自升式海洋平台液压升降机构控制与实现

自升式海洋平台是重要的近海作业平台,可用于开采石油、安装风电设备,也可供工程人员居住和生活等,升降系统是平台的主要组成部分之一。文章研究的升降机构为液压环梁插销式升降机构。通过套在桩腿四周的移动环梁和固定在平台上的固定环梁上的插销的交替插入和拔出,配合升降油缸伸缩等操作,并基于PLC控制技术及工业以太网构成分布式控制系统结构,从而完成升降等一系列动作,实现海洋平台的上升和下放。     

环境载荷对自升式钻井平台动力响应的影响

为了研究海流载荷、波浪载荷、风载和浮力等环境载荷对自升式钻井平台力学响应的影响,进行了某平台在自存工况和作业工况下的数值分析。分别采用等效梁单元、梁单元、线性弹簧单元和线弹性基础模型来模拟船体、桩腿、船体-桩腿和桩靴-土壤。应用Stokes fifth-order波浪理论模拟水质点的运动规律,得到平台的响应特性。考察了各种环境载荷对平台数值计算结果的影响。结果表明:在自升式平台建模过程中,须要考虑浮力的作用,还应特别关注风载的影响,其次是海流载荷,最后是波浪载荷。     

风电安装船桩腿液压提升装置安装工艺研究

桩腿是抱桩式安装船的制造关键点和难点,以500 t自升式风电安装维护平台桩腿液压提升系统为研究对象,开展桩腿液压提升系统安装工艺的相关研究。对平台桩腿液压提升装置中的升降油缸和导向装置制订了详细安装工艺并在总组场地完成了桩腿液压提升装置和桩腿的安装。实船应用表明:该工艺大大缩短了整个风电安装船的建造周期,为后续同类型平台的建造提供了工程经验。     

倒挂式液压升降系统结构强度分析

以中铁建某1 300 t风电安装平台4 800 t倒挂式液压升降系统为对象,考虑倒挂式液压升降系统的结构特点及环梁的结构设计,对环梁结构的计算工况进行分类,确定各工况的载荷,利用Ansys对该升降系统环梁结构在工作工况、锁紧工况、失效工况的进行强度分析,总结出升降系统使用过程中的注意事项。     

自升式平台板壳式桩腿设计与建造研究

桩腿是自升式平台的关键部件,其设计强度决定了平台的作业能力及相应环境条件的选取,同时也是平台升降系统选型及其主要性能参数确定的重要依据。本文结合近年来海上风能开发热点,以目前市场上主流的自升式风电安装平台为研究对象,结合其作业及功能特点,综合平台载荷工况特征及强度要求,针对桩腿截面型式的选取,内部环筋加强结构、桩腿桩靴连接区域结构设计及插销孔的强度分析等关键技术进行深入研究。并从建造流程、精度控制及焊接工艺出发,探讨了板壳式桩腿建造工艺,获得了适用于柱型桩腿设计方法及强度分析工程化方法,为此类结构设计提供重要参考,具有实际工程应用价值。     

自升式平台液压插销升降装置不均衡载荷计算及结构强度分析

以某型自升式平台液压插销升降装置为例,利用海工分析软件计算单桩最大水平载荷和弯矩,采用Ansys软件对液压插销升降装置的不均衡载荷进行计算,并基于不均衡载荷对升降装置的定环梁结构强度进行校核,结果满足设计和规范要求。     

自升式平台板壳式桩腿设计

桩腿是自升式平台的关键部件,其设计强度不仅决定着平台的作业能力和相应环境条件的选取,而且是平台升降系统选型及其主要性能参数确定的重要依据。结合近年来海上风能开发的热点,以目前市场上主流的自升式风电安装平台为研究对象,结合其作业和功能特点,综合平台载荷工况的特征和强度要求,对桩腿截面型式的选取、内部环筋加强结构和桩腿桩靴连接区域结构的设计及插销孔的强度分析等关键技术进行深入研究。得到适用于柱型桩腿设计和强度分析的工程化方法,为此类结构设计提供参考。     

