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排水管及支撑结构强度分析

发布于:2016-01-16 19:33
排水管强度分析

      FPSO在海上进行油、水、气分离过程中会产生大量的含油污水,需要经过专门的处理,符合排放标准后,则通过专用的排水管排出舷外至海水中。这种排水管通常都布置在舷侧外部,高度从主甲板至水线以下,用支撑结构与舷侧外板相连。在FPSO的寿命周期内,舷外排水管除了受到船体整体变形影响外,还将遭受“百年一遇”的风、浪和流载荷。因而,分析舷外排水管以及支撑结构的强度,确保其安全可靠是十分必要的。
      以中国渤海蓬莱19-3油田30万吨级超大型FPS4为例,对其舷外排水管及支撑结构的强度分析。具体分析内容包括:1)外载荷计算。由于风载与流载对舷外排水管的影响较小,所以只考虑波浪载荷。舷外排水管是属于小尺度的构件,波浪载荷可采用莫里森(MORISON)公式计算,而其中水质点速度和加速度是采用三维势流理论预报。2)强度分析。(1)建立了舷外排水管的梁系有限元模型,施加波浪载荷;舷侧变形(由装载和外载荷所引起的)作为边界条件。由此,获得的应力分析结果用于校核舷外排水管的强度。(2)建立支撑结构的三维有限元模型,将上述舷外排水管分析中所获得的内力施加于支撑结构的边界上,进而评估支撑结构的强度。
      蓬莱19-3油田FPSQ的含油污水的量非常大,共设置了4根舷外排水管:1根直径为762mm,壁厚为35mm;其余3根直径为914.4mm,壁厚为25mm。所以,波浪载荷计算中,作业工况是采用蓬莱19-3油田的波浪散布图,拖航工况是采用拖航途经海域的短期海况。考虑了满载、压载和拖航3种装载工况。
      采用三维势流理论与MORISON公式相结合的方式预报了蓬莱19-3FPS0舷外排水管所遭受的波浪载荷,应用梁系方法和有限元方法分别校核了排水管结构和支撑结构的强度,并在分析中考虑了FPSO船体变形及附加应力的影响。分析结果显示,蓬莱19-3油田FPSO舷外排水管及其支撑结构满足作业、生存和拖航海况的强度要求。针对具体的工程,将波浪载荷预报与结构强度分析有机的结合起来,着重探讨了舷外排水管及其支撑结构的强度,对设计是有益的。对海洋工程有关结构设计,同样具有重要的借鉴意义。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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