海洋固定平台模块钻机振动分析.pdf

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1、第46卷第5期船海工程Vol.46No.52017年10月SHIP&OCEANENGINEERINGOct.2017DOI：10.3963/j.issn.1671-7953.2017.05.017海洋固定平台模块钻机振动分析李彦丽(中海油能源发展装备技术有限公司工程设计研发中心，天津300452)摘要:针对海洋平台模块钻机钻井过程中发生的振动问题，以锦州25-1南油田某模块钻机为例，基于SACS结构分析程序对钻机结构振动特性进行计算分析，主要包括钻机整体结构自振特性以及主要振动设备支撑结构局部自振特性，为解决大型振动设备与结构共振问题提供

2、分析基础及数据参考。关键词:模块钻机;振动分析;模态分析;SACS中图分类号:U661.44文献标志码:A文章编号：1671-7953(2017)05-0065C5海洋平台模块钻机布置着转盘、顶驱、振动备作为一个刚性体其周期性运动带动跟他连接的筛、泥浆泵、柴油发电机组等激振设备，强烈的振物体发生耦合振动[1]。动会引起设备连接螺栓断裂;激振力振幅变大，造避免共振的方法主要是在项目详细设计阶成其他设备损坏，噪声损伤人员身体，并引起平台段，对结构进行动力模态分析，分析结构的固有频结构疲劳损伤。对于振动问题，首先应分析振动率，尽可能远离设备扰动

3、力的频率，避开共振区产生的原因，再寻找相应的解决方法。为此，以锦域。对于第②种原因引起的振动问题，首先支撑州25-1南油田某模块钻机为例分析其整体及局设备的甲板结构形式应合理，保证设备布置区域部结构特性，为解决模块钻机的振动问题提供参结构刚度的完整性，如出现了不连续梁削弱了结考。构整体刚性，造成甲板振动。对于第③种原因引起的振动，应及时发现撬座与设备及撬座与甲板1振动发生原因及解决方法结构之间出现松动的位置并进行刚性固定。海洋模块钻机发生振动一般有以下3种原2模态分析理论基础因:①设备振动频率与甲板结构固有频率相近或成倍数关系，称为共振;

4、②局部结构刚度偏弱，设模态分析用来确定结构的固有频率和振型，备激励过大使结构被动发生振动;③设备与基座分析结果可在设计时避开相连设备振动频率或者的连接固定破坏。对于第①种振动原因，要进行工作中最大限度的减少对这些频率的激励，从而甲板结构的动力特性模态分析，如果设备的振动消除过度的振动和噪声，模态分析是动力响应分频率在结构自振频率的±10%范围内，那么可能析的。发生共振。如果设备的振动频率未在此范围内发模态分析的动力方程如下。生振动问题，那么应从甲板结构梁的布置分析入Mu+Cu+Ku=/(r)(1)手，分析设备支撑甲板刚度，同时观察设备运转

5、时式中:M为结构质量矩阵;C为结构阻尼矩阵;.甲板的振动情况。如果是第②种原因引起，甲板为结构刚度矩阵;/为载荷向量;+为节点位移向会随着设备振动而发生剧烈振动。对于第③种原量;u为节点速度向量；U为节点加速度向量。因，观察设备运转时甲板振动情况，设备振动剧假定自由振动，并忽略阻尼，BP烈，但支撑结构振动平稳，主要原因是设备橇块未/⑴=0和C=0。与甲板主结构梁完全刚性固定，而是弹性连接，设模态分析的动力方程简化为：Mu-Ku=0(2)对于线性分析，假定振动是简谐的，则收稿日期:2017-07-12u=u0〇os(ot')(3)修回日期:

6、2017-08-31第一作者:李彦丽（1982—），女，硕士，工程师将上式代入动力方程，得研究方向：海洋工程模块钻机结构设计(-o2M-K)u0(0(4)652017年船海工程李彦丽，等!海洋固定平台模块钻机振动分析第$期第46卷对于非零解，则有一般3部分组成:钻井设备模块（DES#，K-M=0(5)井支持模块（DSM)和灰罐模块（P-TANK模式中:A=)，特征值，其为特征值块#。；ES模块下底座组成，钻台在下和特征向量+%特征值代表着结构的固有座的滑轨上实现东向移动，DES整体()=/%)，特征向量代表着结构的模态。在滑轨上进行

7、向移动，实现模块钻机对井口的钻井、修井，见图1。3模块钻机振动分析海洋井机的激振设备及对应的额海洋模块钻机布置在海洋平台顶层甲板上，定表1。表1主要激振设备及其额定转动频率激振设备转盘顶驱振动筛泥浆泵柴油发电机组额定转动_5.003.0324.302.0035.00频率>____________________________________转盘荷用，具体置在的转盘中心处；荷用于井架，激励荷置沿顶驱滑轨垂向变化，置在转盘中心，可通过井架&振筛设备作用于DES模块的下底座结构，其布置见图2。浆泵和发电机布置于DSM模块下层甲板，其布置见图3

8、。3.1建立计算模型海洋模块钻机振动模态分析采用SACS分析软件，分建立DES井架、、下底座、DSM模块整体及计算模型，在模块钻机正常操作工车、2等井架附件，建模时视其为集中质况时其所有设备干