绞车轴瓦应力对附加载荷的响应机理分析

自升式风电安装船是海洋风电安装工程中的重要装备,摩擦绞车升降装置与桩腿、船体构成了自升安装船独立的升降系统。在升降装置的作用下,绞车提供牵引力完成放桩、升船等动作。海上作业过程中环境载荷的不确定性会使作业过程绞车升降系统受附加工作载荷,从而导致工作绞车容易发生故障,给作业系统的安全、稳定运行带来巨大的隐患。本课题从海洋38#风电安装船的外部作用环境和实船绞车轴瓦的失效情况出发,基于支撑桩腿、船体与海洋环境间的相互作用机理,分别分析了绞车轴瓦应力对冲击和振动的响应关系,并采用柔性体有限元仿真和刚体动力学仿真分析的方法,分析了绞车作业过程中的附加工作载荷。同时根据分析结果绘制了响应关系坐标图,进一步研究了工作过程中绞车附加载荷与绞车滚筒支撑轴瓦失效的机理关系。     

液压销孔式升降系统结构分析

升降系统是自升式风电安装船的核心设备,其结构稳定性是其平台和桩腿顺利实现升降的保证。本文以某自升式风电安装船的液压销孔式升降系统为研究对象,采用有限元方法建立其部件的结构模型,给出结构分析的载荷及边界条件,并运用有限元分析软件Ansys对各工况下的受力与变形进行求解,对计算结果进行分析和评估。研究结论为升降系统的设计与制造提供了理论指导,并为此类结构受力的设计计算提供参考。     

液压销孔式升降系统结构分析

升降系统是自升式风电安装船的核心设备,其结构稳定性是其平台和桩腿顺利实现升降的保证。文章以某自升式风电安装船的液压销孔式升降系统为研究对象,采用有限元方法建立其部件的结构模型,给出结构分析的载荷及边界条件,运用有限元分析软件ANSYS对各工况下的受力与变形进行求解,对计算结果进行分析和评估。研究结论表明,升降系统的结构强度满足规范要求,机械性能良好。此研究为升降系统的设计与制造提供了理论指导,并为此类结构受力的设计计算提供参考。     

自升式海洋平台平衡升降控制策略及试验

受海底环境和载荷变化等因素影响,自升式海洋平台在升降过程中需实时确保姿态平衡。针对四桩腿多电机驱动自升式海洋平台的上升作业,提出一种速度-倾角偏差耦合同步控制策略。搭建了四桩腿海洋升降平台物理模型,根据该控制策略完成了模型平台的电气设计及上升程序设计,并进行了模型平台上升时的平衡试验,平台姿态倾角能够保持在合理范围内,验证了该升降系统控制策略的正确性,可为海洋平台的平衡升降控制提供参考。     

基于ANSYS的自升式海洋平台桩腿风暴自存工况动态响应研究

桩腿是支撑海洋钻井平台的关键构件之一,它的设计优劣直接关系到整个钻井平台的使用寿命。本课题主要对桁架式桩腿进行强度分析,在已经具有JU200自升式钻井平台的相关技术参数下,查阅相关资料,并基于Airy波和Stokes波理论确定了在风暴自存下的自升式海洋平台桩腿的风浪载荷的耦合载荷。根据桩腿的工况进行环境载荷的计算,确定和简化有限元模型的不同的边界条件,使用了ANSYS有限元分析软件及其参数化设计语言APDL对桩腿进行仿真。探讨研究自升式海洋平台桩腿工作环境载荷模拟的有效性与适用性以及自升式海洋平台桩腿结构响应模型的有效性,这对于安全评估、设计桁架式桩腿提供了一个有效的方法和工具。     

自升式移动平台圆柱型桩腿建造检验要点

桩腿是自升式移动平台的关键结构,一方面需要承受平台主体及甲板货物重力以及受风波影响时产生的弯矩、冲击,还需要承受各种波浪和流载荷;另一方面桩腿自身尺寸及安装精度直接决定平台能否顺利升降。根据以上技术指标以及相关规范、指南的要求,以某多功能海上自升平台建造检验过程为例,阐述该平台桩腿制造检验控制要点,通过焊接工艺选择、制造精度控制,并结合无损检测等措施较好地控制了桩腿的焊接变形、整体尺寸精度,保证其满足各项指标要求,对其他平台桩腿制造提供了工程和理论依据。     

自升式平台的水下检验

自升式平台是具有活动桩腿能够将其壳体升至海面以上的平台,它一般型宽较大,进坞和进出港都不方便,所以一般以水下检验代替坞内检验.自升式平台一般都是非自航的,对于作业于渤海地区的钻井平台,按其桩腿的不同可以分为两种.一种是齿轮齿条升降的桁架式桩腿,一般在其底部有一桩靴;一种是液压插销升降的圆柱型桩腿,这种桩腿底部有一半球形封底板或沉垫.因为平台主体和海底阀可在平台升起后完成检验,所以水下部分只有部分桩腿,及其同桩靴的连接部分,因此对自升式平台以水下检验代替坞内检验是比较经济的.     

