某新型补偿器在WHR高温管道中的应用

管道在高温情况下由于热胀、冷缩、端点位移载荷作用产生的二次应力是管道破坏的主要原因。合理设计管道走向、增加管道补偿器来增加管道柔性是降低管道二次应力的最有效途径。以WHR高温管道为例,在CAESAR Ⅱ软件中建立有限元模型,分析了新型补偿器对管道二次应力的影响。研究发现,在高温管道里,新型补偿器可以大大提高管道自然补偿的能力,增加管道柔性,降低管道二次应力。     

大型LNG船玻璃钢压载水管道应力校核方法

玻璃钢管作为大型液化天然气(LNG)船压载水管道,在其应用过程中易出现部分管道破裂以及管道支架损坏的问题,针对该问题,以某大型LNG船为例,采用管道应力分析软件CAESARII建立压载水系统玻璃钢管道有限元模型。根据实际建造营运方式,考虑船舶运动加速度、船体变形、温度和压力等载荷,确定能覆盖所有建造运营条件的载荷工况。采用ISO 14692标准作为大型LNG船玻璃钢压载水管应力校核设计的标准,分析压载水管道的应力水平以及作用在管道支架上的负荷,对应力超标处的管道进行优化布置,对承受大负荷的管道支架进行结构加强设计。实船应用结果表明,该方法的应用效果良好,可推广到其他类型船舶的玻璃钢压载水管道系统的设计中。     

某深水通用型FPSO消防水管路系统支架整体强度分析

目前在工程问题中，对于管道支架强度的计算往往仅考虑单支架强度而忽略相邻支架整体强度。以某深水通用型浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading，FPSO）消防水管路系统部分管道为研究对象，采用CAESARⅡ管道应力分析软件提取管道支架荷载数据，分别对单支架受力的应力与变形情况和相邻支架整体受力的应力与变形情况进行计算与分析。在不同算例中，支架最大应力与变形同受力情况相关，但在相邻支架整体受力下，支架最大应力与变形均显著降低。结果表明，单支架强度的传统计算方式偏于保守。在实际工程中对于管道支架强度分析应综合考虑相邻支架整体强度。     

船用LNG储罐与管道应力计算

船用LNG储罐和管道因传输特殊性质的LNG介质,储罐和管道必须满足相关的强度要求。因此,对储罐和管道应力计算十分必要。储罐的外罐体直接与管道相连接,外罐在管道接口处的变形,对LNG管道应力值和分布有很大影响。文本运用有限元方法,对某型船用LNG储罐和管道分别进行建模分析,将外罐体管道接口处的应变作为管道位移载荷,对管道一次应力和二次应力校核,探索船用LNG储罐和管道应力分析方法,为储罐和管道设计提供理论依据。     

通用型FPSO压载水管路系统应力分析及优化

通用型FPSO管路系统的复杂性和紧凑性相比传统FPSO有显著提升,作业负荷更大,油气泄漏和火灾风险更高,因而对整个管路系统的安全性以及支架的优化上有更高要求。本文将传统的输入附加位移D模拟船体变形变为温度T中热膨胀系数的叠加来表现,给出工况设置方法,综合考虑各种环境条件研究其对管道应力以及位移的影响,对通用型FPSO玻璃钢压载水管道进行一次、二次应力及水锤载荷计算,验证压载水管路设计的合理性,并对不合理部分给出优化方案,提高管路系统的安全性,为通用型FPSO管路系统工程设计提供技术借鉴。     

舰艇管路系统抗冲击设计及性能分析

针对舰艇管路系统传统抗冲击元器件的缺陷与不足,设计了新型的抗冲击元器件,从结构上改进了普通元器件的约束方式,利用新型材料和新型弹性元件增强了抗冲击效果。同时对舰艇管路系统进行抗冲击性能分析,结果表明新型抗冲击元器件对管路起到正常的约束和固定作用,在冲击载荷作用下,能够增强管路横向、垂向的抗冲击性能,有效降低套管及其约束管路处的应力,保护管路系统因局部应力过大而出现破损,可及时限制管路产生大的位移,保护管路不至于有较大的变形,具有较强的经济性和适用性。     

舰艇管路系统抗冲击设计及性能分析

针对舰艇管路系统传统抗冲击元器件的缺陷与不足,设计了新型的抗冲击元器件,从结构上改进了普通元器件的约束方式,利用新型材料和新型弹性元件增强了抗冲击效果.同时对舰艇管路系统进行抗冲击性能分析,结果表明新型抗冲击元器件对管路起到正常的约束和固定作用,在冲击载荷作用下,能够增强管路横向、垂向的抗冲击性能,有效降低套管及其约束管路处的应力,保护管路系统因局部应力过大而出现破损,可及时限制管路产生大的位移,保护管路不至于有较大的变形,具有较强的经济性和适用性.     

