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一种变间距海洋立管抑振装置布置方法

阅读：883发布：2020-05-12

专利汇可以提供一种变间距海洋立管抑振装置布置方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种变间距海洋立管抑振装置布置方法，包括步骤：第一步，根据实际海况、立管固有特性，对立管进行涡激振动疲劳分析，根据分析结果，确定是否需要安装涡激振动的抑制装置；第二步，根据立管的涡激振动疲劳破坏风险水平、振动幅度和拖曳力载荷，将立管划分为疲劳破坏高风险段、低风险段、无风险段和过渡段，然后分别采取不同的预设安装方式来布置抑振装置，最终完成抑振装置的布置工作。本发明通过将立管轴向区域分为疲劳破坏高风险段、低风险段、无风险段和过渡段，在不同疲劳破坏区域采用不同间距来布置抑振装置。该布置方法能够保证抑振装置对涡激振动的抑制效果，大幅度降低立管所受到的拖曳力载荷。，下面是一种变间距海洋立管抑振装置布置方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种变间距海洋立管抑振装置布置方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据实际海况、立管固有特性，对立管进行涡激振动疲劳分析，根据分析结果，确定是否需要安装涡激振动的抑制装置；
第二步，根据立管的涡激振动疲劳破坏风险水平、振动幅度和拖曳力载荷，将立管划分为疲劳破坏高风险段、低风险段、无风险段和过渡段，然后在疲劳破坏高风险段、低风险段、无风险段和过渡段上，分别采取不同的预设安装方式，来布置抑振装置，最终完成抑振装置的布置工作。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步中，立管具有的疲劳破坏高风险段处的抑振装置连续布置，且连续布置上抑振装置的管段长度占立管具有的疲劳破坏高风险段管段长度的100％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步中，立管具有的疲劳破坏低风险段处的抑振装置间断布置，且相邻两个抑振装置的间距为疲劳破坏低风险段立管轴向长度的
0.15～0.2倍，以及间断布置上抑振装置的管段长度占立管具有的疲劳破坏低风险段长度的83％～88％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步中，立管具有的疲劳破坏无风险段处不布置抑振装置。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步中，对于立管具有的疲劳破坏过渡段，当相邻段安装有抑振装置时，则在与该抑振装置间隔预设距离处，又安装有一个抑振装置；
该预设距离，等于0.4～0.5倍的抑振装置长度。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二步中，抑振装置在立管上呈轴对称分布。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，每个抑振装置包括一段立管套筒(14)，嵌套在立管(12)的外表面；
每段立管套筒(14)的外表面，具有三个等间距焊接的扰流片组(6)；
每个扰流片组(6)包括呈螺旋线型分布的多个扰流片(5)；
每个扰流片组(6)中，任意相邻的两个扰流片(5)的间隔距离相等。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，每段立管套筒(14)由形状、大小相同的三个套筒组件(4)，环绕拼接组成；
每个套筒组件(4)的形状为圆弧形；
每个套筒组件(4)上具有一个扰流片组(6)，该扰流片组(6)上的多个扰流片(5)在套筒组件(4)的对角方向上呈螺旋线型分布；
每个立管套筒(14)具有的三个扰流片组(6)的螺旋线型相互平行；
对于在立管具有的疲劳破坏高风险段处连续布置的抑振装置，任意相邻的两段立管套筒(14)上的扰流片组(6)相互衔接，呈旋线型分布。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在每段立管套筒(14)中，每个套筒组件(4)的左右两侧，分别具有轴向卡齿(7)和轴向卡槽(8)；
任意相邻的两个套筒组件(4)的相对一侧，通过轴向卡齿(7)和轴向卡槽(8)相互咬合卡接；
在每段立管套筒(14)中，每个套筒组件(4)的左侧上下两端以及右侧上下两端，分别焊接有一个眼板(9)；
任意相邻的两个套筒组件(4)的眼板(9)对应设置，且通过螺栓(13)固定连接。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，
在每段立管套筒(14)中，每个套筒组件(4)的顶部和底部，分别具有环向卡齿(10)和环向卡槽(11)；
对于任意相邻的两段立管套筒(14)，两段立管套筒(14)相对的一侧，通过环向卡齿(10)和环向卡槽(11)相互咬合卡接；
在每个套筒组件(4)中呈螺旋线型分布的多个扰流片(5)，其中，最上方的扰流片(5)和最下方的扰流片(5)分别位于每个套筒组件(4)的两个对角点；
每个扰流片(5)的形状，为轴对称形状；
每个扰流片(5)的左右两侧具有扰流片侧边(2)，每个扰流片(5)的上下两侧分别具有扰流片顶边(1)和扰流片底边(3)；
其中，扰流片侧边(2)均为内凹弧线，弧线形状为圆、椭圆、抛物线或者双曲线。

