VLCC改FPSO“柏松”轮货油系统中深井泵的运用

"柏松"轮是大连中远船务承接的VLCC改FPSO工程,其货油系统的改造与通常的VL-CC改FPSO工程不同,它拆除了货油舱内货油管,泵舱内货油泵及货油管,在主甲板上安装深井泵从货油舱抽吸货油。文章对该轮货油系统改造中深井泵运用的技术问题进行详细的论述。     

Real time prediction of operational safety limits for dynamic positioning of an FPSO in a Deepwater Artificial Seabed system

Aiming to overcome the limitations of conventional offshore field development concepts (dry tree or subsea tree) for petroleum production in ultra-deep water, a new alternative offshore field development solution, termed as Deepwater Artificial Seabed (DAS) system, is proposed. The DAS system works in concert with dynamic positioning (DP) floaters, such as dynamically positioned Floating Production, Storage and Offloading (FPSO) vessels. Rather than relying on the passive mooring system, the DP maintains the reliable position of the FPSO with steering and propulsion units. Nonetheless, critical DP failures, which has potential to cause the drift-off scenario for the FPSO, poses a serious threat to the structural safety of the DAS system. Therefore, it is crucial to establish operational limits for the DP FPSO to prevent such accidents. In this study, a 3-phase probabilistic modelling methodology is proposed to predict safety limits for the operation of the DP FPSO. A surrogate model is established by the Support Vector Machine (SVM) algorithm so as to decrease the computational cost due to the generation of large statistical samples. The statistical distribution of the operational safety limits of FPSO is simulated by the successive approximations through the fully-coupled drift-off analysis. The accuracy of the proposed methodology is verified by a series of mathematical tests. In order to validate the effectiveness of the methodology, the safety limit prediction of the FPSO for the DAS system is taken as a case study. The critical positions of the FPSO are predicted in real time and provides ample time and information for operators’ decision-making by the visualization of the safe moving range of the FPSO. The study contributes to the safety control of DP operations on floating production units in an efficient manner.     

FPSO货油系统管系应力及泵口载荷的分析改进

货油系统作为FPSO最重要的系统之一,一旦出现故障,会使整个海上油田的生产作业陷入停顿或瘫痪的状态,将造成巨大的经济损失,对其进行应力分析,指导管系布置十分必要。本文以30万吨通用型FPSO货油系统为研究对象,应用CAESARII管道应力分析软件建立分析模型,考虑极端工况的加速度、船体变形和风载荷等,对其管系一次应力、二次应力和泵口载荷进行了分析,并对管系的布置进行了优化,提高了管系布置的效率和准确性,为FPSO其他管路系统及其他船型的管系布置提供参考依据。     

考虑液舱内部水动力的FPSO波浪载荷研究

为研究液舱内液货自由面水动力效应对船体波浪载荷及船体运动的影响,基于一艘15万吨FPSO,选取液货舱原始布置形式下两种典型装载工况以及一组具有不同长度中部半载液舱的FPSO液舱分布模型,分别采用准静态方法和全动态方法对船体波浪载荷及运动进行计算。结果表明,使用准静态方法进行波浪载荷预报具有工程可靠性,中部半载液舱长度对船体波浪载荷及运动有一定影响。     

多点系泊型式浮式生产储油船(FPSO)的运动响应预报

对多点系泊形式FPSO的运动响应及系泊力问题进行了研究,通过软件和试验结果的对比,就软件预报的可用性进行了评估,并用软件计算了系泊位置变化对FPSO运动响应和系泊力的影响.对比表明,MOSES软件计算多点系泊型式FPSO运动响应的结果具有较好的可信度.     

FPSO改装项目永久检验通道的设置研究

文章以FPSO改装项目为研究对象,详细分析规范规则对于永久检验通道的设置要求,分析FPSO改装项目设置永久检验通道的必要性和可行性;认为仅有舱室修改的货舱和压载舱需设置永久检验通道,并给出永久检验通道的设计方法和布置方案,最终确定一种合理且经济的设计、布置方案。     

基于自适应变异 PSO-BP算法的船舶横摇运动预测

为了准确高效预测船舶在海上的航行状态,以保证人员、货物和船舶的安全,提出一种自适应变异的粒子群优化算法（self-adapting particle swarm optimization algorithm,SAPSO）,将该算法与误差反传（back propaga-tion,BP）神经网络结合。SAPSO-BP预测模型使用SAPSO算法优化BP网络的网络参数。克服传统BP神经网络对初始权值阈值敏感,容易陷入局部极小值的缺点,同时也克服了传统PSO算法早熟收敛、搜索准确度低及迭代效率低等缺点。运用该模型对科研教学船“育鲲”轮在海上航行的横摇情况进行实时预测实验,验证该方法的可行性与有效性具有较高的预测精度。     

