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一种避免软臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法

阅读:1023发布:2020-06-05

专利汇可以提供一种避免软臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种避免软 钢 臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法,通过系泊 支架 连接的系泊腿和 软钢 臂同时也会产生横向摆动;利用摆动、振动耗散 能量 的原理,来减少软钢臂的横向摆动;单摆置于软钢臂两端臂端浮筒的下方,左右两边各一个,当软钢臂与FPSO产生共振发生横向摆动时,能量会通过布置在软钢臂浮筒下方两单摆耗散掉,这样便可以减轻软钢臂的横向摆动,降低软钢臂的横向摆动幅度,避免与FPSO船艏碰撞;每个单摆的链长可控,可以根据软钢臂的 姿态 情况来调节其链长,进一步的确定实心球的 位置 。这样做的好处是针对不同的状况,通过改变链长来改变单摆的 力 矩,加大对软钢臂摆动的控制力度,最大程度上发挥作用。,下面是一种避免软臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法专利的具体信息内容。

1.一种避免软臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法,其特征在于:具体的过程如下:
步骤一:外转塔单点系泊系统中,软钢臂结构左右两边各有一个浮筒,设置两减幅摆位于两浮筒的正下方,减幅摆由实心钢球和钢索组成,卷扬机通过钢索连接实心钢球,进一步控制连接实心钢球的钢索链长来控制实心钢球的位置;上位机控制卷扬机的运转情况,根据软钢臂的姿态来收放钢索,使得实心钢球到达指定位置;两减幅摆的钢索链长长度之和应小于等于软钢臂左右两浮筒的横向距离,这样设置的目的是避免两减幅摆相撞或者缠绕在一起;
步骤二:FPSO软钢臂单点系泊姿态监测系统通过在船体、系泊腿和软钢臂上安装测量传感器,实时采集海洋环境荷载、软钢臂运动姿态和系泊结构应变测量数据;
步骤三:上位机每间隔0.3s从倾传感器中采集原始数据,经过耦合计算后得到软钢臂的倾角,根据其倾角的大小来控制卷扬机,分别收放两减幅摆的钢索,使得实心刚球到达指定的位置来进行减振。
2.根据权利要求1所述一种避免软钢臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法,其特征在于:步骤二具体为:
(1)由于要主动控制外转塔单点系泊系统中软钢臂结构的横向摆动运动,原有的FPSO软钢臂单点系泊姿态监测系统在左右系泊腿和软刚臂支架左右两弦上安装四个倾角传感器,首先从这四个倾角传感器中直接获取检测到的原始数据,分别为倾角1、倾角2、倾角3和倾角4;
(2)从倾角传感器获得软钢臂的原始数据并不可以直接用于控制卷扬机的运转,上位机需要对这些信息应进行筛选、分类、提取和计算;
原始数据可分为两组Y1(2)和Y3(4),软钢臂横向摆动的倾角采用如下求平均值的算法
 (3)将软钢臂的等效摆长l=13m和最大摆角θm=20°带入以下公式计算,得到软钢臂横向摆动的周期约为7s;
因而上位机从四个倾角传感器中采集数据的频率为每间隔0.3s从FPSO软钢臂单点系泊姿态监测系统的倾角传感器采集系泊腿和软钢臂倾角的原始数据。

说明书全文

一种避免软臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法

技术领域

[0001] 本发明属于外转塔单点系泊系统控制技术领域,特别涉及一种避免软钢臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法。

