[发明专利]一种海上高耸塔器的混凝土柱式摇摆试验装置

说明书

本发明公开了一种海上高耸塔器的混凝土柱式摇摆试验装置，旨在提供一种能降低塔器摇摆时的惯性力矩，提高安全性的装置。包括塔器、摇摆机构和防护支撑机构。防护支撑机构包括由三根立柱及多根横梁连接而成的正三棱柱型钢结构框架、防护支撑塔箍及柔性支撑连接单元；每根立柱的下端分别垂直安装于混凝土柱上端面，三根混凝土柱与正三棱柱型钢结构框架组成正三棱柱型支撑结构。摇摆机构包括摇摆塔箍、十字铰平台、十字铰、底座及摇摆驱动单元。摇摆驱动单元的伸缩动作与十字铰的转动动作协同作用使塔器产生横摇、纵摇的二自由度运动。该装置中采用混凝土柱的设置使得摇摆驱动机构的水平高度增加，塔器摇摆时的惯性力矩得到降低，使用安全可靠。

技术领域

本发明涉及海上石油及天然气开采技术领域和运动模拟技术领域，更具体地为浮式生产储卸装置上高耸式反应塔器的摇摆试验装置。

背景技术

随着能源技术的不断进步，海上油气田得到不断的开发利用。浮式生产储卸装置是目前集天然气预处理、液化、储存、装卸及外输为一体的海上油气田开发装置。由于从海底开采出的油气中大多含有二氧化碳、硫化氢等酸性气体，该酸性气体的存在会导致储运管道腐蚀、燃气热值降低、生成水合物等问题，因此，需在预处理环节对天然气进行脱酸处理。根据脱酸工艺要求，用于吸收酸气和吸收剂氧化再生的主要设备一般为细长型的高耸塔器结构。然而，与传统陆上工厂不同，浮式生产储卸装置在风、浪、流等环境因素影响下会产生一定的响应运动，其中，船舶横摇、纵摇运动对塔器的反应性能影响明显。因此，需对浮式生产储卸装置反应塔器在横摇、纵摇运动条件下的各层介质分离效果进行试验研究。

此类试验研究多为模型试验，但模型与实际塔器试验相比，其结果必然存在一定偏差。目前的摇摆装置由上下平台和驱动装置组成，对于高耸塔器的摇摆来说，塔器重心过高，塔器重心与驱动装置不在同一平面内，导致惯性力矩增大，对驱动装置的扭矩要求也随之增大，这将大幅提高摇摆装置的设备与建造成本，同时，重心过高也将使塔器摇摆时的安全性难以保证。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的由于塔器重心过高导致摇摆装置的扭矩大、安全性不足的技术缺陷，而提供一种能够降低塔器摇摆时的惯性力矩，提高安全性的海上高耸塔器的混凝土柱式摇摆试验装置。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种海上高耸塔器的混凝土柱式摇摆试验装置，包括塔器、摇摆机构和防护支撑机构；所述防护支撑机构包括由三根立柱及多根横梁连接而成的正三棱柱型钢结构框架、防护支撑塔箍及柔性支撑连接单元；所述柔性支撑连接单元由三个阻尼器组成；所述防护支撑塔箍紧箍于所述塔器的外壁上，每个所述阻尼器的一端与所述防护支撑塔箍固定连接，三个所述阻尼器的连接点位于所述防护支撑塔箍内接正三角形的三个角点，每个所述阻尼器的另一端分别固定于相对应的组成正三角形的三根所述横梁上，三个所述阻尼器、所述防护支撑塔箍及相对应的所述横梁位于同一平面内；每根所述立柱的下端分别垂直安装于混凝土柱上端面，三根所述混凝土柱与所述正三棱柱型钢结构框架组成正三棱柱型支撑结构；所述摇摆机构包括摇摆塔箍、十字铰平台、十字铰、底座及摇摆驱动单元，所述摇摆驱动单元由三个摇摆执行器组成，所述摇摆执行器为直线伸缩式执行器；所述塔器固定安装于所述十字铰平台上，所述十字铰平台与所述底座之间安装有所述十字铰；所述摇摆塔箍紧箍于所述塔器外壁上，每个所述摇摆执行器的一端与所述摇摆塔箍铰接，另一端与相对应的所述混凝土柱铰接，所述摇摆执行器、所述摇摆塔箍与所述塔器的重心在同一平面上；所述摇摆执行器的伸缩动作与所述十字铰的转动动作协同作用使塔器产生横摇、纵摇的二自由度运动。

所述混凝土柱为直角梯形体。

所述摇摆执行器由驱动缸及伸缩杆组成；所述摇摆执行器的驱动缸与所述混凝土柱铰接，所述摇摆执行器的伸缩杆与所述摇摆塔箍铰接。

所述底座的纵截面及横截面均为梯形。

所述横梁与立柱均为方型空心管结构，且通过连接件连接成一体。