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海上風機安裝作業工程的方案可行性研究

來源:中國設備工程 作者:楊松
發布于:2021-12-28 共2493字
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【第1-2篇】可行性研究論文(優秀范文6篇)
【第3篇】松鼠作為新型生物探測器的可行性研究
【第4篇】膠粘劑裝配滑環的膠粘劑可靠性驗證
【第5篇】 海上風機安裝作業工程的方案可行性研究
【第6篇】一種具有降壓和能源回收利用的雙重功能氣體壓差發動機的設計

可行性研究論文范文第五篇:海上風機安裝作業工程的方案可行性研究

  摘 要:為解決當前海上風機吊裝專用船資源緊張問題,本文對傳統海工自升式支持平臺加裝履帶方案進行了分析研究,并根據履帶吊參數數據和作業載荷,按照履帶吊在平臺甲板上的移動軌跡,進行專用工裝底座設計,進一步提出了改造方案設計。此外,還對改造方案的吊裝工藝進行了結構總體強度分析和吊機載荷分析,為今后履帶吊作業構建穩定的平臺可行性提出了指導性建議。

  關鍵詞:升式支持平臺履帶吊;吊裝工藝

  1 前言

  傳統海工自升式支持平臺由平臺結構、樁腿及升降機構組成,其中自升式平臺的主船體部分是一個水密結構,用以承載機械,實現海洋作業支持功能。當其浮于海面上時,主船體部分產生的浮力用以平衡樁腿、機械、結構等的重力。自升式平臺包括很多通用的結構,最大的不同在于樁腿結構、升降系統以及樁腿與船體之間的載荷傳遞系統。

  帶有獨立樁靴的樁基結構的樁靴數量與樁腿數量相同。樁靴式樁基結構最大的優勢在于能夠適應不同的海底地形。除此之外,樁靴的壓載并沒有嚴格的順序要求。目前,主流自升式平臺多采用樁靴式樁基系統,避免了在軟土層地區作業時樁腿插入太長影響作業深度,同時,也提高了插樁和拔樁作業時安全性。一般情況下,這種樁靴底部會做成突起的過渡形狀,像一個小錐形的頭部,方便入泥的功用,并且樁靴上自身一般會帶有沖樁系統。

  所有的自升式鉆井平臺都具有樁腿結構。該結構的作用是保證船體升離水面到一定高度而不必承受波浪載荷。樁腿結構主要有兩種形式:圓柱式和桁架式。圓柱式樁腿適用于作業水深小于300英尺,當水深大于300英尺時,通常使用桁架式樁腿結構。圓柱式樁腿結構最大的優勢在于體積較小,占用較少的甲板面積,因而建造工藝比較簡單;桁架式樁腿結構由弦管及撐管構成。

海上風機.png

  本文重點針對自升式支持平臺搭載履帶吊方案總體布置、結構加強、站立穩性和結構強度進行研究,開展海上風機安裝作業工程的方案可行性研究,解決當前海上風機吊裝專用船資源緊張問題。

  2 自升式支持平臺搭載履帶方案

  2.1 總體布置研究

  本文自升式支持平臺,為一矩形箱型船體結構,平臺型長63.6m,型寬40m,型深5.8m.平臺配置四條圓柱樁腿,每個樁腿下部安裝一個正方形樁靴,樁腿總長度90m(不含樁靴),樁靴邊長為11.7m,高度為1.5m.平臺配置四套液壓齒輪齒條升降系統,用于平臺的升降操作。主船體有三層甲板,分別是雙層底、下甲板和主甲板。

  主甲板由生活區和工作區組成。工作區甲板面積約為1500m2.平臺配置兩套主推裝置和一套艏側推裝置,具備DP1控制系統。平臺配置1座190t主吊機和1座20t輔助吊機,配置2套電動錨絞車。生活區有四層甲板,可實現300人住宿能力,應急發電機房布置于第三層生活區甲板,升降控制室布置于生活區頂樓,生活區前端安裝一直徑22.2m的直升機甲板,可搭載Sikorsky S-92型直升機。原平臺總布置如圖1所示。

  圖1 自升式支持平臺總體布置示意圖

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  2.2 改造方案設計

  計劃將一座XGC11000型履帶吊布置在主甲板上,如圖2所示,履帶吊裝能力參數數據。

  圖2 吊裝工藝方案

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  履帶吊參數和作業載荷數據如表1所示。按照履帶吊在平臺甲板上的移動軌跡,進行專用工裝底座設計,設計圖如圖3所示,沿著履帶吊履帶設置兩行軌道,作為履帶吊作業行走支撐,底座由型材、肘板等組成,型材腹板上開減輕孔,主甲板反面結構進行加強。底座材料為AH32,底座整體高度為800mm.

  表1 履帶吊參數和作業載荷數據

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  圖3 結構有限元模型

  2.3 吊裝工藝研究

  本文提出的改造方案計劃用于連云港灌云風電場,計劃吊裝風機機型為金風科6.45MW,葉片長度186m.

 。1)結構總體強度分析。針對本方案,結合連云港灌云海上風電場環境地質參數條件,對自升式平臺搭載履帶吊進行作業工況下結構強度有限元分析。

  主要計算輸入如表2所示,且模型剛度目前采用與給出的初始模型一致,并未進行調整。

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  表2 主要計算輸入參數

  模型的所有甲板、舷側板、艙壁板、縱/橫桁材腹板、加強結構桁材腹板均采用二維三、四節點殼單元模擬,其他加強筋及桁材面板用二節點梁單元模擬,網格大小約為600mm.模型的結構有限元如圖3所示。

  在樁腿底部簡支約束,上下導向采用mpc連接約束xy方向平動自由度,抬升系統采用mpc連接約束z向自由度。風載荷來源DS356-101-006JS Wind Force Calculation1(2020.01.17退審)中3.8節,相關數據如表3所示。具體風載荷采用加載在船體側面的均布載荷進行模擬。

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  表3 風載荷及彎矩

 。2)吊機載荷。由于暫時無準確的吊機載荷,對吊機載荷采用預估的方式。主吊機吊重為120t.根據《DS356-050-001 90M自升式平臺操船手冊5(2020.05.09退審)》中吊載120t時作業半徑大約為14m.考慮吊機自重大約為250t,作業半徑14m時,吊機自身重心到回轉重心力臂為7m(保守考慮)。同時,考慮吊機傾斜2°造成的水平載荷。具體吊機載荷預估數據如表4所示。

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  表4 吊機載荷預估數據

 。1)強度計算結果。相應的結構分析計算云圖,具體強度計算結果見數據,最大板單元應力為306MPa,最大梁單元應力為283MPa,可見該結構滿足強度要求。(2)立柱的屈曲校核。選取履帶吊履帶下面立柱載荷最大的進行立柱的屈曲校核,經過核實,uc值為0.443滿足屈曲強度要求。

  圖4

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  3 結語

  采用履帶吊上自升式平臺安裝海上風機的工藝方案,從安全角度考慮,存在的安全風險高于常規海洋吊機,但是,在特定情況下,增加吊裝海上風機工況的風險因素分析和穩定性校核,保證結構強度安全、平臺拖航和站立的穩性,在升船壓載過程中充分考慮壓載的可靠性,為履帶吊作業構建穩定的平臺,也可作為一種臨時的方案投入生產。

  參考文獻

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作者單位:中海石油(中國)有限公司深圳分公司
原文出處:楊松.履帶吊作業安裝平臺的可行性研究[J].中國設備工程,2021,(23):91-92.
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