海洋铺管船用张紧器的履带板设计与分析

针对我国海洋深水铺管船用张紧器相关技术研究和产品开发还处于空白状态的现实情况,经过对国外技术详细调研和总结,完成了张紧器的三维模型设计。张紧器的主要压紧机构是由履带板组成的履带系统,履带板的结构决定着张紧器的主要性能。利用Pro/E软件建立了履带板的力学模型,并在此基础上进行结构设计,最后应用ANSYS软件对设计的结构进行有限元分析。分析结果表明,所设计的履带板结构合理,此方法对今后设计其他规格张紧器的履带板具有借鉴意义。     

铺管船用张紧器张紧系统分析

铺管船用张紧器是海洋铺管船的关键设备,张紧器张紧系统是张紧器保持管线恒张力的保证。介绍了国内外铺管船用张紧器张紧系统现状,并加以分析,指出铺管船用张紧器张紧方式为在浅海采用螺旋夹紧、马达驱动,在深海采用液压缸夹紧、交流伺服电动机驱动。通过仿真,液压夹紧缸在快进、工进、保压、快退阶段均能达到系统要求;交流伺服电动机通过恒转矩的输出,在液压缸夹紧的前提下,对管线进行恒张力控制。分析结果表明,液压夹紧系统和电动机驱动系统满足系统的工作需要,系统稳定可靠。     

海洋铺管船用张紧器的总体设计

为了提高我国海洋管道铺设能力,特别是深海管道铺设能力,在简要介绍国内外铺管船用张紧器的应用情况之后,对海洋铺管船用张紧器进行了国产化研究。经反复研究和论证,确定了海洋铺管船用张紧器的基本参数、总体结构方案和总体控制系统方案。最后给出了张紧器部分零部件的三维设计图。     

海洋脐带缆张紧器总体方案设计

在海洋油气开发过程中需要通过脐带缆完成通信、电信号传输及液体注入等。张紧器是铺设脐带缆的关键设备之一,可以保障脐带缆的恒张力铺设。综述了两履带上下或水平布置、三履带对中布置、四履带对中布置3种形式的脐带缆张紧器应用优缺点,对比了各脐带缆张紧器的性能参数。针对海洋脐带缆铺设特点,设计了四履带对中式脐带缆张紧器的总体结构方案及其履带机构总成、驱动系统。研究成果对形成适合我国海洋脐带缆铺设作业技术,满足我国海洋油气田开发需要具有指导意义。     

铺管船张紧器主框架结构优化设计

以铺管船张紧器为研究对象,对张紧器的工作原理进行了分析,建立了张紧器主框架结构优化分析的模型。使用有限元软件ANSYS结构优化模块对某铺管船张紧器主框架进行了结构优化,张紧器主框架钢材用量从原设计的1.483 m~3下降到了0.489 m~3,节省67%,极大地减轻了张紧器的质量;同时,优化后的安全系数仍达3.29,能够满足海上铺管作业的要求。本研究中所使用的优化思路和优化方法可以作为海上工程设备设计的基础,对平衡海上施工的经济性与安全性具有指导意义。     

海洋钻井隔水管张紧器技术分析

从海洋钻井隔水管张紧器的技术现状入手,深入研究了滑轮钢丝绳式和直接液缸式2种典型隔水管张紧器,重点介绍了2种张紧器结构和技术特点,并结合国内实际情况,建议选择滑轮钢丝绳式张紧器作为初期研发目标,从小到大,由浅入深,循序渐进,最终达到自行开发研制目的,实现海洋隔水管张紧器系统国产化、系列化,并进一步满足海洋石油勘探开发需要。     