基于四端参数法的管路支架隔振性能研究

管路支架是管道与船体之间振动能量交互传递的通道,从隔振的角度可以把它看成是一种特殊的隔振器。利用四端参数法建立管路支架隔振系统的振动传递力学模型,推导管路支架的力和位移的传递率。在此基础上,分析管路支架的刚度、阻尼、管道弹性以及基础弹性等因素对力传递率和位移传递率的影响,并通过仿真计算验证了理论求解的相关结论。分析结果表明,管路支架的刚度是影响其隔振性能的主要因素,同时管道和基础的弹性也会产生一定的影响。     

非粘接内波纹柔性管道多轴疲劳分析研究

针对无码头浮式传输系统中的非粘接内波纹柔性管道结构多轴疲劳问题，构建了随机载荷作用下的多轴疲劳分析方法，将管道水动力载荷与应力张量计算结果匹配叠加获得应力变化时程，基于临界平面法计算多轴疲劳寿命。以无码头浮式传输系统在某海域的应用为例，对比讨论了多轴与传统单轴疲劳分析方法，揭示多轴疲劳分析方法在解决非粘接内波纹柔性管道疲劳问题中的机理和优势。相比于传统单轴疲劳分析中不同载荷形式下的最大应力值叠加的基本假设，论文构建的多轴疲劳分析方法采用遍历疲劳热点区域所有单元节点的方式对其应力张量进行组合叠加，提高了最小疲劳寿命值及其环向位置计算的准确性，可为解决复杂海洋管道结构的多轴疲劳问题提供参考。     

基于ANSYS的输流管道流固耦合特性分析

应用有限元分析软件ANSYS对输流管道在不同约束条件下进行流固耦合动力学模拟计算和模态分析,得到输流管道在不同约束方式下管壁特征点径向位移、应力与固支点反作用力历程图、固有频率及振型,计算结果对优化管道系统和维护管道系统运行有一定的指导意义。     

Stress analysis of the subsea dynamic riser baseprocess piping

Thesubsea dynamic riser base （SDRB） is an important piece of equipment for the floating production platform mooring system.One end is connected to the rigid pipeline, carrying a rigid pipeline thermal expansion load and the other end is connected to a flexible riser, carrying the dynamic load of the flexible riser, so its function is a transition connection between the flexible riser and the rigid pipeline which fixes the flexible riser on the seabed. On the other hand. as a typical subsea product, the design will satisfythe requirements of the standards for subsea products. By studying the stress analysisphilosophy of the topside piping and subsea pipeline, a physical model and procedure for piping stress analysis of the SDRB have been established.The conditions of the adverse design load have been considered, and a combination of the static load from the rigid pipeline and the dynamic load flexibility has also been optimized. And a comparative analysis between the AMSE, DNV and API standards for piping stress with the checking rules has been done.Because theSDRB belongs to the subsea pipeline terminal product, the use of DNV standards to check its process piping stress is recommended. Finally, the process piping stress of the SDRB has been calculated, and the results show that the jacket pipe and the carrier pipe stress of the SDRB process piping satisfy the DNV standards as a whole.The bulkhead cannot be accurately simulated by the AutoPIPE software which uses the FEA software ANSYS inthe detailed analysis, but the checking results will still meet the requirements of the DNV standards.     

浅析如何降低机舱排烟管路热应力

考虑船舶机舱排烟管路上,部分设备对管路的热应力限制比较高,为降低管路设备的热应力,结合案例讨论通过优化排烟管路布置、优化膨胀节设计的方法,降低作用在设备上的管路热应力,达到保护设备的目的。     

相继增压系统对改善船用直列八缸发动机性能的试验研究

随着大型柴油发动机经济性和排放要求的不断提升,以及对发动机稳态、瞬态特性要求的不断提高,传统的涡轮增压系统已无法满足船用发动机全工况性能的要求。为了提高产品竞争力和适配性,针对某8缸直列船用柴油发动机开发了带有定压排气管的相继增压系统,并进行了发动机台架试验研究。结果表明：发动机中、低转速时,相继增压系统使发动机比油耗可以下降5%-10%,排气温度降低30%-45%,烟度下降55%-60%；最大扭矩可以提升15.1%-36.4%；发动机最大扭矩转速工况突加突卸响应性提升约28%-29%；相继增压系统中定压排气管的设计使得发动机高工况性能也有所提升,从而实现发动机全工况性能的提升。     

