某浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船系泊系統(tǒng)配重塊的改進(jìn)設(shè)計(jì).pdf

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1、第31卷第4期2014年8月江蘇船舶JIANGSUSHIPV01．31No．4Aug．2014某浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船系泊系統(tǒng)配重塊的改進(jìn)設(shè)計(jì)楊天笑1，傳建2，陳池1，陳鋒1(1．中海石油(中國)有限公司番禺作業(yè)公司，廣東深圳518067；2．天津市海王星海_LI程技術(shù)股份有限公司，天津300384)摘要：以海洋石油111、116浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油船系泊系統(tǒng)所采用的螺栓壓緊對(duì)開型配重塊為基礎(chǔ)，認(rèn)真研究了該系泊系統(tǒng)近年水下檢測報(bào)告，重點(diǎn)分析了螺栓壓緊對(duì)開型配重塊失效的原因，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)了鎖銷型配重塊。該新型配重塊在受力性能上徹底改變了現(xiàn)有配重塊的設(shè)計(jì)思路，能有效抵抗惡

2、劣的環(huán)境載荷，防止配重塊脫落失效，從而大大提高了系泊系統(tǒng)的安全性。關(guān)鍵詞：FPSO；單點(diǎn)系泊系統(tǒng)；配重塊；鎖銷型；技術(shù)改進(jìn)中圖分類號(hào)：U674．38文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：BO引言配重塊是垂懸線系泊系統(tǒng)的重要配件，它安裝于海上浮式結(jié)構(gòu)系泊腿位于海床或接近海床的錨鏈上，以提供系泊系統(tǒng)的恢復(fù)力，增加系泊腿系統(tǒng)的剛度。在使用時(shí)，由于風(fēng)浪流的作用，浮體將產(chǎn)生6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。在惡劣的海況條件下，系泊腿位于海床附近的配重塊將被反復(fù)提起離開海床，然后再砸向海床，配重塊因此承受了很大的撞擊載荷。如果配重塊不能承受撞擊載荷而出現(xiàn)破損或脫落，將嚴(yán)重影響系泊系統(tǒng)的安全。海洋石油111浮式

3、生產(chǎn)儲(chǔ)油船(以下簡稱HYSYll1FPSO)在運(yùn)營8a年后發(fā)現(xiàn)62％的配重塊丟失，海洋石油116浮式儲(chǔ)油船(以下簡稱HYSYll6FPSO)在運(yùn)營3a后發(fā)現(xiàn)27個(gè)配重塊丟失；同時(shí)，發(fā)現(xiàn)多個(gè)配重塊2個(gè)本體之間有明顯的甚至很大的縫隙。由此可見，螺栓壓緊對(duì)開型配重塊的安全可靠性極低，急需研發(fā)一種新型配重塊以保證系泊系統(tǒng)的運(yùn)行安全。1原配重塊失效原因分析HYSYlllFPSO、HYSYll6FPSO系泊腿所使用的配重塊均為螺栓壓緊對(duì)開型，它們包括上下2塊本體，錨鏈的1個(gè)鏈環(huán)位于本體之間的鏈環(huán)槽中，通過鏈環(huán)兩側(cè)和(或)穿過鏈環(huán)的螺栓將2塊本體壓緊固定。圖1為HYSY

4、lllFPSO現(xiàn)有配重塊，圖2為HYSYll6FPSO現(xiàn)有配重塊，均采用每邊2個(gè)，共4收稿日期：2013—12—15作者簡介：楊天笑(1980一)，男，工程師，主要負(fù)責(zé)組織、實(shí)施開展海上油氣田關(guān)鍵設(shè)施和水下設(shè)施運(yùn)營期的維護(hù)和維修工程等工作。個(gè)螺栓固定；后者比前者多了2個(gè)定位銷，以限制2個(gè)本體之間水平平面的位移。圖1HYSYlllFPSO現(xiàn)有配重塊圖2HYSYl16FPSO現(xiàn)有目E重塊對(duì)2011年和2012年HYSYll6FPSO的水下檢測報(bào)告配重塊的照片進(jìn)行分析，總結(jié)出現(xiàn)有配重塊失效的4個(gè)階段：第一階段：圖3(a)中顯示的是正常的配重塊，其上下2個(gè)本體的對(duì)

