证的三重化冗余（TMR）Tricon控制器,轴流压缩机防喘振控制采用专用的防喘振控制和调速及性能控制软件,提高了机组控制系统的安全性、可靠性,使操作调节更加简便。     

海洋油气生产平台液压解卡千斤顶

鉴于海洋油气生产平台修井机提升能力不足的问题,研制了海洋油气生产平台液压解卡千斤顶。该液压解卡千斤顶主要由同步顶升装置、液压站和控制系统3大部分组成。同步顶升装置采用4个液压缸同步运动来实现顶升解卡,液压站采用美国DYNEX多出口、超高压、大流量柱塞泵及变频控制电机。采用位移、压力传感器和西门子可编程控制器构成位置检测与控制系统,可实现精确的顶升位移和顶升力控制。现场试验情况表明,该液压解卡千斤顶投资成本低,安装周期短,操作简单,可靠性高,适应性广,能够满足海洋油气生产平台上复杂解卡工艺的要求。     

集成式隔水管安装试压工具开发与试验

为了解决国际上海洋钻井隔水管用安装试压工具结构存在的技术问题,开发了一种集安装与试压作业功能为一体的集成式隔水管安装试压工具。该工具利用液压油缸直接驱动,通过斜面推动执行机构按设计的位置运行达到锁合状态,利用弹簧弹力达到脱开状态。根据该工具的工作原理和结构特点,建立简化后的1/12有限元分析模型。按照相关标准对锁块、法兰和壳体等主承载件进行强度校核。有限元分析结果表明:锁块、法兰和壳体等主承载件强度满足标准要求。对该工具分别进行了4 500 k N额定载荷试验、6750 kN验证载荷试验和压力试验等试验验证,试验结果均满足设计要求。集成式隔水管安装试压工具的成功研制对完善我国海洋钻井隔水管系统配套能力具有重大意义。     

海洋钻井平台自动排管系统模型样机设计

二层台自动排管系统是海洋钻井平台自动控制系统的重要组成部分。设计了一套二层台自动排管系统模型样机,主要包括机械系统与控制系统两部分。机械系统包括两个协同动作的机械手,上机械手可完成横向平移、纵向平移、机械臂旋转和升降、机械手夹紧动作等功能,下机械手可完成纵向平移、机械臂前伸和后缩、机械臂旋转、夹持动作等功能;控制系统通过建立上下机械臂之间运动的数学模型,规划了钻杆的运动路径并对上下机械手进行协同控制,可实现立根在井口、排杆区、鼠洞之间的自由运移。现场试验结果表明,该系统能够精确地控制立根的运移,并且大大降低工人劳动强度,提高工作效率。     

主动补偿绞车动力学特性仿真

主动补偿绞车作为海洋浮式钻井平台的关键设备之一,不仅具备常规的提升下放功能,还具有主动补偿功能,可解决浮式海洋平台升沉运动对钻井作业的影响,保持正常钻进。通过建立补偿绞车分析模型,应用ADAMS软件对补偿系统进行动力学特性分析,获得了主动补偿绞车基于模拟海浪工况的反向试验参数,为提高补偿系统的控制性能、改善系统设计等提供了重要的理论依据。     

非线性静水恢复力影响下的海上漂浮式Spar型风机水动力特性

研究非线性静水恢复力对海上漂浮式Spar型风机的水动力特性的影响。通过解析法推导非线性静水恢复刚度系数,并使用AQWA中的非线性模型验证当前推导的解析解的准确性。考虑非线性静水恢复刚度系数,采用编程程序对Spar型浮式风机进行时域分析,将结果与线性静水恢复力作用下的运动响应进行对比,并分析Spar型浮式风机的水动力特性以及静水非线性带来的影响。结果表明：流体静力非线性对浮式风机垂荡响应有显著影响,且这种影响随浮式风机旋转运动增大而增大;在极限海况下,由静水非线性引起的垂荡、横摇和纵摇响应差异为16%~40%,显示非线性静水力在运动响应中应予以重视。     

Trident系统在热电汽轮机组的应用

介绍了Trident控制系统在汽筘机DEH系统中的应用，分析了采用新型控制系统后的系统性能，通过新旧2套系统的运行情况和一些技术数据的比对，明确了机组的运行规律及技术特点。     

