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濟南大學畢業(yè)設計PAGE24-1前言隨著中國經濟的發(fā)展,特別是作為支柱產業(yè)的石油化工和汽車工業(yè)的快速發(fā)展,石油和天然氣供應不足的矛盾日益突出。石油天然氣資源是發(fā)展石油工業(yè)的前提條件和基礎,探明儲量是制定石油工業(yè)長期發(fā)展規(guī)劃和建設項目的依據,剩余可采儲量的多少決定了石油工業(yè)發(fā)展?jié)摿λ?。目前我國陸上石油后備資源嚴重不足,原油產量增長緩慢。由于長期的強化開采,大多數(shù)主力油田在基本穩(wěn)定基礎上陸續(xù)進入產量遞減階段,開采條件惡化,開發(fā)難度增大。鑒于陸上資源的日漸枯竭,資源開發(fā)向海洋、尤其是深海進軍已成必然趨勢。因此,如何控制海上石油平臺的震動,保護平臺的安全可靠成為一個亟待解決的問題。1.1海洋平臺簡介在陸地上鉆井時,鉆機等都安裝在地面上的底座上;在海上鉆井時,不可能將鉆井設備安放在海里,因此就需要一個安放鉆井設備等的場所,這個場所就是海洋鉆井平臺。海上鉆井平臺分類[2]如下:按運移性分為:固定式鉆井平臺,移動式鉆井平臺。移動式鉆井平臺又分為坐底式鉆井平臺、自升式鉆井平臺、半潛式鉆井平臺、浮式鉆井平臺。按鉆井方式分為:浮動式鉆井平臺和穩(wěn)定式鉆井平臺。浮動式鉆井平臺分又為,半潛式鉆井平臺、浮式鉆井船和張力腿式平臺;穩(wěn)定式鉆井平臺又分為,固定式鉆井平臺、自升式鉆井平臺和坐底式鉆井平臺。固定式海洋平臺是從海底架起的一個高出水面的構筑物,上面鋪設甲板作為平臺,用以放置鉆井機械設備,提供鉆井作業(yè)場所及工作人員生活場所。海洋平臺的安裝包括:導管架的安裝和工作平臺的安裝。其中導管架的安裝方法有:提升法、滑入法和浮運法。工作平臺的安裝方法有:吊裝和浮裝。海洋平臺的組成部分有:導管架和樁基、棧橋、上部模塊、生活樓直升機甲板和火炬臂。圖1.1海洋平臺1.2固定式海洋平臺的特點固定平臺包括導管架式平臺、混凝土重力式平臺、深水順應塔式平臺等。鋼質導管架式平臺使用水深一般小于300米,通過打樁的方法固定于海底,它是目前海上油田使用廣泛的一種平臺。自1947年第一次被用在墨西哥灣6米水域以來,發(fā)展十分迅速,到1978年,其工作水深達到312米,目前世界上大于300米水深的導管架平臺有7座。通常評價海洋鉆井平臺的優(yōu)劣指標有4個:穩(wěn)定性、運移性、適用水深及經濟性。固定式海洋平臺的特點是:穩(wěn)定性好、運移性差、適用水深淺、經濟性一般。到2007年為止,在我國渤海區(qū)域先后建成了幾十座固定式海洋平臺,現(xiàn)已經拆除3座,報廢2座,其余的都改裝成采油平臺。例如,渤海北油田的A,B平臺,每座設計鉆井32口,現(xiàn)在已改裝成采油平臺[2]。勝利油田埕島海上油田開發(fā)采用的主要是固定式平臺。固定式海洋平臺的結構特點:平臺有三部分組成即,上部結構、導管架和樁組成,如下圖1.2所示:圖1.2導管架海洋平臺的主要結構上部結構平臺甲板、甲板立柱以及桁架結構,對鉆井平臺,甲板以兩層居多,對于采油平臺有時可以采用單層甲板的形式。甲板結構組要作用是為各種設備設施提供足夠空間。導管架是導管立柱和導管梁組成的空間框架結構。各管連接點是管節(jié)點,關節(jié)點上受到的載荷很復雜,不僅受到軸向力還要傳遞彎矩。