说明书全文

一种变间距海洋立管抑振装置布置方法

技术领域

[0001] 本发明涉及海洋立管铺设技术领域，特别是涉及一种变间距海洋立管抑振装置布置方法。

背景技术

[0002] 目前，立管是深海油气开发系统中，用于连接海洋平台和海底井口的连接管道。立管除了上下端有连接固定外，其余部分没有任何固定和支撑。因而，当海流流经立管表面时，在一定的流速下，立管两侧交替形成漩涡，漩涡脱落会对立管产生一个周期性的可变力，使立管在垂直流向上发生振动。由于旋涡会随着海流流体流动的尾流而脱落，当漩涡脱落频率与立管固有频率接近时，会引起立管强烈共振，形成涡激振动问题，长期处于这种环境下，立管会发生疲劳破坏。为减少涡激振动造成的立管疲劳破坏，延长立管的使用寿命，需要在立管设计时，考虑减轻涡激振动。目前，国际上主要通过改变立管表面形状以及在立管表面附加其他装置，来减少涡的产生，在源头上抑制涡激振动。

[0003] 近年来，对于全向涡激振动抑振装置，具有广泛应用全覆盖的方案或等间距覆盖方案，这些方案的性能冗余、成本较高，安装抑振装置的管段和裸管段临界处的应力集中而导致容易疲劳破坏，并且拖曳力载荷大，存在经济、安全和效率上的问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种变间距海洋立管抑振装置布置方法。

[0005] 为此，本发明提供了一种变间距海洋立管抑振装置布置方法，包括以下步骤：

[0006] 第一步，根据实际海况、立管固有特性，对立管进行涡激振动疲劳分析，根据分析结果，确定是否需要安装涡激振动的抑制装置；

[0007] 第二步，根据立管的涡激振动疲劳破坏风险水平、振动幅度和拖曳力载荷，将立管划分为疲劳破坏高风险段、低风险段、无风险段和过渡段，然后在疲劳破坏高风险段、低风险段、无风险段和过渡段上，分别采取不同的预设安装方式，来布置抑振装置，最终完成抑振装置的布置工作。

[0008] 其中，在第二步中，立管具有的疲劳破坏高风险段处的抑振装置连续布置，且连续布置上抑振装置的管段长度占立管具有的疲劳破坏高风险段管段长度的100％。

[0009] 其中，在第二步中，立管具有的疲劳破坏低风险段处的抑振装置间断布置，且相邻两个抑振装置的间距为疲劳破坏低风险段立管轴向长度的0.15～0.2倍，以及间断布置上抑振装置的管段长度占立管具有的疲劳破坏低风险段长度的83％～88％。

