通用型FPSO关键管网系统水锤分析及防护

在深水通用型FPSO工程中,水锤产生的压力会对管路系统造成危害,严重影响工程进度.运用AFT Impulse建立通用型FPSO压载水系统模型,对系统进行瞬态分析,得出不同关阀工况下水锤仿真结果.通过多次仿真对结果进行比较,得到相对合理的关阀方案,确保管路系统的安全.     

通用型FPSO压载水管路系统应力分析及优化

通用型FPSO管路系统的复杂性和紧凑性相比传统FPSO有显著提升,作业负荷更大,油气泄漏和火灾风险更高,因而对整个管路系统的安全性以及支架的优化上有更高要求。本文将传统的输入附加位移D模拟船体变形变为温度T中热膨胀系数的叠加来表现,给出工况设置方法,综合考虑各种环境条件研究其对管道应力以及位移的影响,对通用型FPSO玻璃钢压载水管道进行一次、二次应力及水锤载荷计算,验证压载水管路设计的合理性,并对不合理部分给出优化方案,提高管路系统的安全性,为通用型FPSO管路系统工程设计提供技术借鉴。     

供油船燃油加注系统驳油管路水锤特性及防护

供油船燃油加注系统在进行燃油调驳的过程中,由于管道阀门的快速闭合、突然停泵,会导致驳油管道内产生正、负压交替的压力波动,对管路和阀件造成较大的水锤冲击。文章基于Flowmaster仿真软件对管路中的关阀水锤现象进行瞬态分析,研究了关阀水锤的影响因素,并提出了加入空气阀的水锤防护措施。     

船舶泵阀移水系统水锤抑制方法研究

通过Flowmaster瞬态仿真分析,对船舶泵阀移水系统水锤抑制方法进行研究。结果表明,阀快速关闭时,系统中存在明显的水锤现象;延长阀关闭时间和采用两阶段关闭的策略,可以有效地抑制系统水锤冲击;阀离泵组越近,对水锤抑制效果越好;管路中加装蓄能元件也能有效抑制水锤。     

极端海况下深水单点系泊系统FPSO运动响应分析

针对500年一遇的极端海况条件,对15万吨深水单点系泊系统FPSO的运动响应和系泊线受力特性进行了研究,为FPSO后续的基本设计和详细设计提供技术分析依据.基于水动力计算软件AQWA和ORCAFLEX,分别研究了500年一遇海况波浪主控环境条件、风主控环境条件、流主控环境条件对15万吨深水单点系泊FPSO运动响应的影响.计算结果表明:压载状态下运动响应幅值普遍大于满载状态下的运动响应幅值,波浪主控环境条件对FPSO运动响应的影响要明显大于风流主控环境条件,且风浪流成夹角作用时FPSO运动响应更大.     

舰船首尾移水系统水锤特性仿真与试验

舰船首尾水舱移水管路具有管路长、水力条件复杂、流速较高等特点,且移水结束后,电液球阀需要被自动地快速切断系统,系统在实际运行中存在着比较严重的水锤问题。本文采用仿真与试验的方法,对舰船首尾移水系统水锤特点进行了研究。结果表明,电液球阀快速关闭时,系统存在明显的水锤现象,离阀门越近的位置,压力冲击峰值越大;延长电液球阀关闭时间,可以有效抑制系统水锤的冲击。     

管道内波速变化对水锤现象的影响分析

管道内水锤波速受管道自身以及管内流体等多种因素的影响,在实际工程中,管内流体性质变化以及管道的结构材质的不同都会引起对应水锤波速的变化。选取了两种典型的波速变化情况——整管波速变化与管路中不同位置局部波速变化,利用一维流体软件FLOWMASTER对其进行仿真分析,着重研究这两种情况下波速变化对管内水锤压力波幅值与周期的影响。在整管波速变化情况中,考虑当阀门关闭时间与关阀水锤周期之间的大小关系不同时波速变化对水锤现象的影响,以使结论更为合理全面。在局部波速变化情况中,改进了用平均波速变化来分析局部波速变化的方法,引入了波的散射理论对位置变化带来的影响,并进行了分析,比较了管路中各个典型位置上波速变化所对应的水锤现象,突出了波速变化位置的影响,可为管路设计与水锤防护提供参考。     

FPSO水消防系统设计

安全可靠的消防系统是FPSO上人员工作、生活及设备、设施正常运行的重要保障,文章详细介绍了PETROBRAS 70 FPSO项目水消防系统的设备组成、管路布置特点及系统的计算方法等,为后续设计提供借鉴和参考。     

泵阀调水系统管路冲击特性试验研究

通过不同水舱之间的调水是船舶系统中常用的浮力和姿态调整方式,通常采用水泵作为动力,通过阀门开关、切换实现不同水舱之间的调水。流体管路系统中,在阀门启闭过程中,可能出现"水锤"现象,对系统造成严重的危害。以某船舶泵阀调水系统为基础,通过台架试验研究调水过程中阀门启闭速度与管路压力波动之间的关系,实现系统技术参数的优化。结果表明,阀门启闭速度适当降低,有助于消除"水锤"效应。     

气动移水水力过渡过程仿真研究

气动移水方式因其系统管路简单方便操作,在航空、船舶、化工等领域都有广泛应用.然而在完成移水阀门关闭过程中存在剧烈水锤冲击,对系统存在较大的危害.本文通过对典型的2个水箱间气动移水的瞬态阀门启闭过程进行仿真,详细分析了阀门操作时间、供气压力以及操作阀门位置对系统水锤的影响.根据仿真结果可知,在适当控制关阀时间和供气压力的基础上,操作远离供水水箱的阀门可有效降低系统水锤冲击压力,抑制水锤对系统的破坏.     

