某自升式平台升降系统结构强度评估.pdf

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1、第４３卷第２期船海工程Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．２２０１４年４月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡｐｒ．２０１４ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１４．０２．０３７某自升式平台升降系统结构强度评估吴南，冯帆（中海油能源发展股份有限公司监督监理技术分公司，天津３００４５２）摘要：以渤海自立号沉垫自升式平台为评估对象，采用检测、测厚和建模分析等方法对平台升降结构强度进行评估，得到升降结构允许单桩最大起升能力和受力最大位置，为延长升降系统的安全使用寿命提供理论依据。关键词：自升式平台；评估；升降系统；结构中

2、图分类号：Ｕ６６３．６文献标志码：Ａ文章编号：１６７１-７９５３（２０１４）０２-０１４４-０３升降系统是自升式平台的核心装备，它的主１）每桩。１套活动环梁：１０′－１１－１／２″要功能是，当自升式平台到达井位时，通过升降系ＯＤ×６′－５－１／２″ＩＤ×３′－６″；４个移动环梁插统把平台船体升离水面，为海上作业做好准备。销：２′－１１″×１２″×９″；４个固定插销：２′－１１″×作业结束后，把船体降回水面，升起桩腿及沉垫，１２″×９″。使平台重新恢复成漂浮状态，准备拖航至下一个２）液压缸（每桩）。４个液压缸：１８″（内径）［１］井

3、位作业。渤海自立号升降装置为液压缸插×７″（活塞），行程６４″。销形式，平台上千吨的重量，通过升降装置传递给设计顶升能力（每桩）。１１７９．４ｔ。桩腿及沉垫，对其结构强度进行评估至关重工作顶升能力（每桩）。７８０．２ｔ。［２］要。３）液压泵（每桩）。２个液压泵：每个３７ｋＷ（５０ＨＰ）。１计算依据平均起升速度。约每分钟６″。1．1平台船体参数1．3规范要求平台主尺度长、宽及型深分别为５１．８１６、升降系统结构评估的依据是中国船级社的［４］３２畅６１４和４．２６７ｍ；枟海上移动平台入级规范（２０１２）枠，此外，还参［５-６］沉垫尺度

4、长、宽及型深分别为５１．８１６、考了ＤＮＶ和ＡＰＩ的相关规范要求。４０畅２３４和３．３５８ｍ；２有限元模型空船重量为６６９８．８９８ｔ（包括沉垫、桩腿及永久压载水）；2．1单元选择主船体重量为２８０５ｔ；模型中主要用到两类单元。桩腿为共４条桩腿，桩腿为圆柱销孔形式，直１）各向同性板单元，三角形或四边形，用来径１．８２９ｍ，长度５２．７３ｍ。模拟甲板、底板、舷侧、舱壁和强横梁等结构，以及1．2升降系统参数活动环梁结构。渤海自立号平台每套升降系统均由４个液压２）线性梁单元用以模拟桩腿和加强筋。液缸、一套可活动环梁、２个液压泵组成。根据

5、原始压缸和活塞模拟为圆柱杆件，用以传力。［３］平台操作手册，升降系统的组成和能力如下。2．2分析模型评估中使用了子单元技术，一个子单元用来模拟活动环梁，另外一个用来模拟升船室和甲板收稿日期：２０１３－０８－０２修回日期：２０１３－０８－１２延伸部分。组合模型见图１。第一作者简介：吴南（１９８０－），男，学士，工程师2．3坐标系统研究方向：海洋石油移动平台管理整体坐标系统为x轴指向船艏，z轴垂直向E-mail：ｗｕｎａｎ２＠ｃｎｏｏｃ．ｃｏｍ．ｃｎ上。构件局部坐标系参考总体坐标系统。１４４某自升式平台升降系统结构强度评估———吴南，

6、冯帆有的结构应力均小于许用应力；最大应力为１４４畅４５９ＭＰａ，小于许用应力１６４ＭＰａ，最大应力出现在液压缸耳板根部的舱壁顶端。总体应力分布情况和出现较大应力处的局部情况见图３。图1分析模型2．4材料所有模拟构件均为钢质，除模拟刚性连接的辅助构件外，杨氏模量：E＝２０６ＱＰａ；泊松比：υ＝０．３０。2．5载荷系统起升载荷直接加载到活动环梁的孔边，图3应力分布示意同时考虑模拟桩腿和环梁内壁间隙导致的附加弯3．2结构能力研究矩的影响。载荷的大小根据升船工况下的最大船基于基本载荷工况，用载荷递增的方法研究体重量确定，根据平台操作手册，

7、平台起升工况平环梁和船体结构能力；根据进一步的分析得到结均载荷在每个腿上为７６９．１２５ｔ，比较１．２中所述构允许的最大单桩起升力为约９５００ｋＮ。的设计载荷，取大者７８０．２ｔ作为初始输入，校核相关结构。然后，以该载荷为基础，逐步增加提升４结束语力，找出结构允许的升降操作最大提升力。经过计算，渤海自立号平台的升降系统结构2．6边界条件强度满足规范及使用要求，升降结构允许单桩最沿模型边界节点的所有６个自由度均设为固大起升能力约为９５００ｋＮ。从分析的图中可以找定，具体边界设置参考图２。到受力最大位置是液压缸耳板与主甲板连接处，此处

8、在日常操作、检验中应予以重点关注。参考文献［１］彭洪军，吴建，刘阳．海上自升式平台电动升降装置的研究［Ｊ］．东北电力大学学报，２００７，２７（４），７９-８３．［２］黎剑波．自升式钻井平台升降装置评估方法研究［Ｊ］．石油矿场机械，２０１２，４１（５