[0010] 其中，在第二步中，立管具有的疲劳破坏无风险段处不布置抑振装置。

[0011] 其中，在第二步中，对于立管具有的疲劳破坏过渡段，当相邻段安装有抑振装置时，则在与该抑振装置间隔预设距离处，又安装有一个抑振装置；

[0012] 该预设距离，等于0.4～0.5倍的抑振装置长度。

[0013] 其中，在第二步中，抑振装置在立管上呈轴对称分布。

[0014] 其中，每个抑振装置包括一段立管套筒，嵌套在立管的外表面；

[0015] 每段立管套筒的外表面，具有三个等间距焊接的扰流片组；

[0016] 每个扰流片组包括呈螺旋线型分布的多个扰流片；

[0017] 每个扰流片组中，任意相邻的两个扰流片的间隔距离相等。

[0018] 其中，每段立管套筒由形状、大小相同的三个套筒组件，环绕拼接组成；

[0019] 每个套筒组件的形状为圆弧形；

[0020] 每个套筒组件上具有一个扰流片组，该扰流片组上的多个扰流片在套筒组件的对角方向上呈螺旋线型分布；

[0021] 每个立管套筒具有的三个扰流片组的螺旋线方向平行；

[0022] 对于在立管具有的疲劳破坏高风险段处连续布置的抑振装置，任意相邻的两段立管套筒上的扰流片组相互衔接，呈旋线型分布。

[0023] 其中，在每段立管套筒中，每个套筒组件的左右两侧，分别具有轴向卡齿和轴向卡槽；

[0024] 任意相邻的两个套筒组件的相对一侧，通过轴向卡齿和轴向卡槽相互咬合卡接。

[0025] 其中，在每段立管套筒中，每个套筒组件的左侧上下两端以及右侧上下两端，分别焊接有一个眼板；

[0026] 任意相邻的两个套筒组件的眼板对应设置，且通过螺栓固定连接。

[0027] 其中，在每段立管套筒中，每个套筒组件的顶部和底部，分别具有环向卡齿和环向卡槽；

[0028] 对于任意相邻的两段立管套筒，两段立管套筒相对的一侧，通过环向卡齿和环向卡槽相互咬合卡接。

[0029] 其中，在每个套筒组件中呈螺旋线型分布的多个扰流片，其中，最上方的扰流片和最下方的扰流片分别位于每个套筒组件的两个对角点。

[0030] 其中，每个扰流片的形状，为轴对称形状；

[0031] 每个扰流片的左右两侧具有扰流片侧边，每个扰流片的上下两侧分别具有扰流片顶边和扰流片底边；

[0032] 其中，扰流片侧边均为内凹弧线，弧线形状为圆、椭圆、抛物线或者双曲线。

[0033] 由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种变间距海洋立管抑振装置布置方法，其通过将立管轴向区域分为疲劳破坏高风险段、低风险段、无风险段和过渡段，在不同疲劳破坏区域采用不同间距来布置抑振装置。该布置方法能够保证抑振装置对涡激振动的抑制效果，大幅度降低立管所受到的拖曳力载荷，具有重大的实践意义。

[0034] 此外，本发明提供的间距海洋立管抑振装置布置方法，适用于所有呈螺旋型等距布置的抑振装置，能够有效消除安装抑振装置的管段和裸管段临界处的应力集中问题，降低因扰流装置安装而造成的应力集中，从而有效避免立管破坏的风险。附图说明

[0035] 图1为本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法的主要流程图；

[0036] 图2为本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法的设计整体流程图；

[0037] 图3为本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法中，在疲劳破坏高风险段的抑振装置布置示意图；

[0038] 图4为本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法中，在疲劳破坏低风险段的抑振装置布置示意图；

[0039] 图5为本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法中，在疲劳破坏过渡段和无风险段的抑振装置布置示意图。

[0040] 图6a为本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法中，抑振装置包括的立管套筒所包括的一个焊接扰流片后的套筒组件的结构示意图；

[0041] 图6b为本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法中，抑振装置包括的立管套筒所包括的一个焊接扰流片后的套筒组件的部分结构侧视图；

[0042] 图7a为本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法中，抑振装置中的扰流片的侧视图；

[0043] 图7b为本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法中，抑振装置中的扰流片的正视图；

[0044] 图7c为本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法中，抑振装置中的扰流片的立体图；