各管狀構相交處形成了管狀節(jié)點結構,由于管節(jié)點的幾何形狀復雜并受焊接影響,故其應力集中系數(shù)很高,容易發(fā)生疲勞破壞,因此它是導管架平臺的重要結構部位,在設計中需要特別注意。樁的作用是把海洋平臺固定于海底。樁通過導管架打入海底土中并通過導管固定和支撐上部平臺。1.3發(fā)展海洋平臺的重要性隨著海洋開采范圍的日益擴大,深海石油開發(fā)已成為石油工業(yè)的重要前沿陣地。海洋平臺是海上石油勘探開發(fā)的載體,固定式海洋平臺是常用的一種海上石油勘探開發(fā)的承載體。海洋油田的開發(fā)建設與陸地油田截然不同,其最大的區(qū)別在于環(huán)境條件不同,海洋油田的開發(fā)建設必須與海洋環(huán)境條件相適應,即要充分考慮風、浪、流、冰等海況條件的影響。無論是淺海油田還是深海油田,其開發(fā)都是一個龐大的系統(tǒng)工程,主要包括油藏、鉆井、測井以及海工工程和采油工程,海洋平臺體積的不斷增大引起載荷增大、費用增加、樁腿受力不均以及在惡劣環(huán)境下的劇烈震動等問題限制了海洋平臺向深水發(fā)展。海上平臺結構設計是海上平臺設計的一個非常重要的組成部分。特別是對于海上平臺的安全性和可靠性至關重要。海上平臺結構設計包括設計導管架結構及甲板結構和附屬結構等各個方面的內容。例如確定結構布置原則,正確地選用材料和計算荷載方法,選取適用的荷載系數(shù),確定荷載組合方式,進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算,編制材料表以及有關設計文件等。目前,世界上已探明的海上油氣資源大部分蘊藏在大陸架及3000米以下的海底。有數(shù)據顯示,深海能源儲量將是陸地能源儲量的100倍,但由于開采技術上的限制,其還是能源領域最具潛力的。我國擁有廣闊的大陸架,有較為豐富的油氣資源,加強對海上油田的開采能大大緩解我國能源的壓力。海洋平臺是海洋石油天然氣開采的承載體,海洋平臺技術成為制約海洋資源開采的瓶頸,海洋平臺需要更好的完善和發(fā)展。2海洋平臺導管架設計海洋平臺作為海上油氣勘探開發(fā)的關鍵性設施,其設計強度、剛度以及結構是至關重要的。面對各種載荷導管架結構必須具備足夠的承載能力,不僅要抵御各種自然環(huán)境載荷,還要各種使用載荷和施工載荷。要充分了解海洋平臺工作時各種載荷的類型和性質,對平臺進行正確的設計和校核。2.1固定式海洋平臺承受的載荷海洋平臺在建造在和使用期間所承受的載荷主要有環(huán)境載荷、使用載荷和施工載荷三類。(1)環(huán)境載荷環(huán)境載荷是指由風、波浪、海流、潮汐、地震、雨雪等自然環(huán)境引起的載荷。對于海洋平臺的設計來說,主要載荷有風載荷、波浪載荷、冰載荷、地震載荷等。載荷的強弱按照海洋平臺所處的環(huán)境而定,其中在確定風載荷和波浪載荷是應該按照不低于五十年一遇[1]。(2)使用載荷使用載荷是指平臺在使用期間所收到的除了環(huán)境載荷以外的其他載荷,分為靜載荷和動載荷。(3)施工載荷施工載荷是指平臺在建造、海上吊運、安裝過程中承受的載荷。盡管這些載荷不是結構設計中主要校核的控制載荷,但是由于這些載荷會使一些構建產生瞬時的高應力,必須校核這些載荷對平臺結構產生得影響。對于使用載荷和施工載荷的計算,有關平臺結構規(guī)范都有明確的規(guī)定,而且各國規(guī)范的規(guī)定正在趨于一致。