响应谱法与时程法在管道水锤分析中的对比研究

水锤是输流管道中经常发生的现象,由于阀门操作不当或设备突然停车引起的水锤极易引起管道的振动,造成设备及支架的破坏,严重影响管道系统的正常运行。文章运用CAESAERⅡ软件,对管道中的水锤现象分别采用响应谱法和时程分析法进行分析。结果表明:响应谱法有利于对振动响应过大模态的精确控制,时程法能精确求解时间历程内各时刻系统的整体响应。为全面分析水锤对管道应力的影响提供了一个研究思路。     

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。     

核动力装置二回路给水系统水锤动态计算分析

以二回路给水系统为研究对象,建立了给水系统的管网模型及停泵后的泵前流量动态变化数学计算模型,对给水管网进行支路流量分配和节点压力计算,在此基础上,通过采用特征线法对给水系统的水锤现象进行动态计算分析,成功地模拟了停泵后给水系统的各个支路及节点的压力和流量的动态变化过程,并根据计算结果对系统进行初步安全分析。     

浅水超大型FPSO脉动压力研究

随着浅水超大型FPSO在渤海湾海域的广泛应用,水深对波浪诱导载荷的影响成为新的热点课题.文章推导了有限水深复合格林函数,结合三维势流理论用于计算浅水FPSO的水动力特性.采用开发的程序计算了一艘浅水300KDWT FPSO的脉动压力.计算结果表明浅水脉动压力与深水脉动压力的分布规律明显不同.     

某大型豪华邮轮蒸汽系统蒸汽环网管径仿真优化研究

大型豪华邮轮的仿真和优化对于大型邮轮的设计具有重要意义.文章以某大型豪华邮轮蒸汽系统为研究对象,在分析该系统设计特点的基础上,利用流体仿真软件Flowmaster搭建该系统仿真模型并进行了仿真计算、分析和优化设计.研究结果表明:原设计方案下,船尾蒸汽管网蒸汽干度较低;通过优化船尾蒸汽环网管道管径,实现了船尾蒸汽平均干度...     

基于某型船反渗透产水水质改进方案设计与实现

简要介绍某型船海上淡水保障过程中经常出现水质发黄等异常现象,详细分析了该船反渗透海水淡化装置产水引起管路系统水质发黄的原因,通过取样试验并制定具体改进设计方案并进行实地改造,消除了管路系统水质发黄现象,实现了水质改良预期效果.     

单点系泊系统将军柱疲劳分析

渤海某FPSO的单点系泊装置固定塔架由导管架、将军柱和上部组块构成,其中将军柱是系泊力的主要承受构件之一,其结构安全至关重要。由于系泊力是典型的交变载荷,作用在结构上会产生疲劳损伤,因此有必要对将军柱进行在位期间的疲劳分析。本文提出一种长期海况下海上固定装置疲劳计算方法,通过AQWA软件建立单点系泊系统的多体耦合水动力模型模型,根据渤海的海况环境资料计算出FPSO运动时域内所受到的的系泊力;基于S-N曲线方法与Miner线性累计损伤理论,通过nCode Designlife疲劳计算软件计算将军柱结构的疲劳寿命和管节点的疲劳损伤;评估结构的疲劳强度,分析易发生疲劳的关键节点位置,并给出增加管节点疲劳寿命的建议及设计方法,为相同类型的海上固定式结构物的结构设计及疲劳分析提供有益的参考及借鉴。     

舰用蒸汽动力装置凝给水系统仿真平台设计

针对现有仿真分析手段未考虑除氧水泄漏、给水卸载管路泄漏等因素以及这两个因素与系统其它因素耦合后对凝给水系统运行性能的影响，无法用于某型舰动力装置长期存在的典型性能故障原因分析及处置对策研究的问题，在综合分析舰用蒸汽动力装置工作原理的基础上，运用模块化建模思想设计并建立了能够考虑更多因素、仿真范围更加完整的凝给水系统动态特性仿真平台，最后分别以凝给水系统稳态过程特性仿真，锅炉正常升负荷过程凝给水系统动态特性仿真，以及凝水泵启动过程特性仿真为例，验证了仿真平台功能性能的完备性与正确性。     

并行计算求解运动船体上的甲板上浪问题

甲板上浪是危害海洋浮式结构物的重要因素.文章采用模型试验方法对一艘FPSO的甲板上浪现象进行了考察.结合模型试验的结果,采用大规模并行计算技术成功再现了甲板上浪这一非线性极强的物理现象,有效地克服了计算时间的限制.数值模拟中对与上浪密切相关的物理参数如水体流动,船体的运动,冲击载荷进行了记录.为了保证数值模拟的精确性,文中开展了网格试验和时间步长试验,得到了适合甲板上浪模拟的网格划分方案和时间步长.由数值模拟得到的上浪细节相当详尽,如由VOF方法进行液面捕捉得到的波浪沿船艏爬升、变形、最后冲击船艏结构物破碎的过程与试验相比很为接近.计算实践表明采用大规模并行计算是解决上浪等非线性问题的町靠的、高效的途径.