海上LPG回收改造技术

FPSO放空燃烧的“伴生气”、油气处理设备泄漏及货油舱透气管释放出的油气中富含C3 轻烃,是重要能源。业主从回收能源、保护环境的理念出发,提出了从“南海奋进”号FPSO的轻烃中回收丙烷C3 (液化石油气LPG的主要成分)。该工程在国内外有关单位通力合作下,历经3年,于2006年11月回收LPG获得成功。FPSO不停产情况下实现就地改造,这是我国FPSO技术的重大突破。本文旨在着重阐述LPG回收改造设计中的某些关键技术。     

Extreme hawser tension assessment for FPSO vessel during offloading operation in Bohai bay

The Floating Production Storage and Offloading Unit (FPSO) is an offshore vessel that produces and stores crude oil prior to tanker transport.Robust prediction of extreme hawser tensions during Floating Production Storage and Offloading (FPSO) operation is an important safety concern. Excessive hawser tension may occur during offloading operations, posing an operational risk. In this paper, AQWA has been used to analyze vessel response due to hydrodynamic wave loads, acting on a specific FPSO vessel under actual sea conditions. Experimental validation of numerical results has been discussed as well.This paper advocates methodology for estimating extreme response statistics, based on simulations (or measurements). The modified ACER (averaged conditional exceedance rate) method is presented in brief detail. Proposed methodology provides an accurate extreme value prediction, utilizing all available data efficiently. In this study the estimated return level values, obtained by ACER method, are compared to the corresponding return level values obtained by Gumbel method. Based on the overall performance of the proposed method, it is concluded that the improved ACER method can provide more robust and accurate prediction of the extreme hawser tension.Data declustering issue has been addressed. Paper highlights ability of ACER method to account for a set of varying sea state probabilities, as required in engineering long term statistical analysis.Described approach may be well used at the vessel design stage, while defining optimal vessel parameters that would minimize potential FPSO hawser tension.     

基于改进BP-GA方法的FPSO舷侧结构耐撞性能优化设计

基于遗传算法和ABAQUS参数化有限元仿真技术,对传统的BP-GA优化方法进行改进,并采用改进的BP-GA方法对浮式生产储油卸油装置(FPSO)舷侧结构的耐撞性能进行优化,以验证其可行性和准确性。结果表明,与传统的BP神经网络相比,经遗传算法优化的BP神经网络具有更高的预测精度和更强的泛化能力;改进的BP-GA优化方法可在结构减重的基础上进一步提高结构的耐撞性能,能较好地适用于复杂的FPSO舷侧结构耐撞性优化设计。采用的优化方法具有通用性,可为抗爆性能的优化设计提供参考。     

FPSO外输软管安装方法分析

基于企鹅浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)项目,对比不同安装方法的优缺点,采用盘卷安装法完成外输软管安装。采用盘卷安装法进行FPSO外输软管安装在国内鲜有实例,详细描述该方法的施工顺序和要点,可为其他类似项目的外输软管安装提供参考。     

A simulation study on the design of flexible cargo holds in small-sized bulk ships

A simulation study on the design of flexible cargo holds in small-sized bulk ships is presented. The ships considered are equipped with moveable bulkheads which can be placed in a given number of positions in the cargo hold. In this way the ships' cargo holds can be partitioned into several smaller holds with flexible sizes, and several cargoes can be lifted simultaneously by the same ship. The simulation study deals with designing an optimal cargo hold 'configuration' which gives the best flexibility when cargo quantities vary. The results show that there are significant potential savings by finding an optimal cargo hold configuration.     

港口集装箱吞吐量的灰色神经网络预测模型研究

为了降低港口集装箱吞吐量的预测误差,提高预测精度,文章通过分析传统的灰色预测模型和 BP 神经网络预测模型的优缺点,构建了灰色神经网络港口集装箱吞吐量预测模型,该模型充分发挥了灰色模型所需初始数据少和 BP 神经网络非线性拟合能力强的特点。以实际数值作为初始数据,各种灰色模型的预测值为神经网络的输入值,神经网络的输出值为组合预测结果。通过实例分析,结果表明：灰色神经网络预测模型提高了预测精度,预测结果比较理想,优于单一预测模型,因此,该模型用于港口集装箱吞吐量预测是可行的、有效的。     