隔水套管张紧器的应用现状与技术分析

自升式钻井平台配置套管张紧器主要用来给隔水套管提供顶部张紧力及横向约束,以改善隔水套管的力学性能,减小隔水套管的弯矩和横向变形,解决隔水套管深水作业时的稳定和安全问题。介绍了国内外隔水套管张紧器的应用现状及类型,重点阐述了固定式隔水套管张紧器和可移动式隔水套管张紧器的工作原理、技术特点及主要技术参数,详细分析了隔水套管张紧器的配置技术、张紧力的确定和控制系统的设计等几项关键技术。最后提出3个发展建议,即加大研发可移动式隔水套管张紧器的力度、解决隔水套管张紧器的反冲问题和优化张紧器平台结构。     

S型铺管船张紧器控制系统仿真试验台设计

以2 000kN张力的深水铺管船用张紧器为研究对象,结合其工作环境设计了张紧器的驱动系统和监控系统。研制了张紧器控制系统的半实物仿真试验台,由电机试验台和电控系统试验台2部分组成,模拟波浪作用和电机的恒张力控制。为深入研究张紧器的电控系统奠定了基础,可促进深水铺管船用张紧器的产业化。     

基于AMESim的平台隔水管张紧器建模与仿真研究

在简要介绍深水平台隔水管张紧器结构和工作原理之后,通过分析张紧器气体状态参数变化规律、液压管线压降及液压缸内摩擦力,得到张紧力及张紧器刚度计算公式。以建立的数学模型为基础,基于AMESim软件建立张紧器仿真模型,并以国外一种直接作用式张紧器为例进行实例计算,研究不同参数对张紧器性能的影响。研究结果表明,张紧力随活塞冲程的变化是非线性的,但线性化的张紧力变化曲线与非线性变化曲线基本一致,张紧器的特性类似线性弹簧;高压气体体积和压力对张紧力和张紧器刚度变化起主要作用,增大空气瓶体积不影响张紧器活塞零冲程位置的张紧力,但可以减小张紧器刚度并减缓刚度随活塞冲程的变化,增加张紧力的稳定性。     

200K钢丝绳式隔水管张紧器动载试验研究

为了解决海洋钻井隔水管张紧器试验难的问题,同时也为了有效验证国产隔水管张紧器的可靠性,开展了隔水管张紧器试验的研究工作。重点分析了隔水管张紧器钢丝绳的速度和张力,确定了试验方案,并借用现有的陆地钻井设备设计了一套试验装置,模拟了升沉运动,实现了隔水管张紧器的动载试验。动载试验结果表明:试验占用空间小,成本低,效果理想,完全满足200K钢丝绳式隔水管张紧器的试验要求。建立的隔水管张紧器试验方法为打破国外技术垄断、实现高端石油钻采设备的国产化奠定了基础。     

基于张紧器耦合的隔水管作业窗分析

为了研究张紧器与隔水管耦合作用下的自存作业窗及避台撤离时的紧急作业窗,基于隔水管悬挂模式下的横向振动特性,建立了隔水管与张紧器耦合振动动力学模型,采用有限差分法对方程进行了离散,利用边界条件和初始条件通过编程对模型进行求解.研究了海风和张紧器参数对隔水管自存作业窗的影响,分析了平台航速和海流角度对隔水管悬挂撤离时作业窗...     

深水铺管张紧器橡胶材料静摩擦行为研究

张紧器是深水油气管线铺设的核心装备之一,能够保证管线铺设过程中管道以平稳的速度及适中的张紧力水平下放入水中。张紧器上橡胶垫块与管道外壁受压接触,所产生的静摩擦力对维持管线受力平衡起到至关重要的作用。利用自制的试验装置,测试了不同试验载荷条件下橡胶材料与管道试样间的最大静摩擦力,并对接触区变形进行分析。试验结果表明,最大静摩擦力水平随法向载荷增大而上升,静摩擦因数则逐渐下降; 在同一法向载荷条件下,最大静摩擦力随切向载荷增长率的增加而波动; 接触系统静摩擦因数的波动受接触面间的粘性接触力水平与橡胶材料本身粘弹特性共同影响,而粘性接触力水平的作用占据首要位置。因此,在铺管过程中,应重点关注静摩擦因数随管道夹持力变化的规律,同时应选择合理的铺设速度,使静摩擦因数处于较小的波动范围内,防止发生脱管事故。     