[0045] 图8a是本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法中，抑振装置中的焊接扰流片后的立管套筒的正视图；

[0046] 图8b是沿图8a所示A-A线的剖面图。

[0047] 图中：1、扰流片顶边；2、扰流片侧边；3、扰流片底边；4、套筒组件；5、扰流片；6为扰流片组；7轴向卡齿；8、轴向卡槽；9、眼板；10、环向卡齿；11、环向卡槽；12、立管；13、螺栓；14、立管套筒；20、卡盘。

具体实施方式

[0048] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

[0049] 参见图1至图8，本发明提供了一种变间距海洋立管抑振装置布置方法，适用于安装后呈轴对称分布的抑振装置，其包括以下步骤：

[0050] 第一步，根据实际海况(包含但不限于流速、方向、水深、洋流特性随水深变化特性、海域波浪特性等)、立管固有特性(长径比、阻尼、质量比等)，对立管进行涡激振动(VIV)疲劳分析，根据分析结果，确定是否需要安装涡激振动(VIV)的抑制装置。

[0051] 在第一步中，具体实现上，采用软件数值模拟和模型试验。当软件数值模拟时，采用全管段全水深的数值模拟，输入实际海况下最恶劣的工况，包括水深、最大流速、方向、波浪特性等，以及输入立管固有特性，包括阻尼、质量比等，在软件中对立管进行涡激振动模拟(如ANSYS公司研制的ANSYS软件内的Fluent模块，采用动网格与导入C语言编译的UDF函数来)，若模拟的立管涡放频率与立管固有振动频率接近，则需要安装抑振装置，反之不需要抑振装置。当模型试验时，采用特定缩尺比的柔性立管模型，在循环水槽中进行受迫振动试验，根据相似准则确定实际最恶劣海况下的试验工况，若试验的立管涡激振动最大振幅与立管直径同一量级，则需要安装抑振装置，若立管最大振幅小于立管直径一个量级，则不需要安装抑振装置。

[0052] 第二步中，根据立管的涡激振动疲劳破坏风险水平、振动幅度和拖曳力载荷，将立管划分为疲劳破坏高风险段、低风险段、无风险段和过渡段，然后在疲劳破坏高风险段、低风险段、无风险段和过渡段上，分别采取不同的预设安装方式，来布置抑振装置，最终完成抑振装置的布置工作。按照布置方案，制作小比例刚性立管及套筒模型，在相同试验环境下分别对裸管模型和安装套筒的立管模型进行受迫振动试验，验证该方案对涡激振动的抑制效果。在试验结果基础上进行套筒布置方案的细节优化与最终定型。即完成变间距海洋立管抑振装置的布置设计，投入实际工程应用中。

[0053] 在第二步中，具体实现上。根据模型试验的测试数据，确定立管涡激振动的最大振幅。当区段振幅位于0.68～1.0倍最大振幅范围，划分为疲劳破坏高风险段；当区段振幅位于0.1～0.68倍最大振幅范围，划分为疲劳破坏低风险段；当当区段振幅位于0～0.1倍最大振幅范围，划分为疲劳破坏无风险段；

[0054] 在第二步中，具体实现上，如图2所示，立管具有的疲劳破坏高风险段处的抑振装置连续布置，且连续布置上抑振装置的管段长度占立管具有的疲劳破坏高风险段管段长度的100％。

[0055] 在第二步中，具体实现上，如图3所示，立管具有的疲劳破坏低风险段处的抑振装置间断布置，且相邻两个抑振装置的间距为疲劳破坏低风险段立管轴向长度的0.15～0.2倍，以及间断布置上抑振装置的管段长度占立管具有的疲劳破坏低风险段长度的83％～88％。

[0056] 在第二步中，具体实现上，如图4所示，立管具有的疲劳破坏无风险段处不布置抑振装置。

[0057] 在第二步中，具体实现上，对于立管具有的疲劳破坏过渡段，当相邻段(例如疲劳破坏高风险段、疲劳破坏低风险段或疲劳破坏无风险段)安装有抑振装置时，则在与该抑振装置间隔预设距离处，又安装有一个抑振装置；

