某浮式生产储油船系泊系统配重块的改进设计.pdf

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1、第31卷第4期2014年8月江苏船舶JIANGSUSHIPV01．31No．4Aug．2014某浮式生产储油船系泊系统配重块的改进设计杨天笑1，传建2，陈池1，陈锋1(1．中海石油(中国)有限公司番禺作业公司，广东深圳518067；2．天津市海王星海_LI程技术股份有限公司，天津300384)摘要：以海洋石油111、116浮式生产储油船系泊系统所采用的螺栓压紧对开型配重块为基础，认真研究了该系泊系统近年水下检测报告，重点分析了螺栓压紧对开型配重块失效的原因，并在此基础上研发了锁销型配重块。该新型配重块在受力性能上彻底改变了现有配重块的设计思路，能有效抵抗恶

2、劣的环境载荷，防止配重块脱落失效，从而大大提高了系泊系统的安全性。关键词：FPSO；单点系泊系统；配重块；锁销型；技术改进中图分类号：U674．38文献标识码：BO引言配重块是垂悬线系泊系统的重要配件，它安装于海上浮式结构系泊腿位于海床或接近海床的锚链上，以提供系泊系统的恢复力，增加系泊腿系统的刚度。在使用时，由于风浪流的作用，浮体将产生6个自由度的运动。在恶劣的海况条件下，系泊腿位于海床附近的配重块将被反复提起离开海床，然后再砸向海床，配重块因此承受了很大的撞击载荷。如果配重块不能承受撞击载荷而出现破损或脱落，将严重影响系泊系统的安全。海洋石油111浮式

3、生产储油船(以下简称HYSYll1FPSO)在运营8a年后发现62％的配重块丢失，海洋石油116浮式储油船(以下简称HYSYll6FPSO)在运营3a后发现27个配重块丢失；同时，发现多个配重块2个本体之间有明显的甚至很大的缝隙。由此可见，螺栓压紧对开型配重块的安全可靠性极低，急需研发一种新型配重块以保证系泊系统的运行安全。1原配重块失效原因分析HYSYlllFPSO、HYSYll6FPSO系泊腿所使用的配重块均为螺栓压紧对开型，它们包括上下2块本体，锚链的1个链环位于本体之间的链环槽中，通过链环两侧和(或)穿过链环的螺栓将2块本体压紧固定。图1为HYSY

4、lllFPSO现有配重块，图2为HYSYll6FPSO现有配重块，均采用每边2个，共4收稿日期：2013—12—15作者简介：杨天笑(1980一)，男，工程师，主要负责组织、实施开展海上油气田关键设施和水下设施运营期的维护和维修工程等工作。个螺栓固定；后者比前者多了2个定位销，以限制2个本体之间水平平面的位移。图1HYSYlllFPSO现有配重块图2HYSYl16FPSO现有目E重块对2011年和2012年HYSYll6FPSO的水下检测报告配重块的照片进行分析，总结出现有配重块失效的4个阶段：第一阶段：图3(a)中显示的是正常的配重块，其上下2个本体的对

5、开结合面紧密接触，没有间隙。但由于预张紧螺栓将随时间的推移，必然缓慢地“松弛”，作用于两个本体的螺栓的压紧力开始降低。第二阶段：在撞击载荷的反复作用下，螺栓的压江苏船舶第31卷紧力开始消失，2个本体之间的接触面开始分离而出现微小的间隙。图3(b)中，配重块上下2个本体的对开结合面开始分开，形成一个很小的间隙，2个压紧螺栓还在。间隙产生后，配重块将不仅与海床发生钢对海床土壤的撞击，2个本体之间也将发生钢对钢的对撞。本体之间钢对钢的撞击力将远远大于其与海床的撞击力，因为钢的弹性模量远大于海床土壤的弹性模量，间隙扩展的速度大大加快。图3(C)中，配重块上下2个本

6、体形成一个十分明显的间隙，2个压紧螺栓还在。在撞击载荷和海水腐蚀的共同作用下，(如焊接)开始动摇。第三阶段：一个螺母防松措施最终失效，螺母松脱，压紧螺栓从配重块上脱落。图3(d)中，配重块上下2个本体的对开结合面分开，形成一个很大的间隙，一个压紧螺栓已丢失。第四阶段：在撞击载荷和海水腐蚀的共同作用下，多个螺母松脱、螺栓脱落，最终导致2块本体分离，配重块从锚链上脱落。㈣3自E重块水F检测照片现有配重块失效的根本原因在于螺栓压紧对开体“锁”住。该型配重块将连接螺栓的受力状态从型配重块的设计原理存在重大缺陷。众所周知，海受拉改为受剪，锁销实际为一种剪力销。剪力销

7、广洋工程水下构筑物的主要传力结构，尤其是承受动泛应用于海洋工程水下卸扣和强力铰接接头。图4载和冲击载荷的传力结构，不宜采用压紧螺栓连接。为海洋石油111号单点系泊系统(以下简称这是因为即使只承受静载，压紧螺栓在使用的过程HYSYlllSTP)浮筒与系泊缆的强力铰接接头，其寿中也会缓慢松弛，导致张紧力降低；动载和冲击载荷命超过20a，承受的系泊拉力约15000kN。将加速其进程，最终必将导致张紧力消失，螺母松脱锁销型系泊锚链配重块由上下2块本体、2个失效。螺栓型锁销、1个中心定位销组成。2锁销型系泊锚链配重块设计锁销型系泊锚链配重块相对于现有配重块，主要从配

8、重块的设计理念、连接形式和放松构造3个方面进行了改进。锁销型系泊锚