TLP平臺(tái)立管直動(dòng)式張緊器的設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、隨著我國(guó)油氣鉆采向深水領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)深水油田生產(chǎn)裝備與技術(shù)的需求越來越高。然而我國(guó)深水開發(fā)設(shè)備的配套研究才剛剛起步，與國(guó)外存在較大差距這已成為制約我國(guó)走向深海，發(fā)展海洋強(qiáng)國(guó)的因素之一。本課題來源于工業(yè)和信息化海洋工程裝備科研項(xiàng)目——張力腿平臺(tái)關(guān)鍵連接結(jié)構(gòu)技術(shù)研究——頂部張緊器關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究。項(xiàng)目研究旨在縮短國(guó)內(nèi)張緊器技術(shù)差距，為深水油田生產(chǎn)裝備張力腿平臺(tái)( Tension Leg Platform,簡(jiǎn)稱TLP)的自主研發(fā)作技術(shù)

2、儲(chǔ)備。
　　本論文綜述了國(guó)內(nèi)外立管張緊器發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了不同形式張緊器性能特點(diǎn)與作業(yè)能力，并對(duì)張力腿平臺(tái)的特點(diǎn)及立管系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述。
　　論文首先研究了TLP平臺(tái)立管直動(dòng)式張緊器的總體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)直動(dòng)式張緊器的作業(yè)特點(diǎn)指出了設(shè)計(jì)張緊器系統(tǒng)時(shí)關(guān)鍵要素，由功能要求確定直動(dòng)式張緊器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，液氣壓張緊原理以及結(jié)構(gòu)布局方案，并對(duì)工作原理進(jìn)行詳細(xì)的分析。
　　基于立管的管柱力學(xué)和彈性力學(xué)原理，并結(jié)合立管在海水中內(nèi)、外壓作用

3、下的受力分析，得出了TLP平臺(tái)立管頂張力的計(jì)算方法，并根據(jù)計(jì)算出的頂張力的大小以及張緊器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)張緊液壓缸進(jìn)行了單獨(dú)設(shè)計(jì)，根據(jù)直動(dòng)式張緊器工作特點(diǎn)對(duì)張緊環(huán)、對(duì)中裝置、連接件以及防反沖控制進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　本文完成了立管直動(dòng)式張緊器的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析。首先通過 SESAM軟件對(duì)TLP平臺(tái)進(jìn)行了建模仿真，得出了 TLP平臺(tái)在實(shí)際海域中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)對(duì)張緊器進(jìn)行了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析，得到了直動(dòng)式張緊器的位置反解，速度

4、反解和加速度反解。利用ADAMS仿真得出了6個(gè)液壓缸長(zhǎng)度、伸縮速率、伸縮加速率以及張緊力隨時(shí)間變化的關(guān)系。
　　通過對(duì)直動(dòng)式張緊器的液氣壓系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，得到了直動(dòng)式張緊器張緊力以及剛度的表達(dá)式。由 AMESim軟件選擇了合適的子模型對(duì)直動(dòng)式張緊器液氣壓系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果與數(shù)學(xué)模型得到的結(jié)果相似，整體張緊器類似一個(gè)氣體彈簧，適當(dāng)改變系統(tǒng)參數(shù)可以提高張緊器的張緊穩(wěn)定性。該分析為以后直動(dòng)式張緊器優(yōu)化設(shè)計(jì)和液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提