[0058] 该预设距离，等于0.4～0.5倍的抑振装置长度。

[0059] 需要说明的是，在本发明中，在第二步中，可以预先制作抑振装置模型或电脑建模，然后利用模型试验和数值模拟，来获取第二步中抑振装置布置所需的具体尺寸参数。

[0060] 在第二步中，具体实现上，抑振装置在立管上呈轴对称分布。

[0061] 在本发明中，在第二步中，需要设计抑振装置的立管套筒、扰流片形状及其布置形式，确保抑振装置安装后呈轴对称分布。

[0062] 在第二步中，具体实现上，安装有抑振装置的立管12与没有安装抑振装置的立管12，通过卡盘20相连接。

[0063] 需要说明的是，在实际工程中，由于海洋洋流深度方向流速不均和立管两端的运动受到约束，立管在涡激振动现象中沿立管长度方向上的振动幅度、疲劳破坏风险以及受到的拖曳力载荷都不相同。为此，本发明在保证立管涡激振动抑制效果的基础上，以特定方式布置抑振装置，充分利用抑振装置性能冗余度，达到降低立管受拖曳力载荷、抑振装置整体成本和有效消除由于布置抑振装置导致的应力集中现象。

[0064] 参见图5至图8所示，每个抑振装置包括一段立管套筒14，嵌套在立管12的外表面；

[0065] 每段立管套筒14的外表面，具有三个等间距焊接的扰流片组6；

[0066] 每个扰流片组6包括呈螺旋线型分布的多个扰流片5；

[0067] 每个扰流片组6中，任意相邻的两个扰流片5的间隔距离相等。

[0068] 在本发明中，每段立管套筒14的长度为立管12外径的3～5倍；

[0069] 立管套筒14的内径与立管12的外径相同，立管套筒14直接嵌套在立管12外表面；

[0070] 立管套筒14的壁厚等于0.1～0.12倍的立管12外径，以确保套筒强度。

[0071] 在本发明中，每段立管套筒14由形状、大小相同的三个套筒组件4，环绕拼接组成；

[0072] 每个套筒组件4的形状为圆弧形；

[0073] 每个套筒组件4上具有一个扰流片组6，该扰流片组6上的多个扰流片5在套筒组件4的对角方向上呈螺旋线型分布；

[0074] 每个立管套筒14具有的三个扰流片组6上的扰流片5的螺旋方向相同；

[0075] 对于在立管具有的疲劳破坏高风险段处连续布置的抑振装置，任意相邻的两段立管套筒14上的扰流片组6相互衔接，呈旋线型分布。也就是说，多段立管套筒14上的扰流片5，是在立管12的外部是呈螺旋线型连续分布。

[0076] 在本发明中，具体实现上，在每段立管套筒14中，每个套筒组件4的左右两侧，分别具有轴向卡齿7和轴向卡槽8；

[0077] 任意相邻的两个套筒组件4的相对一侧，通过轴向卡齿7和轴向卡槽8相互咬合卡接。

[0078] 具体实现上，轴向卡齿7为“几”字形的卡齿。

[0079] 在本发明中，具体实现上，在每段立管套筒14中，每个套筒组件4的左侧上下两端以及右侧上下两端，分别焊接有一个眼板9；

[0080] 任意相邻的两个套筒组件4的眼板9对应设置，且通过螺栓13固定连接。

[0081] 在本发明中，具体实现上，在每段立管套筒14中，每个套筒组件4的顶部和底部，分别具有环向卡齿10和环向卡槽11；

[0082] 对于任意相邻的两段立管套筒14，两段立管套筒14相对的一侧，通过环向卡齿10和环向卡槽11相互咬合卡接。

[0083] 具体实现上，环向卡齿10为“几”字形的卡齿。

[0084] 需要说明的是，对于本发明，相邻的每段立管套筒14通过环向卡齿和环向卡槽咬合。每段立管套筒14由三片大小、形状均相同的套筒组件4，相邻套筒组件4通过轴向卡齿和轴向卡槽咬合；每个套筒组件4上焊有两个眼板9，用于螺栓固定相邻的套筒组件。

