海洋立管是連接海上浮式生產(chǎn)設施和海底井口的重要部件。上部浮式生產(chǎn)設施在風、浪、流的作用下會偏離其原來的平衡位置并產(chǎn)生升沉運動,導致立管與平臺之間發(fā)生垂向的相對運動,稱為立管的沖程運動。張緊器系統(tǒng)的作用就是要控制立管和浮式結(jié)構(gòu)物間的相對運動,補償立管與平臺之間的沖程值。本文依托國家863項目子課題“頂張緊式立管(TTR)設計與安裝關(guān)鍵技術(shù)研究”,針對一種適用于張力腿平臺(TLP)的頂張緊式立管(TTR),研究立管沖程運動的計算方法及其敏感性因素的影響,并利用專業(yè)軟件Orcaflex對其進行數(shù)值仿真計算。 本文在綜述張緊器系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)組成和工作原理的基礎上,對影響立管沖程能力的因素以及立管沖程的計算方法進行了歸納和總結(jié)。計算了一年一遇季風及百年一遇臺風環(huán)境條件下立管的沖程能力,給出了張緊器沖程的選用范圍；并討論了不同的張緊力施加方式：施加恒定張緊力、線性變化張緊力以及非線性變化張緊力對立管沖程計算結(jié)果的影響,進而給出了合理的張緊器模擬方式。根據(jù)得到的計算結(jié)果,進一步分析了立管沖程對張緊器系統(tǒng)各參數(shù)變化的敏感性程度,包括液壓系統(tǒng)的氣體常數(shù),張緊器的初始儲氣長度,張緊器液壓缸夾角等；最后通過系列計算說明了張緊器系統(tǒng)在立管干涉中起到的作用,為實際工程操作提供了一定的參考。 通過以上的分析計算,得到了如下結(jié)果與結(jié)論：總結(jié)了立管沖程能力分析及計算方法；采用不同方式模擬張緊器系統(tǒng)會對立管沖程計算的結(jié)果造成很大影響；采用非線性彈簧模擬張緊器系統(tǒng)是目前較為合理的做法；液壓張緊器內(nèi)的氣體性質(zhì)、張緊器初始儲氣長度、張緊器液壓缸與垂直方向的夾角、管體內(nèi)容物密度以及平臺水平偏移運動對張緊器的張緊力數(shù)值均會產(chǎn)生重要影響；當張緊器的一個液壓缸失效后,其余液壓缸應相應調(diào)整各自張緊力以保證張緊器系統(tǒng)不發(fā)生失效；保證相鄰立管的張緊器外伸量相同以及增加張緊器剛度可以有效緩和立管的干涉效應,保證立管系統(tǒng)的安全工作。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2011
【中圖分類】：P756.2
【部分圖文】：

Fig.2.1Sehematiediagramofthetensionersystem控制系統(tǒng)統(tǒng)組成器系統(tǒng)的目的是為立管系統(tǒng)提供頂張緊力并補償平臺與立器控制系統(tǒng)中，主要涉及以下幾部分內(nèi)容:響應:包括風、浪和流的作用。流剖面對立管變形產(chǎn)生影平臺:TLP平臺運動取決于環(huán)境條件，同樣要考慮風、浪系統(tǒng):立管系統(tǒng)的運動不但取決于平臺運動，還與流剖面運動和立管運動相互獨立。器:即立管的張緊器系統(tǒng)和部分執(zhí)行單元。通過增加或降而達到張緊和放松立管的目的，進而控制立管的側(cè)向撓曲。單元:控制單元中的測量單元可以測量流剖面、平臺運動、、張緊力和張緊器外伸量。

系統(tǒng)中的制動器即為立管張緊器系統(tǒng)，其作用是為立管系統(tǒng)提供張緊力，同時承受立管載荷并將其傳遞到平臺上，以保證立管結(jié)構(gòu)的安全。在立管正常操作情況下，張緊力的獲得需獨立于平臺運動。平臺受風浪流等環(huán)境條件作用會使立管產(chǎn)生運動，從而影響立管的張緊力。流載荷，風載荷和二階低頻波浪力會導致平臺產(chǎn)生水平運動，并在偏移位置處產(chǎn)生下沉。立管的波頻振動是由一階波浪力引起的。補償平臺與立管之間相對垂向運動的量稱為垂蕩補償量。2.2.2張緊器的補償形式張緊器的補償形式通常分為以下三種類型:被動補償、主動補償以及主被動聯(lián)合補償。垂蕩補償系統(tǒng)存在的目的是使立管系統(tǒng)保證其張緊力不受平臺垂向運動的影響，即使立管的張緊力保持一個近似恒定的數(shù)值。被動補償系統(tǒng)可以用彈簧一阻尼系統(tǒng)進行描述，在操作過程中不需要額外能量輸入。大部分被動垂向補償系統(tǒng)采用液壓一氣壓傳動裝置，載荷由內(nèi)部液體體積作用在活塞上產(chǎn)生的壓力來平衡。被動式的垂向運動補償器主要分為以下兩種類型:

傳統(tǒng)鋼絲繩式張緊器通過鋼絲繩及滑輪組將張緊系統(tǒng)的升沉補償行程增大為液壓缸行程的數(shù)倍(即滑輪組的倍率)。由于液壓缸的缸體尺寸相對較小，故可配置多對張緊器。傳統(tǒng)鋼絲繩式張緊器系統(tǒng)如圖2.3所示。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 趙建亭;薛穎;潘云;程峰;;浮式鉆井裝置隔水管張緊系統(tǒng)研究[J];上海造船;2010年04期

2 王定亞;李愛利;;海洋鉆井隔水管系統(tǒng)配套技術(shù)研究[J];石油礦場機械;2010年07期

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 高峰;超深水頂端張緊式鉆井隔水管結(jié)構(gòu)與VIV疲勞分析[D];哈爾濱工程大學;2010年

本文編號：2857229