環(huán)境載荷是平臺結構設計的主要控制載荷之一。受多變環(huán)境條件影響,計算比較復雜。平臺不同高度不為承受的風載荷不同。計算風壓通常以一定的標準高度和選定的形狀的構件所承受的風壓力作為基本風壓值,然后再對風壓沿高度的變化和受風構件形狀加以修正。海(潮)流載荷、地震載荷、冰載荷對海洋平臺的影響也是不可忽視的。海(潮)流流速及其沿深度方向的分布規(guī)律,海潮流流向,結構件的形狀和尺寸都是影響海潮流載荷的主要因素。地震對平臺結構破壞具有實際意義的地震特征是地震強度(幅值)頻譜特性和持續(xù)時間(簡稱持時)三要素。為了保證結構物的安全,應該是結構的強度大于冰的破壞強度,這樣冰與結構物相互作用是時,冰就會破壞,使結構物保持安全。2.2固定式海洋平臺巨型框架設計對海洋平臺的幾何尺寸進行模型構建,取載荷最不利的情況進行靜力分析,求的平臺結構的變形與內力,校核平臺的結構強度。經過靜力分析研究結構尺寸對海洋平臺的性能影響,得到合理的結構尺寸。2.2.1平臺模型構建運用那個巨型框架理論建造巨型框架平臺,巨型框架平臺由矩形柱和矩形梁相互連接構成空間矩形框架結構。將傳統(tǒng)的導管架立柱直徑增大構成巨型柱,巨型梁沿平臺均勻分布橫撐和斜撐,巨型梁高度為10m~20m左右,每個2~6個巨型梁的高度設置一道。巨型柱和巨型梁形成有很強抗側剛度的垂直懸臂梁,有效抵御垂直載荷和水平載荷。豎直載荷平臺的豎直方向的載荷主要包括平臺主題自重、機械設備的重力和次結構的重力等。平臺的自重均勻分布由各個樁腿承擔。機械設備的重力和次結構的重力集中分布在安裝點上。以中國海洋石油總公司湛江分公司的W12-1平臺為例,平臺上生活模塊(生活樓加上直升機升降平臺)重500t,16t吊車安裝在平臺的右前側;50t的天然氣壓縮機安裝在底層甲板的正前方;100t的二級分離器(含油)安裝在中層甲板的正后方,修井機安裝在右側等等[3]。這些結構由于工藝安裝位置的限制,容易造成樁腿承擔載荷不均勻。載荷的嚴重分布不均會引起平臺導管架破壞。水平載荷海洋平臺承受的水平載荷主要有海浪、海風、海流、海冰等。水平載荷對平臺的作用基本相似,研究方法相同,以海浪載荷為例研究水平載荷對海洋平臺的影響。設計海況深度85m波高6m,波周期為10s。水深與波長比值大于0.5,可用利用艾里波理論來計算水質點的水平速度和水平加速度,然后用莫里森方程求解作用在立柱上的作用力,總力分配到有限元平臺模型的立柱節(jié)點上。不同水深處,立柱節(jié)點的水平力如下表:表2.1不同水深處立柱的水平力水深(m)力(N)43442-12.526273-2515890-37.59610-505812-62.53515-751782平臺幾何尺寸本設計是由16根巨型立柱和三層平臺組成。海底上平臺高度是100.4m。本設計平臺巨型柱為直徑1524mm,壁厚20mm的鋼管;巨型梁是直徑660.4mm,壁厚19.05mm的鋼管構成的空間桁架結構。三層巨型梁分布分別在海底以上15m、50m和100.4m處(如圖2.2所示),三道巨型梁的層高分別是20m、20m和7m;上部平臺立柱與巨型柱的型號材料相同。各立柱用型鋼連接,主梁型號為,平臺向外延伸部分采用的型鋼的型號為。圖2.1巨型框架平臺經過查閱資料,巨型柱的位移和抗彎強度與巨型柱的傾角有很大關系,隨著傾角的增大,位移增大,同時抗彎剛度也增大。