[0085] 需要说明的是，如图6所述，每段立管套筒14中，相邻的两个套筒组件4的接缝线，由呈现“几”字形的轴向卡齿7和轴向卡槽8咬合，便于对接套筒组件4。

[0086] 其中，相邻的套筒组件4在对接线(即接缝线)两端点各焊有一个眼板9，供相邻的套筒组件4在轴向卡齿和轴向卡槽咬合后通过螺栓13固定。两段立管套筒14上相邻的套筒组件4的接缝处，采用“几”字形的环向卡齿10和环向卡槽11咬合，从而避免相邻的两段立管套筒14在工作状态下发生相对滑移。

[0087] 具体实现上，每个套筒组件4采用钢材或铝合金材料一次加工成型。

[0088] 在本发明中，具体实现上，参见图7所示，在每个套筒组件4中呈螺旋线型分布的多个扰流片5，其中，最上方的扰流片5和最下方的扰流片5分别位于每个套筒组件4的两个对角点。

[0089] 具体实现上，对于每个扰流片组6包括的呈螺旋线型分布的多个扰流片5，其中，螺旋线型的螺距等于立管12外径的9～15倍；

[0090] 在本发明中，具体实现上，参见图6、图7所示，每个扰流片5的形状，为轴对称形状；

[0091] 每个扰流片5的左右两侧具有扰流片侧边2，每个扰流片5的上下两侧分别具有扰流片顶边1和扰流片底边3；

[0092] 其中，扰流片侧边2均为内凹弧线，弧线形状可以为圆、椭圆、抛物线、双曲线等常见曲线；

[0093] 扰流片底边3的形状为与立管12的外径有相同曲率的圆弧形状，扰流片底边3的长度是立管12外径的0.2～0.28倍；

[0094] 扰流片底边3的厚度是扰流片底边3长度的0.2～0.4倍；

[0095] 扰流片顶边1的长度是扰流片底边3长度的0.4～0.6倍；

[0096] 扰流片顶边1的厚度是扰流片顶边1长度的0.2～0.4倍；

[0097] 扰流片5的高度为立管12外径的0.2～0.26倍。

[0098] 具体实现上，呈螺旋线型的任意两个扰流片5的间距为扰流片底边3长度的0.05～0.3倍；

[0099] 扰流片5的装配方向与扰流片底边3中点处的螺旋线切线方向相同。

[0100] 需要说明的是，每个扰流片组6，由形状大小相等的多个扰流片5组成。

[0101] 具体实现上，扰流片5采用钢材或铝合金材料一次加工成型。

[0102] 需要说明的是，对于本发明，根据扰流片组6内相邻扰流片5的距离以及装配的方向，将扰流片5呈螺旋线型，焊接到套筒组件4表面。

[0103] 对于本发明，具体实现上，如图8所示，本发明的螺旋型立管扰流抑振装置安装方式为：先安装一段立管套筒14，即将装配好的套筒组件4安装到立管12上，然后安装相邻的套筒组件4，咬合相邻的套筒组件4之间的轴向卡齿7与轴向卡槽8，并用螺栓13紧固相邻的套筒组件的眼板9。然后，再安装其他相邻的其他段的立管套筒14，相邻的立管套筒14之间通过环向卡齿10与环向卡槽11咬合，以确保扰流片组成的螺旋线的连续性，呈螺旋线型间隔分布。

