管道系统应力分析在冰区海洋平台上应用.pdfVIP

第4期 ．．43．． 管道系统应力分析在冰区海洋平台上的应用 王若思，胡晓明，方新，张亮，沈彬，胡蓉 (海洋石油工程股份有限公司设计公司，天津 300451) [摘 要]本文对JZ2卜1海洋平台所处特殊坏境下冰激平台的管道应力分析进行了详细介绍，依据相应标准、规范和分析结 果提 出了控制振动 的措施 。 [关键词]海洋平台；管道应力分析；冰激振动；冰力函数 管道设计 的 内容可概括为 ：依照工艺流程 (2)管道动力模型分析，包括管道系统的模 的指示，利用管道、管件将采油平台上的各个设 型建立，管道动力特性分析。 备连接起来，以满足其工艺要求及实现其经济价 (3)平台甲板冰振响应分析，包括建立平台 值 。管道设计过程 中，在满足工艺流程要求的同 导管架的力学模型，确定平台的动冰力模型，对 时，还应使管道 的设计 既经济合理又安全可靠 。 平 台甲板冰振响应分析。 管道应力分析是实现这一 目标的重要辅助手段和 (4)管道流体振动分析 ，主要包括振源分 方法。 析 ，对各种设备泄放的不稳定流 引起 的管道振动 1管道应力分析 进行分析。 1．1应力分析的内容 对于冰区海洋平台上部天然气管道而言，动 管道应力分析可分为静力分析和动力分析两 力分析尤为重要 。其 内容主要是对冰激平台与管 部分。静力分析是指在静力荷载 (如：压力、重 内不稳定流 引起 的管道振动进行力学分析 ，以使 力等)的作用下对管道进行力学分析 ；动力分析 管道在动力因素下振动的影响得到有效控制 。 则主要指往复压缩机和往复泵管道的振动分析、 2．2冰区海洋平台上部管道系统失效原因 管道 的地震分析 (如：本文介绍的由冰振引起的 引起平台上部管道系统失效的原因主要包括 管线振动)、水锤和冲击荷载作用下管道的振动 静力和动力两方面 。在冰区，海冰对结构的影响 分析， 目的是使振动的影响得到有效控制。 要远远超过其它工况，从而成为渤海海洋平台设 i．2应力分析的方法 计的控制主导因素 。 在传统石油 、石化 、炼焦 、电力等行业管 由于海冰破坏模式主要是挤压破坏 ，冰力 道设计中，一般使用单元法或估算法来计算管道 高周期短，频率变化范围大，规律性差 。其宏观 应力。这种方法人为因素成份多，计算结果精度 表现为结构在按其固有频率振动 中受冰力影响较 差。随着计算机辅助设计技术的发展，国外 自上 大，分析其振动频率，发现在某些条件下会发生 世纪70～80年代开始有定型的软件用于工程设 稳态振动，即结构强烈振动且持续时间较长，频 计 中， 今 已发展为相当成熟的产品系列，如 率非常之高，可 以导致导管架结构及其上部的管 CAESARII、AutoPIPE、ANSYS等 。本文介绍 的 道短时间内出现疲劳裂纹 ，造成低周疲劳，而这 JZ21—1项 目中涉及到的冰振响应分析 ，所用软件为 种破坏模式是工程 中最危险的模式。 ANSYS 通过在平 台上安装压力盒 、拾振器等观测仪 2管道应力分析在实际项 目中的应用