綜合考慮各方向的位移和抗彎強度情況,當巨型柱的傾角為10°左右較合理。若是再繼續(xù)增加角度來改變位移量,效果不再明顯。本設計取傾角為8°和4°。(4)巨型平臺導管架管節(jié)點的連接形式導管架是整個平臺的支撐部分,是鋼管焊接而成的一個空間桁架結構。各管子靠關節(jié)點相連。管子相交所構成的節(jié)點稱為管節(jié)點。管節(jié)點是平臺結構的一個組成部分,它是用熔焊的方法將作為構件來連接到另一根構件的表面上形成的。關節(jié)點是導管架的薄弱環(huán)節(jié)。在一個平面內,在兩個或多個縱向軸交叉處,從撐桿軸與懸管軸的交點至懸管軸的垂直距離定義為偏心距。如果此距離與撐桿同側,則偏心距為負值;如果此距離在背桿側,則偏心距為正值。負偏心距引起撐桿的搭接;正偏心距引起撐桿的分開。對于本位的結構,負偏心距可以提高平臺的承載能力。但是,與無搭接點相比,具有搭接撐桿的節(jié)點的疲勞壽命可能會降低。關節(jié)點的受力分析很復雜,其不利情況是應力集中。在危險位置處所達到的應力是正常應力的倍數(shù),即應力集中系數(shù)。不同形狀的應力集中系數(shù)不同,應選擇應力集中系數(shù)小的連接方式。本設計各管節(jié)點才贏得是負偏心距連接。3海洋平臺巨型平臺上部設計海洋平臺的上部結構分成了兩層,由甲板、立柱及平臺上的采油設備、生活設施等使用設備構成。上部平臺高出海平面,產生振動時位移較大,恢復平衡周期長,因此海洋平臺上部結構要有較強的抗震、吸震、減震功能。3.1海洋平臺上部的減震在海洋這樣惡劣的環(huán)境下,海風肆虐,海浪咆哮,僅僅海洋平臺的巨型框架的抗震減震作用是遠遠不夠的。通常一般的導管架平臺是利用加入TMD(調頻質量阻尼器)系統(tǒng),對上部平臺的震動進行控制。雖然在上部平臺結構中加入TMD雖然其阻尼系統(tǒng)能夠起到減震的作用,但是加入平臺的質量在遇到不穩(wěn)定載荷時,增加這部分質量會變成激勵載荷,加劇海洋平臺的震動。TMD的減震性能是與其質量有關的,質量越大其減震性能也越好,其帶來的副作用也越大。傳統(tǒng)海洋平臺的上部設計是將上部模塊與甲板直接焊接在一起。在不穩(wěn)定載荷下,上部系統(tǒng)模塊就會變成有害的激勵載荷,加劇平臺的震動。因此,本文提出了擴展的調頻質量阻尼器減震系統(tǒng)(ETMD系統(tǒng)),即將平臺上的生活模塊與彈簧阻尼器直接相連,組成一個大的TMD系統(tǒng)。這樣不僅可以有效控制平臺震動,平臺的質量也沒有增加。很好的彌補了TMD存在的不足,大大擴大了其使用范圍。ETMD系統(tǒng)中要合理調整彈簧的剛度和阻尼器的系數(shù),使平臺的慣性力和激勵載荷相反,成為能抵抗海浪、颶風、地震等惡劣載荷的有意力量。合理選擇ETMD系統(tǒng)的質量體,還能提高ETMD控制震動的能力,使其達到能控制多階震動的功能。下圖為傳統(tǒng)TMD(圖3.1)和改進ETMD(圖3.2):圖3.1TMD系統(tǒng)圖3.2ETMD系統(tǒng)3.1.1ETMD系統(tǒng)的組成及工作原理(1)ETMD的系統(tǒng)組成本文涉及的ETMD系統(tǒng),主要是由主框架、減震系統(tǒng)、鋼軌、甲板、防護板等組成。主框架通過支撐輪和防傾輪與甲板相連,支撐輪圓柱表面與導軌接觸,防傾輪側面與導軌側面接觸(如圖3.3所示)。