[0104] 为了更加清楚地理解本发明，下面结合具体实施例，来对本发明进行说明。

[0105] 如图6所示，螺旋线型的螺距等于立管12外径的9～15倍。

[0106] 如图7所示，扰流片5轴对称，扰流片侧边2均为抛物线。扰流片底边3为与立管12外径有相同曲率的圆弧，长度是立管12外径的0.2倍，扰流片底边3的厚度是扰流片底边3长度的0.2倍。扰流片顶边1的长度是扰流片底边3长度的0.4倍，扰流片顶边1的厚度是扰流片顶边长度的0.2倍。扰流片高度为立管12外径的0.2倍。扰流片组由形状大小相等的扰流片5组成，同一螺旋线上扰流片底边3中点之间的距离为扰流片底边3长度的1.1倍，扰流片5的装配方向与扰流片底边3中点处的螺旋线切线方向相同。扰流片5采用钢材或铝合金材料一次加工成型。根据所述扰流片组内相邻扰流片5的距离以及装配的方向，扰流片5呈螺旋线型分布，焊接到套筒组件4外表面。

[0107] 如图6、7、8所示，套筒组件4之间通过卡齿7和卡槽8对齐，用螺栓13紧固眼板9。相邻的两段立管套筒14通过卡齿10和卡槽11对齐。

[0108] 基于以上技术方案可知，本发明是对海洋立管螺旋列板装置的改进，具体是改进在固定在立管外表面的立管套筒上的扰流片，在立管套筒上焊接等距连续的、呈螺旋线型分布的多个扰流片，使流体流经立管时，均匀环绕的螺旋扰流片能够对立管周围的绕流场施加扰动，从而破坏漩涡的形成。其中，在同一条螺旋线上的相邻扰流片之间的间隙及弧线形扰流片的侧边，能够引导流体穿过，沿着螺旋线均匀分布的扰流片间隙，能够有效起到分流作用，降低作用于立管上的拖曳力。

[0109] 与现有技术相比较，本发明提供的抑振装置，具有如下有益效果：

[0110] 1、本发明结构简单、制造安装成本低，能够达到传统螺旋列板装置95％以上的涡激振动抑制效果，同时拖曳力较传统螺旋列板装置降低20％，具有良好的抑振效果和阻力性能。

[0111] 2、在任意方向外流作用下，通过扰流片对流体的扰动、破坏漩涡产生和脱落，降低立管振动幅值，减轻立管涡激振动，延长立管的使用寿命。

[0112] 3、本发明通过3D打印技术制造的小比例模型，在多组拖曳受迫振动试验表明，在相同拖曳速度和强迫振幅下，本发明方案能够达到传统螺旋列板装置95％以上的涡激振动抑制效果，同时拖曳力较传统螺旋列板装置的80％。因此，使用本装置不仅可以减轻立管的涡激振动，而且阻力性能良好。

[0113] 与现有技术相比较，本发明提供的变间距海洋立管抑振装置布置方法，相比于现有的全覆盖方案或等间距覆盖方案，具有以下优点：

[0114] 1、在确保涡激振动抑制效果的情况下，节省抑振装置用量，降低制造成本、安装成本，最终能够降低整个项目的成本；

[0115] 2、降低海洋立管在洋流和波浪作用下受到的拖曳力载荷，降低拖曳力导致的立管结构破坏风险；

[0116] 3、过渡段的抑振装置布置减轻了立管上的应力集中现象，降低应力集中导致的立管结构破坏风险。

[0117] 综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种变间距海洋立管抑振装置布置方法，其通过将立管轴向区域分为疲劳破坏高风险段、低风险段、无风险段和过渡段，在不同疲劳破坏区域采用不同间距来布置抑振装置。该布置方法能够保证抑振装置对涡激振动的抑制效果，大幅度降低立管所受到的拖曳力载荷，具有重大的实践意义。

[0118] 此外，本发明提供的间距海洋立管抑振装置布置方法，适用于所有呈螺旋型等距布置的抑振装置，能够有效消除安装抑振装置的管段和裸管段临界处的应力集中问题，降低因扰流装置安装而造成的应力集中，从而有效避免立管破坏的风险。

[0119] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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一种变间距海洋立管抑振装置布置方法

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