石油钻杆运移机构起升臂设计及优化

对石油钻杆运移机构起升臂进行了结构设计,使用ABAQUS进行了有限元分析,并根据分析结果对起升臂结构进行了优化设计。     

极限载荷分析法在压力容器分析设计中的应用

压力容器分析设计一般采用弹性应力分析和应力分类的方法进行评定.随着计算技术的快速发展,比弹性应力分析法更贴近工程实际的极限载荷分析法的应用也已经得以实现.从极限载荷分析法相关的规范、力学原理及软件应用等方面探讨该方法在压力容器分析设计中的应用和注意事项.     

环形法兰密封面现场修复机设计与有限元分析

在化工设备常用可拆式连接密封面使用过程中,密封面会因各种原因而失效,需要进行修复.设计了一种用于化工设备环形法兰密封面现场修复的可移动式修复机,其质量轻、结构紧凑、精密、可控、可调、运输方便、安装简单快捷且加工耗时少.采用模块化设计原则,将修复机按功能分成动力、走刀和支撑3个单元模块,使用时在现场组装即可.修复机最大加...     

海洋钻井平台立柱式排管机设计

排管机用于在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆,是海洋钻井平台钻杆自动排放中最为繁忙的装置。介绍了立柱式排管机总体机械结构组成及主要技术参数、液压系统原理及控制方式。设计的排管机适合于双联井架钻机,具有操作灵活可靠、运动稳定、操作空间大等优势,适合深水半潜式钻井平台及钻井船钻台立根自动排放操作。     

采用有限元分析评价螺旋焊管海上管线应用的可能性

为了使螺旋焊管能够应用于浅海领域,采用有限元分析法研究了螺旋焊管在不同载荷组合,尤其是S形敷设条件下的响应。重点讨论了螺旋焊管与该行业常用的其他类型钢管的对比。详细分析和讨论了DNV标准中海底管道强调的极限状态,如破裂、压溃、轴向拉伸、局部屈曲和复合载荷。分析包含了螺旋焊管的非线性三维有限元模拟,并考虑到了可能会影响其极限状态的相关公差以及对载荷和安装条件的响应。研究结果表明,在浅水区使用螺旋焊管没有太大的问题。     

双金属复合管复合模型有限元分析

运用“缩径法”思路制造双金属复合管,通过SolidWorks软件建立复合管复合模型,并通过SolidWorks Simulation 模块进行有限元分析,通过复合管的内、外管应力分析和管壁接触应力分析,最终得出采用“缩径法”理论可以成功复合双金属复合管;复合过程伴随着钢管壁厚增加,且缩颈率越大壁厚增加越大。     

钢丝绳式隔水管张紧器监控系统设计

为了采集张紧器运行过程中各项重要参数,实时掌握张紧器状态,依据海洋钻井隔水管张紧器控制系统工作原理,设计了钢丝绳式隔水管张紧器远程监控系统。监控系统包括张紧器液缸与蓄能器之间的抗反冲控制、液缸和钢丝绳位移检测、升沉运动检测、钢丝绳寿命与维护提醒等7个功能模块。针对隔水管张紧器的3种事故工况,设计了状态判断与系统维护软件算法流程。进行了界面设计,介绍了监控软件的应用情况。该钢丝绳式隔水管张紧器监控系统自动化、智能化程度高,为隔水管张紧器的安全性、可靠性提供了多重保障。     

非标准半圆管夹套容器设计

HG 20582—1998《钢制化工容器强度计算规定》中半圆管夹套容器设计部分仅适用于外径Ф60mm、Ф89mm、Ф114mm无缝钢管制成的半圆管夹套。提出了采用JB4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》及有限元法对非标准半圆管夹套容器进行设计和应力校核的方法。