彈簧一端通過滑塊上的銷軸與導軌相連,銷軸由液壓缸控制(如圖3.4所示)另一端與甲板相連。導軌和主框架相連接。圖3.3支撐輪、防傾輪與導軌連接圖3.4滑塊銷軸與導軌相連阻尼器為液控鎖阻尼器,一端連接在甲板上,另一端同過阻尼器安裝座與主框架通過摩擦力相連接(如圖3.5),圖3.5阻尼器與主框架連接(2)ETMD系統(tǒng)的工作原理平時工作時阻尼器內壓力減低,滾柱與殼體的間隙增大,滾柱也上殼體不接觸,沒有摩擦力,同時,連接銷軸與導軌脫離脫離,主框架相對導軌脫離,減震系統(tǒng)與主框架浮動連接,此時彈簧和阻尼器隨甲板一起振動,不起作用,滑塊可以沿導軌自由滑動。當遇到劇烈振動時,減震系統(tǒng)可以開始工作,液控鎖阻尼器內壓力升高,阻尼器開始工作,同時由液壓缸控制的銷軸被壓緊滑塊被固定,彈簧與甲板導軌連成一體。通過彈簧和阻尼器吸收消耗振動能量。液控鎖阻尼器的工作原理液控鎖阻尼器由殼體、滾柱,活塞、油道、球頭柱塞等部分組成。如圖3.6圖3.6液控鎖阻尼器液壓鎖阻尼器一端與次結構或裝置相連,另一端與平臺相連。液壓鎖阻尼器通過油管進行進油排油,從而控制阻尼器腔內的壓力。當平臺振動時,帶動活塞產生相對運動,通過油管進油時壓力升高推動球頭柱塞向外移動,柱塞頂起,剛性板逐漸被抬起,滾柱被壓緊頂緊殼體,滾柱與剛性板之間間隙減小,相互擠壓才生更大的摩擦力。同時,滾柱與殼體上部壓緊,摩擦力也增大,通過摩擦力與甲板相連,通過摩擦消耗振動能量。圖3.7滾柱壓緊殼體當平臺相對穩(wěn)定時,液壓油被排出,液壓腔的壓力減低,柱塞落下剛性板與上部空間變大,上部殼體與主框架脫離,阻尼器可以沿導槽隨甲板移動,此時液壓鎖阻尼器不工作。(5)彈簧裝置的工作原理彈簧裝置是由彈簧、滑塊機構、液壓缸、銷軸、彈簧安裝座等部分組成。減震裝置中的彈簧是通過彈簧座與甲板相連接,彈簧座是固定在甲板上,另一端通過滑塊與導軌相連,滑塊是由液壓缸控制,液壓缸帶動銷軸壓緊或脫離導軌。平時工作時,銷軸脫離導軌,此時減震裝置與甲板連成一體,隨甲板晃動,滑塊沿導軌滑動;當平臺劇烈振動時,液壓缸控制銷軸壓緊導軌,此時滑塊被固定,彈簧與主框架連成一體,通過彈簧的拉伸與壓縮消耗振動能量。在不同載荷下,可以啟動不同的彈簧,通過液壓缸可以選的不同多根彈簧工作也可以選擇不同的彈簧組合工作。彈簧結構如圖3.7:圖3.7彈簧裝置ETMD系統(tǒng)若只采用一組彈簧和阻尼器對平臺震動進行控制時只能控制與平臺結構固有頻率相等或者相近的振動,對其他頻率的振動控制效果是很差的。3.1.2ETMDETMD振動系統(tǒng)中彈簧的對剛度是有要求的,只有彈簧的剛度符合設計要求,ETMD系統(tǒng)才能實現(xiàn)減震功能。下面對彈簧的剛度進行計算:通常計算固有頻率時一般只涉及3~5階,本設計中只對海洋平臺的1~5階固有頻率進行計算。平臺上生活模塊(生活樓加上直升機升降平臺)重500t,16t吊車安裝在平臺的右前側;50t的天然氣壓縮機安裝在底層甲板的正前方;100t的二級分離器(含油)安裝在中層甲板的正后方,修井機安裝在右側等等,海洋平臺的總質量約為900t。固有圓頻率計算公式:(3.1)固有頻率為:(3.2)周期為:(3.3)式中K—彈簧剛度;m—質量塊的質量。由公式可以看出,只要系統(tǒng)的質量m和彈簧的剛度K確定,固有頻率就是一定值。