[发明专利]运动约束下的FPSO上部模块连接结构及疲劳控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种浮式生产储油卸油装置上部模块连接结构及其疲劳控制方法,尤其涉及运动约束下的浮式生产储油卸油装置上部模块连接结构及其疲劳控制方法。

背景技术

浮式生产储油卸油装置即FPSO(Floating Production Storage and Offloading)，可对原油进行初步加工并储存，被称为“海上石油工厂”。FPSO是对开采的石油进行油气分离、处理含油污水、动力发电、供热、原油产品的储存和运输，集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性的大型海上石油生产基地。为保证油田连续生产，FPSO在其服役期间不能进坞维修，FPSO在全部服役寿命期内,不间断地受到海浪作用且维修难度大，因此，对结构的强度以及疲劳控制提出了较为严格的要求，特别对于甲板上部的附加构件如模块支腿根部与甲板连接处等可能出现疲劳热点的地方。我国的FPSO技术还处于起步阶段，FPSO上部模块制造与整体结构的强度设计还有很大的提升空间。因此关于“FPSO上部模块连接新结构及其疲劳控制技术”的研究对我国FPSO技术的进步与发展具有重大的意义。

申请号：201420689659.8,发明名称为“船体的FPSO的模块支撑装置”的中国专利公开了船体的FPSO模块的支撑装置，包括固设于甲板上的若干模块支墩，所述模块支墩上设有模块支墩面板，用于支撑所述船体的FPSO模块的若干支撑腿，所述支撑腿靠近船体一侧的为固定支撑腿，所述模块支墩靠近船体一侧的为固定模块支墩，所述固定支撑腿固设于所述固定模块支墩，所述支撑腿靠近船体另一侧的为滑动支撑腿，所述模块支墩靠近船体另一侧的为滑动模块支墩，所述滑动支撑腿滑动设置于所述滑动模块支墩。该连接结构采用把多个支腿中的部分支腿直接焊接在船体上，部分支腿不焊接只接触的方式来起到固定及缓冲作用。这种结构缓冲效果不明显，连接强度弱，抗疲劳性不足，在波浪的高周期性作用下，连接处容易发生疲劳裂痕，上部模块发生变形或撕裂等现象。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使FPSO上部模块连接点强度更高、抗疲劳性更强并且安全性更好的运动约束下的FPSO上部模块连接结构及疲劳控制方法。

本发明的运动约束下FPSO上部模块连接结构，包括多个中空的矩形下部支腿，每一个所述的下部支腿焊接在船体的主甲板上，在每一个所述的下部支腿的空腔底壁上设置有多片蝶形弹簧，所述的多片蝶形弹簧与所述的下部支腿的空腔间隙配合，多个中空的矩形上部支腿分别一一对应的插在下部支腿的空腔内并且上部支腿的底壁支撑在蝶形弹簧上，所述的上部支腿与所述的下部支腿的空腔间隙配合，在所述的下部支腿的上口处的四周向外侧延伸设置有耳板，上部防滑出挡板底部与耳板卡装设置并且上部防滑出挡板顶部与上部支腿顶壁焊接固定，每一个所述的上部支腿的顶壁与浮式生产储油卸油装置上部模块焊接固定。在位于船体两侧的每一个上部防滑出挡板上分别安装有位移传感器，所述的位移传感器底部安装有磁铁，每一个位移传感器与上部防滑出挡板通过磁铁吸附固定。

本发明的运动约束下FPSO上部模块连接结构的疲劳控制方法，包括以下步骤：

步骤一、任意选取一段时间作为实验取值时间，在此期间，将所测船上的风速仪所测风速值、所测船上的浪高测量系统所测浪高值以及所测船上的水尺计重经过换算得到的所测船体载重值输出给控制系统，并且当在载荷激励下，安装在上部模块连接结构的下部支腿中的空腔底内的蝶形弹簧发生形变，使得上下支腿产生垂直方向的运动，通过安装在船体两侧的每一个上部模块连接结构的上部防滑出挡板上的位移传感器检测上下支腿上下移动的位移值，从而得到上部模块连接结构的上下移动的位移值，各位移传感器然后将采集的上部模块连接结构的上下移动的位移值输出给控制系统；选取在7级风以下、浪高4米以下或者船的装卸重量在载重量的80％以下之一的情况下，位移传感器采集到的上部模块连接结构位移变化的最大值，设置为上部模块连接结构最大位移阀值；

步骤二、控制系统读取所测船上的风速仪所测风速值、所测船上的浪高测量系统所测浪高值和通过所测船上的水尺计重经过换算得到的所测船体载重值以及通过位移传感器采集到的上部模块连接结构位移数值变化数据，绘制成位移-时间变化图，并将风力不小于7级、浪高不低于4米或者船的装卸重量不低于载重量的80％之一的情况下，上部模块连接结构超过最大位移阀值的时间提取出来并进行累计，当控制系统测得超过阀值的累计时间超过500小时，则对上部模块连接结构进行无损探伤检查，当上部模块连接结构最大的裂纹长度达到临界裂纹长度值的50％，进行维护处理。