FPSO延寿疲劳评估和疲劳寿命改善设计

以“南海胜利”FPSO原作业区的第三次延寿项目为研究对象，对纵骨与横舱壁、横向强框的连接节点，舱内桁材大肘板趾端节点，模块支墩与主甲板连接处的肘板趾端节点，以及与内转塔装置连接处的结构节点，分别采用了简化疲劳方法、热点应力法及谱疲劳分析法，对不同部位节点进行疲劳评估，并针对疲劳高危节点，通过合理的结构形式改造，进行结构的疲劳寿命改善设计。本文旨在探索疲劳评估方法与寿命改善设计在FPSO延寿改造中的应用。     

浅水塔架式单点系泊系统低频响应实验研究

浅水中,单点系泊系统可能存在显著的低频运动,低频大幅运动响应会给系泊系统设计带来严重影响,是系泊系统设计的控制因素之一,在水动力性能预报时必须仔细予以考虑。针对HYSY113FPSO单点系泊系统在浅水风浪流条件下的运动性能进行了物理模型试验研究和数值对比,定量分析了低频运动的运动量和产生的原因,所得结论可供今后浅水水域塔架式单点系泊系统设计参考。     

基于谱分析法的FPSO剩余疲劳寿命研究

疲劳破坏是船舶与海洋工程结构破坏的主要模式之一。多年来,船舶结构的疲劳断裂问题一直是造船界广泛关注的问题[1]。对于由大型油船改装而成的FPSO而言,预测并延长其服役寿命是很关键的。本文通过谱分析法对船体疲劳损伤度进行计算,分别对油船和FPSO阶段进行计算从而得到FPSO剩余疲劳寿命。通过建立3D有限元模型,采用热点应力方法来确定评估处应力传递函数,分别计算各个短期海况损伤度并通过线性叠加来计算总的损伤度以及剩余疲劳寿命。根据疲劳评估结果,更加高效地实施船体结构的检测及维修。     

浮式生产储油系统的水池模型试验研究

浮式生产储油系统(FPSO系统)问世二十多年来,已成为当今海洋石油开发的主流设施,在我国也有广泛应用.海洋工程水池模型试验是当今研究FPSO系统水动力性能最为可靠的办法.本文针对FPSO系统模型试验的作用与目的,以及海洋工程水池模型试验中的几个关键问题,包括试验海况的选择、模型缩尺比的选择、试验持续时间的选取、系泊系统和立管系统的模拟及尺度效应问题等,进行了阐述,供FPSO系统设计和研究时参考.     

全球FPSO船型开发领域核心技术的演化分析

以国内外专利数据为分析对象,采用专利计量分析的技术方法深入研究浮式生产储油卸油装置(FPSO)开发技术的演化态势,对FPSO船型开发领域的核心专利进行分析,总结出FPSO船型开发的发展路线.结果表明:当前FPSO船型开发领域的主要研究方向是旧船改造、新概念FPSO和通用FPSO.旧船改造的技术点主要聚焦于超大型船舶设计;新概念FPSO的技术点主要集中于浮体形状设计、上部甲板大型化和刚性立管作业问题;通用FPSO的技术点主要侧重于标准化船壳设计、模块化FPSO设计和FPSO一体化建造,未来企业可考虑在模块化FPSO的上甲板承载与布局、管线布置、生活区布置、减摇和抑制垂荡问题上进行专利布局研究.     

基于有限元力矩阵精确确定三舱段有限元模型边界力的计算方法

双壳油船结构统一规范要求进行三舱段的有限元模型强度计算.本文采用有限元力矩阵节点力计算方法,可以精确计算确定三舱段的有限元模型两端部应施加的边界力(弯矩和剪力),为正确实施三舱段的有限元模型的边界力计算提供了实用的计算方法.     

浅议油船改装沥青船

沥青船主要从事沥青的远洋商业运输,为了方便货物的装卸、运输及安全等诸多因素,需要将沥青加热至液态储存在货舱内,并要求保持货舱恒温,由此对沥青船舱室的保温有着很高的要求。与其他舱室相邻货舱的舱壁反口、首尾横舱壁、边纵舱壁、上下斜坡、舯壁墩、横舱壁壁墩、梯道等处均需铺设保温材料作为绝热层,以有效阻止货舱区域热量的散失。文章总结了某船舶修理公司将某油船改装成沥青船的修理工程,从5个方面详细分析了沥青船改装的技术难点,以期对其他船厂对于该类型船舶的修理起到借鉴作用。