圖3.8一階固有頻率為0.0022Hz計算得一階固有頻率對應的彈簧剛度:圖3.9二階頻率為0.0014Hz其對用彈簧剛度:圖3.10三階頻率為0.0013Hz則彈簧剛度:圖3.11四階頻率為0.0054Hz則彈簧剛度:圖3.12五階頻率為0.0051Hz則彈簧剛度:ETMD系統(tǒng)也存在一定的缺陷,只有當ETMD減震系統(tǒng)的固有頻率與所連結的結構的固有頻率相同或者相近時,才能實現(xiàn)較好的減震效果。但是當兩者的固有頻率不相同時減震效果就會很差。我們知道在海洋中各種環(huán)境是非常復雜的,很難精確地確定所連接結構的固有頻率。這樣就無法選擇一個合適的ETMD系統(tǒng)與之配合。另外,由于平臺的實際結構中,很難找到一個巨大的質量體和合適的阻尼器來構成合適的ETMD系統(tǒng)。為了解決這個問題,必須擴展ETMD的頻率范圍。3.1.3METMD系統(tǒng)為了使ETMD在多頻率范圍內都有較好的減震性能,可以使用多個ETMD系統(tǒng)與需要減震的模塊相連,這些ETMD每個都不相同,并且使每個的固有都不相同,其頻率以所連接的結構的固有頻率為中心,在一個范圍內變化。如所連接構件的固有頻率是則所連接的多個ETMD的固有頻率在一個范圍內變化,其頻率分別為。這樣組成一個由多個ETMD組成的可以在一定頻率范圍內控制震動的新的系統(tǒng)。這個新的系統(tǒng)我們暫且稱為METMD系統(tǒng)。METMD系統(tǒng)如圖3.8所示:圖3.13METMD系統(tǒng)經過資料查閱得到,當帶寬度在0.35~0.6時,平臺具有較好的減振效果;在0.45左右時,系統(tǒng)振動幅度最小,減震效果最好。當接近于0時,有較好的控制效果,但是所控制的頻帶寬度比較窄,稍有偏差,就容易引起平臺劇烈地共振。TMD數(shù)量為5時,平臺結構已經有相對較好的振動控制效果。繼續(xù)增加ETMD的數(shù)量,平臺振動DAF曲線幾乎完全重合,對平臺振效果的增加影響不大。在颶風、海嘯和地震等異常情況下,選擇合適的質量體來構造ETMD系統(tǒng),并調整阻尼器和彈簧的參數(shù),使其更大限度的消耗振動,消除振動。巨型框架結構已經在陸地上的高大建筑物中成功應用,為其在海洋平臺中應用提供了足夠的理論依據和實踐經驗。由于隨著矩形框架的不斷增大,其質量和體積都不斷增大,在相同載荷的干擾下,引起的震動更難控制。本次設計不僅通過巨型框架結構對海洋平臺進行振動控制,而且利用ETMD系統(tǒng)對震動進行控制,大大提高了海洋平臺的振動控制能力。通過本次對海洋平臺的結構優(yōu)化使海洋平臺更加安全可靠,適用范圍更廣。3.2海洋平臺上部的介紹本設計海洋平臺上部平臺區(qū)域的劃分介紹,平臺可分為井口區(qū)、油氣分離和生產處理區(qū)、泥漿循環(huán)凈化設備、公用設備區(qū)、動力和其他輔助設計區(qū)、生活區(qū)、直升飛機甲板區(qū)。甲板結構由桁架、支骨及夾板組成的位于導管架頂端的結構,通常設兩次層工作臺,用以布置生產和生活設施。為了節(jié)省空間,各設備盡量選擇小體積,油氣分離和生產處理區(qū)所用到的油罐,分離器等都用立式。平臺區(qū)域劃分根據標準要分為危險區(qū)和非危險區(qū)。其中井口為1類危險區(qū),油氣分離和生產處理為2類危險區(qū),其他為非危險區(qū),特別的生活區(qū)和直升飛機甲板用放在非危險區(qū)。各危險區(qū)應該盡可能分開布置不能混合布置。