6 MW单柱型浮式风力机系泊链预张力对运动响应特性的影响

以6 MW海上单柱浮式风力机为研究对象,运用时域耦合分析方法探讨系泊链水平预张力对浮式风力机系统整体运动响应特性的影响。数值研究结果表明:增加系泊链水平预张力能有效改善浮式风力机的纵荡和垂荡运动,对浮式风力机纵摇和横摇运动的影响有限。根据系泊链预张力对浮式风力机整体运动的影响特性优化系泊系统,优化后的浮式风力机具备良好的总体运动响应,该系泊系统能保证浮式风力机的安全。所得结论对浮式风力机系泊系统设计具备一定参考意义。     

组合载荷下海上风机塔架受力特性数值分析

研究组合载荷下海上风机塔架的受力特性。基于江苏启东海域6 MW海上风机资料，采用GH Bladed软件开展组合载荷下海上风机塔架的受力特性数值模拟，得到以下主要结论：与风载荷作用相比，在风载荷+波浪载荷组合作用下，风机塔架基础底面所受峰值剪力提升72.0%，峰值弯矩提升8.3%；波浪载荷对基础所受剪力和弯矩的影响显著，在相对波高为4时，基础底面所受相对剪力和相对弯矩分别为3.04和1.44；与风载荷作用相比，在风载荷+地震载荷组合作用下，风机塔架基础底面所受峰值剪力提升76%，峰值弯矩提升21%。研究成果可为启东海域海上风机设计及施工提供理论支撑。     

波流耦合作用海上张力腿风机运动响应研究

以TLP海上风机为研究对象,结合黄海海域环境条件对张力腿风机基础的水动力响应进行模拟分析。在计算过程中,风荷载分为作用在塔柱上的风荷栽和风机荷栽两部分,采用高阶边界元法建立数值模型,开发了风、浪、流耦合作用时域程序。针对不同风、浪、流入射工况进行模拟,计算结果表明,风荷载单独作用下张力腿风机结构产生的运动响应与波流力作用下响应值比较不可忽略,并得到了一些时工程实践有意义的结论。     

海上风力机耦合储能双浮动结构动力响应特性

针对目前海洋工程中弱连接双浮体系统约束较少导致的结构运动响应过大的问题,基于“一机一储”式结构概念,提出一种具有多约束的海上漂浮式风力机耦合氢储能双浮动结构。采用Ansys软件对一般海况下多约束双浮动结构的动力响应特性进行仿真分析,结果表明：耦合氢储能装置的风储双浮动结构在纵荡、纵摇和垂荡等3个主自由度方向运动响应较小;氢储能单元垂荡最大运动幅值仅为储能单元高度的7.21%。在一般海况下具有多约束的风力机耦合氢储能双浮动结构具有优良的运动性能。     

浮海风力发电平台锚索设计与分析

目前,伴随海上能源的利用,浮海风力发电已成为国际研究的热点。浮海风电虽有巨大优势,但是浮海风电支撑体系处在比较复杂的环境中,如何保证支撑体系的安全、可靠至关重要。针对目前一般采用的锚索固定结构,根据浮海风电平台承受的风机运转载荷和海洋环境载荷的特点,对悬链线状锚泊系统进行分析、论述和计算,研究结果可为我国浮海风电平台的建设提供理论依据和设计基础。     

浮式风力发电平台的形式及设计原理

介绍了浮式风力发电设计中核心的浮式平台设计,并给出了目前国际上的几个典型的实例,其中着重对SPAR风机平台进行了介绍。同时,对风机平台的载荷特殊性以及设计原理进行了说明。     

海上浮式风机码头系泊方案及系统动力响应

研究浮式风机整机码头系泊方案及环境载荷作用下的动力响应。考虑钢缆-尼龙缆复合缆、非线性护舷,设计高位系泊和低位系泊两种浮式风机的码头系泊方案。考虑风浪流环境载荷,计算浮式风机整机码头系泊的动力响应,分析系泊方式、浪向、谱峰周期等参数对浮式风机运动、机舱加速度、缆绳张力等的影响。结果表明：针对给定的环境参数,浮式风机各自由度运动极值都不大,在90°浪向下浮式风机的运动最明显;高位系泊比低位系泊更安全,在施工允许的情况下,采用较高的系泊位置是有利的。所作研究为浮式风机系统码头系泊方案提供参考。