5、開結(jié)合面緊密接觸，沒有間隙。但由于預(yù)張緊螺栓將隨時(shí)間的推移，必然緩慢地“松弛”，作用于兩個(gè)本體的螺栓的壓緊力開始降低。第二階段：在撞擊載荷的反復(fù)作用下，螺栓的壓江蘇船舶第31卷緊力開始消失，2個(gè)本體之間的接觸面開始分離而出現(xiàn)微小的間隙。圖3(b)中，配重塊上下2個(gè)本體的對(duì)開結(jié)合面開始分開，形成一個(gè)很小的間隙，2個(gè)壓緊螺栓還在。間隙產(chǎn)生后，配重塊將不僅與海床發(fā)生鋼對(duì)海床土壤的撞擊，2個(gè)本體之間也將發(fā)生鋼對(duì)鋼的對(duì)撞。本體之間鋼對(duì)鋼的撞擊力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其與海床的撞擊力，因?yàn)殇摰膹椥阅Ａ窟h(yuǎn)大于海床土壤的彈性模量，間隙擴(kuò)展的速度大大加快。圖3(C)中，配重塊上下2個(gè)本

6、體形成一個(gè)十分明顯的間隙，2個(gè)壓緊螺栓還在。在撞擊載荷和海水腐蝕的共同作用下，(如焊接)開始動(dòng)搖。第三階段：一個(gè)螺母防松措施最終失效，螺母松脫，壓緊螺栓從配重塊上脫落。圖3(d)中，配重塊上下2個(gè)本體的對(duì)開結(jié)合面分開，形成一個(gè)很大的間隙，一個(gè)壓緊螺栓已丟失。第四階段：在撞擊載荷和海水腐蝕的共同作用下，多個(gè)螺母松脫、螺栓脫落，最終導(dǎo)致2塊本體分離，配重塊從錨鏈上脫落。㈣3自E重塊水F檢測照片現(xiàn)有配重塊失效的根本原因在于螺栓壓緊對(duì)開體“鎖”住。該型配重塊將連接螺栓的受力狀態(tài)從型配重塊的設(shè)計(jì)原理存在重大缺陷。眾所周知，海受拉改為受剪，鎖銷實(shí)際為一種剪力銷。剪力銷

7、廣洋工程水下構(gòu)筑物的主要傳力結(jié)構(gòu)，尤其是承受動(dòng)泛應(yīng)用于海洋工程水下卸扣和強(qiáng)力鉸接接頭。圖4載和沖擊載荷的傳力結(jié)構(gòu)，不宜采用壓緊螺栓連接。為海洋石油111號(hào)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)(以下簡稱這是因?yàn)榧词怪怀惺莒o載，壓緊螺栓在使用的過程HYSYlllSTP)浮筒與系泊纜的強(qiáng)力鉸接接頭，其壽中也會(huì)緩慢松弛，導(dǎo)致張緊力降低；動(dòng)載和沖擊載荷命超過20a，承受的系泊拉力約15000kN。將加速其進(jìn)程，最終必將導(dǎo)致張緊力消失，螺母松脫鎖銷型系泊錨鏈配重塊由上下2塊本體、2個(gè)失效。螺栓型鎖銷、1個(gè)中心定位銷組成。2鎖銷型系泊錨鏈配重塊設(shè)計(jì)鎖銷型系泊錨鏈配重塊相對(duì)于現(xiàn)有配重塊，主要從配

8、重塊的設(shè)計(jì)理念、連接形式和放松構(gòu)造3個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)。鎖銷型系泊錨