自升式钻井平台漂浮压载波浪砰击载荷分析

漂浮压载是自升式平台减小地基穿刺风险的有效手段之一。压载过程中平台受到波浪砰击、绕射或其联合作用，可能产生较大的运动及载荷，进而对升降系统和桩腿产生不利影响。本文通过物理模型试验方法，对某三桩腿自升式平台漂浮压载状态下的砰击压强开展研究。结果表明，在吃水为-1 m和0 m时，砰击作用明显，平台底部压强较大；当吃水为1m时，波压力主要为绕射波浪作用，压强显著减小。平台底部最大压强的分布受波浪周期的影响显著。     

近海自升式钻井平台设计方案研究

在调研的基础上,给出中国沿海及近海区域的环境条件和作业需求。研究自升式平台的主要尺度要素,提出由1个三角式船体和3个三角桁架桩腿、桩靴以及悬臂梁组成的平台结构。对平台的双层底、机械甲板、主甲板和钻台、生活区甲板以及直升机甲板等进行了优化布置,给出了自升式平台总体布置设计优选方案。按照国家或行业现有法律法规及标准规范的相关要求,设计了悬臂梁与钻井系统、固桩与升降系统、吊机与甲板机械系统、动力与消防救生系统等,并给出了该平台的可变载荷、钻井载荷和最大提升能力等。该平台的设计方案研究为后续设计奠定基础,为我国近海自升式平台的研发提供了船型储备和相关技术积累。     

水下张力腿平台液压驱动系统建模及控制研究

本文针对一种新型水下张力腿平台的液压驱动系统,开展了建模和控制技术研究。首先,介绍水下张力腿平台及液压驱动系统的功能及组成;其次,基于液压系统动力学模型和水下张力腿平台动力学模型,建立了包含综合不确定性且上界未知的关节空间驱动控制模型;再次,结合液压驱动系统控制要求及系统动力学模型特性,完成了自适应反演滑模控制器设计;最后,利用仿真工具,对本文研究内容的有效性进行验证。仿真结果表明,自适应反演滑模控制器的稳态精度高,抗干扰能力强,适用于液压驱动系统速度控制。该结果证明了本文的建模及控制技术研究合理且有效,为水下张力腿平台的有效控制奠定了基础,且可为同类产品的研究提供借鉴。     

自升自航式海洋平台液压升降系统设计与仿真

为突破升降系统设计制造的关键技术,以金海重工公司建造的90m自升式海洋平台为研究对象,对平台的液压升降系统进行设计计算,利用AMESim软件对液压升降系统进行建模仿真,按实际工况设置各仿真元件的具体参数以保证仿真准确性,通过升降试验进行验证。仿真结果和试验结果表明:设计的升降保护装置可以消除液压系统故障对升降系统的影响,升降系统响应迅速、运行稳定,能满足各工况下的升降需求,可为自升式海洋钻井平台升降系统的设计研究提供科学参考。     

超大型风电安装船液压升降系统结构件有限元分析

针对安装平台液压升降系统的单腿的结构形式中焊接结构件力学安全性能问题,如上部导向及铰接梁(yoke),其结构较为复杂,是主要的承力构件,必须要进行设计有限元力学计算以确保结构的安全性。利用有限元分析的方法对液压升降系统的单腿结构的上部导向和铰接梁在风电安装船或平台上升、桩腿下降和预压载工况下进行应力及变形分析计算。结果表明,设计符合材料和规范要求,该结构的力学强度满足要求,不会由于应力集中而带来安全问题。     

自升式起重平台站立工况总体特性研究

采用有限元计算方法针对起吊能力800t的自升式起重平台站立状态在设计环境载荷作用下的桩腿强度、桩靴支反力、锁紧装置承载力、抗倾稳性及风、浪、流载荷影响因子等内容进行了分析研究,结果表明环境载荷作用方向90°时,桩腿UC值(实际应力与许用应力之比值)最大,对平台桩腿结构最为不利;风、浪载荷对桩腿UC值影响颇大,正确计算风、波浪载荷对平台结构安全评估有重要意义。