FPSO单点系泊系统移植施工技术研究与应用

单点系泊系统是FPSO系泊系统的核心,因陆丰油田"南海盛开"FPSO进坞维修,为了保证陆丰油田继续生产,需要使用"南海开拓"替代"南海盛开",保证陆丰油田使用"南海开拓"号FPSO继续生产原油,其核心技术是如何将"南海开拓"单点浮筒与"南海盛开"的锚系和软管系统连接,该工程首次将不同厂家的FPSO单点系泊系统的关键构件进行了互换连接。随着海上油气的开发的进行,研究该项目有助于为其他FPSO单点系泊系统移植项目提供参考。     

防风单点系泊系统试验研究

通过对特定船舶的系泊物理模型试验,研究了浮筒式防风单点系泊系统在风、浪、流单独作用和组合作用下的运动规律和动力响应,并进一步研究了环境因素(强风、浪、流)大小、系泊线长度和刚度等因素对系统运动和动力的影响.研究发现了风、浪、流联合作用存在明显的耦合效应,并探讨了减小防风系泊力的措施,为防风单点系泊系统的研究和应用提供了...     

潮流与风对单点系泊系统运动稳定性的影响研究

应用时域仿真的方法研究了风与潮流作用下单点系泊系统的非线性动力学特性。以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度运动微分方程,据此建立了系泊系统的多自由度计算机仿真模型。风与潮流联合作用的情形下,对一艘单点系泊油轮的动力学行为进行了数值仿真研究。以潮流速度和系缆长度为分岔控制参数,在参数平面上给出了油轮系泊运动的Hopf分岔集,它将参数平面分为两个系统动力学行为本质不同的区域。研究表明,与潮流（顶流）单独作用的情形相比,顶风条件增加了油轮静止系泊位置的Liapunov稳定性。     

考虑系缆拉伸-弯曲-扭转变形的浮式风力机动力响应研究

考虑系泊系统拉伸-弯曲-扭转变形产生的非线性系泊力,研究海上浮式风力机系统的动力响应。考虑系缆非线性几何变形,建立系泊系统拉伸-弯曲-扭转变形的动力学分析模型。建模过程中,采用了四元数方法进行局部坐标系与全局坐标系之间的旋转,避免了旋转过程中奇点的产生。综合考虑系缆非线性系泊力、水动力、空气动力及风力机结构系统,建立了系统动力学分析模型,开发了考虑系泊系统非线性系泊力的系统动力响应计算程序。针对OC3 Hywind Spar型5 MW浮式风力机,分析额定作业海况与极限海况下风力机系统的动力响应,并将结果与系泊系统采用准静态悬链线方法的模拟结果进行了对比。结果表明,考虑拉伸-弯曲-扭转变形效应后,系泊缆张力的波频响应被放大,同时还出现了多个高频峰值,将对系泊缆的疲劳寿命计算产生影响。     

含立方非线性非对称钢缆弹簧支承转子系统的动力特性研究

首先建立了含立方非线性的非对称钢缆弹簧支承转子系统的运动微分方程，给出了基于谐波平衡的求解方法，通过数值计算，分析了非对称钢缆弹簧支承转子系统的隔振性能，得出了其动力性能随支承参数变化的规律，为钢缆弹支承立式冲击破碎面设计提供了理论依据，结果表明，10％左右的友承非线性程度在设计上是可以接受的。     

深水聚酯缆系泊铺设技术与应用

随着我国海洋油气资源开发逐步走向深水,浮式生产平台及系泊系统的应用已逐渐趋于成熟,聚酯缆由于具有强度高、质量轻以及疲劳好等特性,在浮式生产平台系泊系统中具有广阔的应用前景。陵水17-2气田为我国首次应用1 500 m水深聚酯缆锚腿系泊系统,该文将针对我国南海环境条件的特点,确定适用于半潜式平台聚酯缆系泊系统的海上施工方案,从而实现聚酯缆锚腿在陵水17-2项目的工程示范应用,掌握深水聚酯缆系泊系统的安装技术,实现深水系泊应用自主化,希望能为今后类似项目和深水工程提供参考。     

