浮式生产储油卸油船多通道流体旋转接头性能分析.pdf

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1、第39卷第4期船海工程2010年08月SHIP&OCEANENGINEERINGVOL39No．4Aug．2010浮式生产储油卸油船多通道流体旋转接头性能分析宋志鹏。郑绍春(武汉理工大学交通学院，武汉430063)摘要：考虑到多通道流体旋转接头是浮式生产储油卸油船中单点系泊系统中的关键设备，在机械强度、耐腐蚀、抗疲劳能力、密封性能等方面要求极高，而目前国内的研究不多，因此，从不同角度分析国外3种不同单点系泊方式中所采用的多通道流体旋转接头结构形式的技术特征和技术难点，为其国产化提供技术参考和借鉴。关键词i多通道流体旋转接头；浮

2、式生产储油卸油船单点系泊系统；转塔式系泊中图分类号：U664．84文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)04—0053—05兼有生产与储油作用的浮式生产储油卸油船(floatingproductionstorage&offloading，FP—S0)单点系泊系统的核心设备——多通道流体旋转接头在机械强度、耐腐蚀、抗疲劳能力、密封性能等方面要求极高，这一关键设备长期以来被少数外国公司所垄断，如挪威APL公司、荷兰Blue—water公司、挪威MaritimeTentech公司、荷兰IHC公司、荷兰SBM公司以及美

3、国FMCSOFEC公司。一套单点系泊装置投资少则千万美元，多则几千万美元，约占整个FPSO投资的1／3。近年来，海洋油气资源开采逐步走向深海，扩展到了边际油田。作为FPSO的核心部件之一，多通道流体旋转接头的国产化诉求越来越急切，多通道流体旋转接头国产化技术攻关势在必行，研究其相关技术意义重大。1FPSO单点系泊系统多通道流体旋转接头的主要功能和特点FPSO单点系泊是指锚泊系统与船体只有一个接触点，系泊定位系统中的关键设备多通道流体旋转接头可随风、浪、流转动，在运动中保证海底石油从相对静止的管路输入到“风向标式”的旋转船体储油

4、舱中，要保证管道流体连续不断、畅通收稿日期：2009—09—07修回日期：2009—10—27作者简介：宋志鹏(1987一)，男，研究生。研究方向：船舶建造工艺E-nmil：jianzaogongyi@163．com无阻。多通道流体旋转接头结构特殊，由三大部分组成：即旋转(动环)部分、密封部分和静止(定环)部分，其结构如图la)所示，多通道纵向堆叠形式外观见图1b)所示。目Il雨-'止I阼Ia)结构幽b)岁慨图图1多通道流体旋转接头的结构和外观静止(定环)部分由流体输入管与静腔贯通，旋转(动环)部分由流体输出管与旋转腔贯通，静

5、腔和旋转腔组成完整的流体腔通道，密封部分对静止(定环)部分和旋转(动环)部分接触面之间的流体进行密封，防止流体泄漏及流体间的互混。2FPSO多通道流体旋转接头分类FPSO南于作业油田的情况各异而采用不同的系泊系统。其内部多通道流体旋转接头的结构也有差异。我国FPSO的单点系泊方式，大体分为三大类：转塔式系泊、塔式系泊和浮筒式系53第4期船海工程第39卷泊[1

6、。2．1转塔式系泊多通道流体旋转接头转塔式系泊是目前应用最广泛的一种系泊方式，分为外转塔系泊系统和内转塔系泊系统。外转塔系泊系统有一钢质箱体型结构，能从FPSO船艏或船艉

7、靠拢或延伸一段距离，并为旋转轴承和转塔提供基座。内转塔系泊系统一般在靠近FPSO船艏部分，被支撑在一个大的滚柱轴承上。轴承的外圈被连接到船体上，而内圈与转塔的固定部分结合为一体。两种系泊系统都允许FPSO随海况自由转动。a)结构图25图2为SBM公司设计的转塔式系泊多通道流体旋转接头[2

8、。其固定部分25，旋转环24，旋转环和固定部分共同构成旋转腔22、23。被传输流体从海底管路输送到旋转接头的输入管11，再流向定环和动环组成的旋转腔22、23，再经由输出管14流向储油船。整个流程也可以反过来，用于向井内注射流体。密封罔布置于

9、旋转腔的两侧，上下各一，防止内部流体渗漏。在运行中，旋转环24(包括输出管14)，围绕着固定环25旋转，两者之间装有轴承34、35(34为圆柱滚轴承，35为球轴承)，用于减小磨损，保持机器平稳运转。b)外观图11一输入管；14一输出管；22、23一旋转腔；24一旋转环；25一固定环；34一圆柱滚轴承；35一球轴承；图2转塔系泊多通道流体旋转接头结构图2．2塔式系泊多通道流体旋转接头塔式系泊系统是把固定塔结构固定在海床上，为永久系泊的FPSO或油轮装卸载生产油气提供锚点。图3为ExxonProductionResearch公司设

10、计的转塔式多通道流体旋转接头[3]。为防止液体传输导管在从旋转接头总成向储油船输送的过程中发生扭、绞或断裂，系泊旋转接头24和流体旋转接头20互连成一个整体，同时转动。旋转接头的固定部分35、35b，通过沉头螺钉39连接。流体从海底管路输送到旋转接头输入管31，再流向定环和动