舰船蒸汽管路的柔性设计分析

舰船蒸汽管路在工作中受力复杂,为了避免应力破坏需要进行柔性设计。本文按照柔性设计的方法和原则,建立舰船典型蒸汽管路模型,分别进行刚性设计和柔性设计状态下的管点合位移、合力及合力矩仿真。分析结果表明:蒸汽管路的柔性设计减少刚性设计管点受力最大值,但没有改变管点的受力趋势,支撑点附近的合力依然较支撑点中部位置管点大;柔性设计为蒸汽管路提供了更大的位移补偿,能够有效降低管路管点,特别是支撑点附近的合力矩。分析结果对舰船蒸汽管路设计时的布置和固定具有一定的指导意义。     

管路系统结构及其参数对冲击响应的影响分析

对管路系统进行了冲击响应的仿真及试验分析,得到了管路系统弹性吊架、间隙、弹性支撑三种管路系统结构及其参数对冲击响应的影响情况.结果表明:集中质量点处的最大冲击加速度值在管路系统配置了弹性吊架后有所减小,配置间隙后有所增大,弯管处的应变最大值则反之.在较小范围改变吊架刚度及间隙大小对两者的影响均不大,但两者在管路系统配置了弹性支撑后均有所减小,且均衡支撑将使应变最大值的减小更为明显.研究结果为舰艇管路系统结构抗冲击防护提供了支持.     

LNG管道冷应力数值模拟

在LNG船舶设计建造中,用于运输、装卸的液化低温管道需承受-160~+80℃的温差变化,在这个过程中极易对船舶的管道造成应力损伤,因此有必要对LNG船舶管道进行应力分析。文章基于CFD建立T型三通管管道模型,利用FLUENT软件进行数值模拟,从不同支管管径和不同预冷速度2个角度,研究支管管径、进口流速对三通管内压力场、以及应力对管壁总变形的影响。结果表明,三通管道预冷过程中产生的位移即总变形较大区域集中在主管与支管交汇的中心,即约主管高的1/2处,其中支管管径与支管流速变化时,其最大值也会相应增大或者减小。     

J型铺设系统施工工艺研究

J型铺设法被认为是最适用于深水和超深水管线铺设的方法。文中针对16 000 t深水半潜式起重铺管平台所采用的铺管形式及J型铺设系统的结构布置特点,将J型铺设工艺分为管线初始铺设、正常J型铺设周期和管线终止铺设三个部分。管线初始铺设包括初始准备、管线初始端PLET的安装及连接PLET与起始桩;正常铺设周期是指在平台甲板上进行管线装载开始直至管线从J型塔下放入水的一系列工艺流程;管线终止铺设包括收弃管作业过程。系统研究各部分的工艺流程,提出了适合目标平台所配备的J型铺设系统的铺管程序,为今后J型铺设系统的研究及实际铺设工程作业提供参考。     

海水管路破损原因分析及防治措施

紫铜管广泛应用于船舶供水海水管路中。通过Ansys流场仿真分析和金相分析,对船舶供水管路弯管处破损原因进行研究。结果表明,在一定范围内启闭阀门时间对弯管处应力和应变影响不大,弯管处存在流速过大现象,存在明显的冲刷腐蚀;通过改进铜管制造工艺、建立管线运行制度控制管路压力冲击、增大管路通径和弯曲半径减小管路冲刷腐蚀都能有效的抑制管路破损。     

Efficient methods to mitigate SCR-induced walking of short subsea flowlines

Steel catenary riser is a long-established option for subsea projects in deep-water regions. Sustained pulling force of steel catenary risers on subsea flowlines in combination with cyclic thermal load throughout the system lifetime may lead to progressive global axial displacement of subsea pipelines which has been termed as ‘walking’. One of the challenges in the deep-water industry is long-term walking of subsea flowlines in a cumulative manner. Common practice methods for walking mitigation are quite expensive operations. State-of-the-art mitigation strategies are proposed in the paper by means of modifying pipe pieces before the installation operation. Bowed pipe pieces and miter joints are two recommended approaches for walking mitigation. The presented mitigation strategies are relatively cost-effective solutions for the pipe-walking challenge and they are able to considerably cease the potential cyclic walking. Comprehensive FE analyses in ABAQUS software are performed to evaluate the proposed deformed pipelines response subject to two loading conditions. Through-life integrity of the suggested pre-deformed pipeline is assessed in terms of effective axial force, local buckles and excessive axial strains. A comparison of the presented method with conventional techniques shows the effectiveness of the proposed configuration. The proposed methods can significantly reduce effective axial force throughout the subsea pipeline by means of artificially introduced deformations. The cumulative walking of the presented method is practically zero. In addition, the influence of combined triggering mechanisms to the walking phenomenon is assessed when the pipeline is located on a sloping seabed and it is subject to non-uniform thermal loads. A parametric study is performed to improve confidence in design and provide a reasonably practical technique with an optimal shape.