AUV接驳装置悬浮平衡分析与配重优化设计

为了保证用于对接回转型自主水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）的开合式接驳装置处于水下单点系泊悬浮状态时的平衡与稳定,须对其进行配重优化设计。通过对开合对接机构的位移分析,获得接驳装置体重心和浮心位置的变化范围;基于静力学理论,建立并分析重心、浮心和拖点的相对位置与接驳装置悬浮平衡纵倾角的关系。为了使接驳装置悬浮平衡纵倾角及其波动幅值小,及配重后接驳装置的质量最小,建立AUV接驳装置配重优化模型,并采用序列二次规划（sequential quadratic programming,SQP）方法对配重铅块、浮力材的特征尺寸和拖点位置等配重参数进行优化设计。通过接驳装置单点系泊悬浮实验,验证了优化配重后接驳装置满足设计要求。研究结果表明：相比自由拖架形式,采用固定拖架形式可以增大拖点与重心之间的垂向距离,非常有利于装置的水下悬浮平衡;相比经验配重设计,优化配置后装置总质量约减小了13.4 kg,悬浮平衡纵倾角波动幅值约减小90.68%,稳心高约增加7.63 mm,配重优化后AUV接驳装置系泊悬浮平衡状态良好。配重优化模型的建立及分析结果对水下接驳...     

单锚腿系泊系统参数化设计的研究

对单锚腿系泊系统的构成进行了分析,根据系统中零部件的结构尺寸作了约束的定义,并据此对系统中零部件作了约束分析,简化了系统参数化设计的复杂性,使得系统结构的约束分析条理清晰;在约束的定义和分析后,对系统的各零部件进行了关联分析,确定了建模顺序,在SolidWorks平台上开发出单锚腿系泊的参数化设计系统.     

浮式生产平台的发展规律及南海开发趋势

该文通过对浮式生产平台的适用范围、应用现状、设计及运营商进行介绍,并对浮式生产平台的系泊规律与工程开发模式进行介绍,对我国海工装备的现有基础、南海已投产和在建的3个深水项目(流花16-2项目、荔湾3-1项目和陵水17-2项目)的开发模式做了简要分析,可以为未来南海油气田开发深水装备的研究方向和类似深水项目的开发模式提供参考。     

深水单点系泊维修中水浮筒保护性回收与下放工艺的应用

该文主要研究的是较深水(100 m级)系泊系统中水浮筒的回收与下放工艺。对1种在系泊系统维修更换过程汇总的中水浮筒的回收与下放的应用装备及施工工具进行了介绍。该文以国内的南海某项目实际较深水系泊系统更换项目为背景,全面地介绍了系泊系统更换维修工程中中水浮筒回收与保护性下放的应用的装备要求、施工流程及注意事项。     

脐带缆安装长度计算与分析

作为水下生产系统的重要组成部分,水下生产控制系统包括数据采集、远程控制和异常情况监测处理等功能,脐带缆是整个水下生产控制系统的"神经",在深海油气开发中起到了关键作用,因此脐带缆的安装铺设对整个系统的影响巨大。而海底环境复杂多变,海上工况难以预计,铺设船舶也会在自然或者人为因素下出现偏移,这些都将最终影响到脐带缆的水下连接与铺设路径的准确性。该文就脐带缆的实际需要的安装长度进行了讨论,详细说明了各因素对其实际安装长度的影响,并给出了项目A和项目B的计算实例。     

混沌免疫遗传算法在汽车悬置系统设计中的应用

传统的悬置系统参数优化方法容易使优化结果陷入局部最优,遗传算法因其易于早熟收敛而限制了实际优化效果,为此提出使用混沌免疫遗传算法对汽车动力总成悬置系统参数进行优化设计。优化设计中,以动力总成悬置系统六自由度能量解耦为目标函数,以悬置刚度和安装角度为优化变量,并考虑悬置系统的模态频率匹配、能量解耦率、悬置静态剪切和压缩变形等约束条件。优化结果表明,基于设计的寻优方法,改善动力总成悬置系统与整车匹配程度,提高动力总成悬置系统的隔振性能。     

漂浮式潮流能发电装置振动与波浪响应试验研究

为了研究基于竖轴水轮机的漂浮式潮流能发电装置的振动与波浪响应,设计试验模型和装置,进行水轮机转与不转的静水拖航试验和波浪试验,测量系泊链拉力和模型的纵摇响应。试验发现,系泊系统具有高频振动现象,V等于0.7m/s、0.9m/s,水轮机不转时,以及V等于0.9m/s,水轮机转动时,系泊系统具有明显的慢摇现象,水轮机转动还带来了系泊链的低频拉力响应。水轮机转动使系泊系统的纵摇周期增大,载体模型的共振波长增加。与水轮机不转时相比,水轮机转动使低波长-载体模型长度比下模型的纵摇运动响应减小,对高波长-载体模型长度比下模型的纵摇运动影响较小。试验研究可为基于竖轴水轮机的漂浮式潮流能发电装置的理论研究与工程应用提供参考和借鉴。     