除了考慮上述問題,海洋平臺在海水中的腐蝕問題也是不可忽視的。海洋平臺的使用環(huán)境極其苛刻,日照、海風、波浪沖擊、復雜的海水體系、晝夜和季節(jié)溫度變化及海生物侵蝕等使海洋平臺腐蝕速率較快,因此對防腐蝕保護體系的要求也高。海洋平臺是海上采油的重要設施。海洋平臺造價昂貴,日常維護困難,為保證平臺的安全可采用金屬鍍層、有機涂層和電化學方法。由于海洋環(huán)境的影響,平臺用鋼具有特定的腐蝕規(guī)律和適宜的防腐蝕保護措施。4海洋平臺巨型柱的振動控制改進海洋平臺所處的環(huán)境十分不穩(wěn)定,當颶風、地震等非常惡劣的環(huán)境下需要海洋平臺具有更好的抗震、減震、吸震能力。因此考慮,能從巨型柱著手控制巨型柱的固有頻率。由公式(4.1)可以得到若想改變固有頻率f可以通過改變彈簧剛度K或質量m來實現(xiàn)。巨型柱的尺寸不起普通的管子大的多。直徑為1524mm,巨型柱內部空間是很大的。因此,將巨型柱分割成幾個密閉的空間,通過向巨型柱中注水的方法增加巨型柱的質量,通過排水減少巨型柱的質量。通過各個管路對各密封空間進行單獨控制。巨型柱在不同深度處所受到載荷不同,可以根據不同載荷,增減各部分的水量從而改變質量達到調整巨型平臺的固有頻率的效果。通過巨型結構框架理論、ETMD系統(tǒng)和對巨型柱的改進,使海洋平臺能更好的適應不同的環(huán)境載荷,提高了其對振動的控制能力。5結論現(xiàn)階段海洋開采開發(fā)還屬于初步階段,固定式海洋平臺以其經濟性,穩(wěn)定性,剛度較大,受季節(jié)和環(huán)境影響較小,抵抗載荷能力強等優(yōu)越的性能,在海洋石油勘探開發(fā)領域被廣泛應用。固定式海洋平臺的設計理論和建造技術已經發(fā)展成熟,其集鉆井、采油、儲存于一體,已經在實踐中得到很好的應用。近海油氣開采已經日臻成熟,淺海開采已經向深海開采方向發(fā)展,傳統(tǒng)的固定海洋是平臺面臨巨大挑戰(zhàn)。本文對傳統(tǒng)導管架平臺進行重新設計和優(yōu)化,使其能夠適應更惡劣的海洋環(huán)境。本設計平臺是集抗震、減震、吸震多種振動控制于一體的新型海洋平臺。通過對傳統(tǒng)導管架海洋平臺的重新設計和優(yōu)化,利用矩形框架構造理論,構建出巨型導管架海洋平臺。將傳統(tǒng)的導管架立柱的直徑增大,形成巨型柱,將平臺的橫撐和斜撐重新布置,形成了巨型梁。重新布置巨型柱和巨型梁的位置和角度,形成更加穩(wěn)固的空間桁架結構,即巨型平臺的框架結構。最外層立柱角度取8°立柱均勻分布,巨型梁的是三層分布,分別在海底以上15m、50m和100.4m處,三道巨型梁的層高分別是20m、20m和7m。各立柱用型鋼連接,主梁型號為,平臺向外延伸部分采用的型鋼的型號為。巨型框架結構載荷均勻分布,形成的平臺更加穩(wěn)固可靠。針對海洋環(huán)境中各種惡劣的自然載荷,本設計多傳統(tǒng)的TMD系統(tǒng)進行了擴展,平臺上的設備、裝置甚至各種結構可以與彈簧和阻尼器相連,形成新的結構ETMD系統(tǒng),更有效地吸收和消耗載荷產生的震動,實現(xiàn)對振動的有效控制。為了克服單一ETMD系統(tǒng)只能控制單一頻率的弱點,采用多個不同頻率的TMD擴展其控制的頻帶寬的,使其能控制一定頻率范圍內的振動。構造的這多個ETMD系統(tǒng)組成了新型的METMD系統(tǒng)。