[发明专利]一种模拟极端海况下FPSO上部模块模型试验方法

说明书

本发明涉及一种模拟极端海况下FPSO上部模块模型试验方法，它主要由FPSO上部模块整体模型、电动六自由度平台、控制系统操作台、测试系统工作台、运动监测平台、支撑平台、防护栅栏、电阻式应变片、加速度传感器、静态应变、动态信号测试分析系统和计算机软件系统组成；所述电阻式应变片和加速度传感器布置在FPSO上部模块模型关键部位，所述静态应变测试分析系统和动态信号测试分析系统分别于连接电阻式应变片和加速度传感器连接，所述计算机安装静态应变、动态信号测试分析系统软件，连接静态应变测试分析系统和动态信号测试分析系统，采集和处理测试数据，本发明FPSO上部模块整体动态力学试验方法适用范围广，高效率低成本，试验精度较高。

技术领域

本发明涉及一种模拟极端海况下FPSO上部模块模型试验方法，属于海洋平台试验技术领域。

背景技术

浮式生产储油卸油系统(FPSO)是油气生产、储存及外输于一体模块化高度集成的高端海洋工程装备，被称为“海上石油工厂”，与其他形式石油生产平台相比，FPSO具有抗风浪能力强，适应水深范围广，储/卸油能力大，以及可转移、重复使用的优点。

随着海上油气需求的增加，海洋油气勘探开发朝向深海、超深海海域和边际油田发展，FPSO长期系泊定位于海上油田，要求能够抵御各种复杂、恶劣的海况。上部模块作为FPSO关键核心技术装备，其中模块支墩是FPSO上部模块与主甲板的关键支撑连接结构，不仅承受上部模块巨大的重力，还承受着变化的风、浪、流和液货等载荷作用引起的巨大惯性力，一旦模块支墩结构发生失效破坏，将导致FPSO上部模块整体倾覆，严重威胁海上油气生产安全。

目前，在海洋工程模型试验中，为了测试FPSO上部模块在极端海况条件下的动态力学规律，仅开展理论分析和有限元仿真分析研究，所掌握的结果和结论依据不够充分，需要与试验结果相互验证，若是现场试验影响生产安全，试验周期长、成本较高，试验海况条件受限制，为FPSO上部模块设计、建造、安装提供指导意见不够完善。

根据海洋环境分析，设计了本试验平台满足模拟极端海况条件下FPSO运动响应规律，同时减小了外界干扰、降低了振动和噪声影响、提高了安全稳定性，从而达到减小试验误差效果；设计制作了试验模型结构形式符合工程实际，满足局部与整体多方面研究，可研性较强；调节FPSO上部模块工况条件，设置输入极端海况参数条件，开展空载、半载和满载工况条件下不同极端海况升沉、纵摇、横摇和复合运动条件下的FPSO上部模块模型试验，该方法能够模拟FPSO上部模块极端海况和工况条件，测试数据精度较高，满足试验要求和目的。据此提出的FPSO上部模块模型试验方法主要用于海洋工程FPSO上部模块整体结构动态力学分析研究。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有存在的上述缺点，而提供一种模拟极端海况下FPSO上部模块模型试验方法。

为实现其目的，本发明所采用的技术方案是：

一种模拟极端海况下FPSO上部模块模型试验方法，所述试验装置是由FPSO上部模块整体模型、电动六自由度平台、控制系统操作台、测试系统工作台、运动监控平台、支撑平台和防护栅栏组成，所述FPSO上部模块整体模型，由甲板、模块支墩、模块甲板、管线及动静设备构成，其中蝶阀和截止阀截流连接容器出口为了截流和排放介质，其中封头法兰与容器入口螺栓连接是防止运动过程中介质晃荡飞溅，所述电阻式应变片和加速度传感器布置在FPSO上部模块整体模型关键部位，所述静态应变测试分析系统和动态信号测试分析系统分别于连接电阻式应变片和加速度传感器连接，所述计算机安装静态应变、动态信号测试分析系统软件，连接静态应变测试分析系统和动态信号测试分析系统，采集和处理测试数据，所述FPSO上部模块整动态力学试验方法包括：

(a)设计制作缩尺比为1:10的FPSO上部模块试验模型；

(b)将试验模型安装在六自由度平台，模型与方钢矩形平台螺栓连接固定；