在役单点系泊FPSO新增柔性立管的安装技术及应用

单点系泊FPSO新增柔性立管的安装不同于FPSO就位前的新立管安装,其安装处于油田生产阶段,FPSO在位不解脱,因此安装工作必须尽可能地减少对油田生产的影响。"海洋石油118"新增柔性立管的安装是国内首例在APL型单点系泊FPSO不解脱、滑环组不移位情况下完成的动态立管铺设及提拉进入单点舱的安装作业。其安装方法工程量较小,安装周期和停产时间短,对油田生产影响小,非常具有借鉴意义。     

基于仿真分析的单点系泊液滑环结构设计

液滑环是海洋油气开发用单点系泊系统的关键部件,是亟待实现国产化的装置之一。采用流场仿真方法,对滑环型腔内流场进行详细分析,研究了速度和压力分布,结合滑环对流体冲击力和泥沙沉积等要求,给出某液滑环国产化研发项目样机的腔体形状的优化方案;同时,基于有限元仿真分析方法对液滑环进行了强度校核。为液滑环的腔体设计、构件设计提供参考。     

毛细管辐射供冷系统性能的试验及数值模拟研究

为提高毛细管辐射空调供冷性能,通过试验方法研究了毛细管辐射末端采用低温水系统工况时,水系统参数、室内空气设定参数等条件对毛细管辐射末端供冷性能的影响。建立毛细管网的三维传热模型进行了数值模拟研究,分析各因素对供冷能力的影响,并对通风状况下对流传热和辐射传热特性进行了分析。研究结果为毛细管辐射末端优化和设计参数的确定提供参考。     

基于多重非线性管-土耦合模型的管道应变设计方法

基于应变的管道设计方法是利用位移控制思想实现管道的极限状态设计,是管道设计的发展方向。考虑材料非线性和载荷非线性建立管-土耦合模型进行基于应变的管道设计,以设计应变作为可靠度评价指标,建立埋地管道可靠度评价分析模型,通过对不同断层参数和管道参数的分析,得出定量的管道可靠度结果。结果表明:管道的轴向最大拉伸应变和轴向最大压缩应变随断层错距与土壤内摩擦角增大而增加;壁厚、径厚比、埋深对跨断层埋地管道极限应变状态影响很大,参数敏感性最大的是径厚比;敏感性分析的结果可以作为埋地管道完整性评价模型的状态变量。研究结果可为跨断层埋地管道完整性评价及管道安全测试方法提供思路参考。     

考虑连接间隙非确定性的水中多体结构随机动力响应分析

针对水中多体结构系泊缆索和结构体连接的间隙接触不确定性所带来的系统动态特性随机性问题。考虑系泊缆索轻、柔和低阻尼特性引起的垂度效应,以及其在流场作用和间隙连接冲击下的动态伸长,采用等效弹性模量法修正了垂度的影响,建立了考虑系泊缆索动态伸长及间隙接触的系统随机广义非确定性动力学模型,利用Newmark-β方法及区间算法进行求解。计算结果表明,考虑间隙接触状态不确定性模型所带来的结构体运动学参数的均值和峰值都要大于理想铰接状态;动态张力也发生随机变化,出现很大峰值;间隙接触状态的偏转角度要大于铰接状态,有可能会引起系统的失稳;因此在研究具体水中多体结构时,应考虑连接处的接触状态,分析其随机动态特性。     

单点系泊船舶Hopf分岔的试验研究

对单点系泊船舶的Hopf分岔现象进行了试验研究．给出了试验方法和过程；探讨了不同来流速度和系缆长度对于船舶动力学响应的影响．试验表明，船模运动呈现出典型的非线性特征，观察到了吸引子的共存，平衡点稳定性丧失和Hopf分岔现象．利用振动衰减系数计算了Hopf分岔值，与试验结果相比较，具有良好的一致性．得到了试验条件下的Hopf分岔集，指出其对于系泊系统的设计是有指导意义的．     

动力减振器用于电机变速过程的振动控制

针对起重机系统电机变速过程引发的振动问题,应用单个动力减振器进行控制。建立一个实际系统的简化振动模型,基于振动测试数据估计参数。采用准稳态的分析方法,设计、计算和预测动力减振器控制效果。实际应用表明,恰当选择附加阻尼动力减振器的参数,在电机的变速范围可以有效地将振动幅度控制在要求的范围。