經研究發(fā)現(xiàn)ETMD系統(tǒng)的個數(shù)是5個時,已經達到了較好的振動控制效果。其在不增加海洋平臺自重的情況下達到了更好的振動控制效果。綜合各方面的優(yōu)化,本文的固定式海洋平臺能很好的控制各種載荷引起的振動,能更好的適應目前的環(huán)境,平臺更加穩(wěn)固,布置合理,經濟實用。參考文獻[1]趙東.組合抗震海洋平臺振動控制研究:[博士學位論文].濟南:山東大學.2002[2]徐興平.海洋石油工程概論[M].東營:中國石油大學出版社,2007.7[3]海洋石油工程設計指南編委會.海洋石油工程平臺結構設計[M].第4冊.北京:石油工業(yè)出版社,2009.[4]劉濤.海上石油平臺結構設計淺議[J].山西建筑.2010.36(22).90-91[5]李平政.世界深水石油勘探開發(fā)概況及初步認識[J].中國海洋平臺.2007.22(4).1-6[6]謝彬,張愛霞,段夢蘭.中國南海深水油氣田開發(fā)工程模式及平臺選型[J].石油學報.2007.28(1).115-118[7]趙英年.海洋石油生產平臺平面布置設計原則[J].中國海上油氣(工程).1994.6(1).1-8[8]陳軍.海洋石油平臺模型導管架異面直線相關參數(shù)的計算[J].中國海上油氣.2004.16(3).203-205[9]陸建輝,彭臨慧,李華軍.海洋石油平臺TMD振動控制及參數(shù)優(yōu)化[J].青島海洋大學學報.1999.29(4).733-738[10]馮永川.海洋油田開發(fā)建設工程的優(yōu)化布局[J].石油工程建設.2000.3.10-15[11]向守安.再論平行工程與海洋平臺的設計和建造[J].中國海上油氣(工程).2002.14(2).47-50[12]金書成,楊炎華.冰載荷對導管架海洋平臺的作用研究[J].中國海洋平臺.2010.25(5).15-19[13]陽連豐,易建英,苗雙喜.淺析海洋石油平臺組塊機械專業(yè)的加工設計[J].中國修船.2008.21.45-47[14]安國亭.海洋石油開發(fā)工藝與設備[M].天津:天津大學出版社,2001[15]方華燦.海洋石油鉆采裝備與結構[M].北京:石油工業(yè)出版社.1990[16]中國國家海洋局海洋科普網.http://[17]Bucknell,J.R.,MSL.TheDevelopmentofaRecommendedPracticeforStructuralIntegrityManagement(SIM)ofFixedOffshorePlatforms[J].OTC18332[18]ChevronTexacoandJ.Bucknell.AnUpdateonAPIRP2ASection17fortheAssessmentofExistingPlatforms[J].OTC16820基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC(8)05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正(STR)調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用\t"_

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