涡激振动对FPSO外输系统的动态响应分析.pdf

《涡激振动对FPSO外输系统的动态响应分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第37卷第10期2015年10月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．37，No．10Oct．，2015涡激振动对FPSO外输系统的动态响应分析洪伟宏(海军舰船办，北京100073)摘要：外输系统包括FPSO、外输浮筒、外输管线主要构成部分，在外载荷的推动下，各个构件间存在复杂的耦合作用。由于输管线跨距长，在复杂的海洋环境载荷作用下极易发生涡激振动现象，从而引起管线的疲劳破坏。为研究涡激振动对FPSO外输系统的动态响应的影响，本文对FPSO及其外输系统进行了一系列的水动力分析，结合考虑浮体／管线的耦合效应和管线涡激振动现象，求解FPSO与外输

2、浮筒的总体运动响应及外输管线的张力、疲劳损伤值，总结管线涡激振动现象对整个FPSO外输系统总体性能的影响。计算结果表明，管线的涡激振动效应对其自身的疲劳寿命起到主导性作用，而对FPSO及外输浮筒的运动响应和系缆张力的影响较小。关键词：涡激振动；FPSO；外输系统；动态响应中图分类号：U661文献标识码：A文章编号：1672—7649(2015)10—0141—06doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2015．10．030Vortex-inducedvibrationeffectondynamicresponseofFSPOoffioadingsyst

3、emHONGWei-hong(TheEquipmentofPLAN，Beijing100073，China)Abstract：TheFPSOoffloadingsysteminvolvesfourmaincomponents，suchasFPSO，CALM(CatenaryAnchorLegMooring)buoy，mooringsystemandoiloffloadinglines(OOL)．Thesecomponentscouldhavemutualcouplingaffectionsbetweeneachotherundertheexternalforces．Ina

4、ddition，vortex·inducedvibrations(VIVs)mayoccurwhentheoiloffloadinglinesareSUbjectivetotheeffectsofcurrentsandcauseunacceptablefatiguedamageinthepipeline．TheVIVphenomenonofpipelineandthecoupledmotionequationareintegratedtostudythemotionlawofoffloadingsystem，andthroughthedynamicresultsofsys

5、temtoanalysistheinfluenceofVIVphenomenon．TheresultsindicatethattheVIVphenomenonhasahugeeffectonitsownfatiguelife，buthassmallereffectonbodymotionandlinetension．Keywords：vortex—inducedvibrations；floating；production；storageandoffloading(FPSO)；offloadingsystem；dynamicresponse0引言近年来石油／天然气等开发工程

6、由陆地、近海等浅水区域逐渐转向深水区域，当前在深水海域应用较多的以浮式生产储卸油装置(FloatingProductionStorageandOffloadingSystem，FPSO)外输系统为主，并与相应的水下生产系统进行配合开发的深水油气开发工程模式。FPSO外输系统主要包括FPSO、外输油管线和外输浮筒。在对FPSO外输系统进行初步设计时，随着FPSO不断向更深的海域应用，其所经受的环境载荷也变得越来越复杂，如何模拟浮体和系泊系统之间的耦合作用关系成为设计FPSO外输系统的关键技术点。同时，由于连接FPSO和外输浮筒的外输管线跨距长，在海流作用下外管线的尾流区会产

7、生旋涡现象。若产生漩涡的泄放频率趋近于外输管线的自振频率点，则会出现旋涡泄放频率在一个较大的流速范围内接近于外输管线自振频率的“频率锁收稿日期：2015—09—06；修回日期：2015—09—14作者简介：洪伟宏(1972一)，男，高级工程师，研究方向为船舶工程。·142·舰船科学技术第37卷定”现象，同时伴随着大幅度振动现象，即“涡激共振”⋯，由此会造成其疲劳损伤，从而会影响FPSO外输系统的使用寿命。国外学者对FPSO与其系泊系统的耦合作用作了大量研究工作，如Ran、Garrett¨-3]针对深水和超深水区域作业的船体及其