背景技术

[0002] 浮式储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)在世界海洋石油开发广泛应用。FPSO本身没有动系统,通常依靠系泊系统作为定位装置保证FPSO在某一固定区域作业,具有良好的向标效应。
[0003] 无论是在温和海况还是恶劣海况环境下都会出现软刚臂的共振,从而引起软刚臂的大幅横摆.软刚臂的横摆可造成结构的功能域失效,如:可使船艏与软刚臂系泊结构的压载舱之间发生碰撞而造成FPSO船艏破裂;此外,软钢臂横摆会对过往软刚臂的人员产生限制,并与船体运动相耦合而导致一些未知的风险。研究表明油船与YOKE间产生剧烈相对运动的原因主要是由于软钢臂与YOKE臂端浮筒组成的吊摆系统自振周期6.8s与油船受到的近似于简谐运动的波浪强迫激励周期7s左右十分接近,因而引发了共振效应。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的问题,本发明提供一种避免软钢臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法,通过系泊支架连接的系泊腿和软钢臂同时也会产生横向摆动运动;利用摆动、振动耗散能量的原理,来减少软钢臂的横向摆动;单摆置于软钢臂两端臂端浮筒的下方,左右两边各一个,当软钢臂与FPSO产生共振发生横向摆动时,能量会通过布置在软钢臂浮筒下方两单摆耗散掉,这样便可以减轻软钢臂的横向摆动,降低软钢臂的横向摆动幅度,避免与FPSO船艏碰撞;每个单摆的链长可控,可以根据软钢臂的姿态情况来调节其链长,进一步的确定实心球的位置。这样做的好处是针对不同的状况,通过改变链长来改变单摆的力矩,加大对软钢臂摆动的控制力度,最大程度上发挥作用。
[0005] 一种避免软钢臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法,具体的过程如下:步骤一:外转塔单点系泊系统中,软钢臂结构左右两边各有一个浮筒,设置两减幅摆位于两浮筒的正下方,如图1所示。减幅摆由实心钢球和钢索组成,卷扬机通过钢索连接实心钢球,进一步控制连接实心钢球的钢索链长来控制实心钢球的位置;上位机控制卷扬机的运转情况,根据软钢臂的姿态来收放钢索,使得实心钢球到达指定位置;两减幅摆的钢索链长长度之和应小于等于软钢臂左右两浮筒的横向距离,这样设置的目的是避免两减幅摆相撞或者缠绕在一起;
步骤二:FPSO软钢臂单点系泊姿态监测系统通过在船体、系泊腿和软钢臂上安装测量传感器,实时采集海洋环境荷载、软钢臂运动姿态和系泊结构应变测量数据;
(1)由于要主动控制外转塔单点系泊系统中软钢臂结构的横向摆动运动,原有的FPSO软钢臂单点系泊姿态监测系统在左右系泊腿和软刚臂支架左右两弦上安装四个倾传感器,首先从这四个倾角传感器中直接获取检测到的原始数据,分别为倾角1、倾角2、倾角3和倾角4;
(2)从倾角传感器获得软钢臂的原始数据并不可以直接用于控制卷扬机的运转,上位机需要对这些信息应进行筛选、分类、提取和计算;
如图2所示,原始数据可分为两组Y1(2)和Y3(4),软钢臂横向摆动的倾角采用如下求平均值的算法
(3)将软钢臂的等效摆长l=13m和最大摆角θm=20°带入以下公式计算,得到软钢臂横向摆动的周期约为7s;
因而上位机从四个倾角传感器中采集数据的频率为每间隔0.3s从FPSO软钢臂单点系泊姿态监测系统的倾角传感器采集系泊腿和软钢臂倾角的原始数据;
步骤三:上位机每间隔0.3s从倾角传感器中采集原始数据,经过耦合计算后得到软钢臂的倾角,根据其倾角的大小来控制卷扬机,分别收放两减幅摆的钢索,使得实心刚球到达指定的位置来进行减振。
[0006] 通过控制两减幅摆的钢索链长,使得FPSO单点系泊系统的软钢臂左右两边的力矩不同。若FPSO单点系泊系统的软钢臂横向摆动时,姿态是左高右低的状态,就控制左边的钢索链长于右边的,使得左边的摆动力矩大于右边的摆动力矩;若是右高左低的状态,那么情况相反,这样做的最终目的是避免由软钢臂产生的横向摆动而造成与FPSO船艏碰撞的情况。也可由上位机得知软钢臂的摆动规律,可根据此其运动规律,周期性的改变钢索链长,来减缓单点系泊系统中的软钢臂横向摆动幅度。
[0007] 本发明是当软钢臂与FPSO发生共振时,通过控制软钢臂浮筒正下方的左右两减幅摆的钢索链长,使得系泊系统中的软钢臂能够迅速稳定下来,保证了单点系泊系统的正常工作,同时也提高了石油平台的工作效率,安全性能得到有效保障。附图说明
[0008] 图1是本发明专利提供的减幅摆位置的示意图;图2是本发明专利提供的上位机解算倾角原始数据的流程图
图3是本发明专利提供的控制软钢臂共振方法的流程图。
[0009] 图中:1、FPSO;2、浮筒;3、钢索;4、实心钢球。

具体实施方式

[0010] 以下结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0011] 一种避免软钢臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法,通过系泊支架连接的系泊腿和软钢臂同时也会产生横向摆动运动;利用摆动、振动耗散能量的原理,来减少软钢臂的横向摆动;单摆置于软钢臂两端臂端浮筒的下方,左右两边各一个,当软钢臂与FPSO产生共振发生横向摆动时,能量会通过布置在软钢臂浮筒下方两单摆耗散掉,这样便可以减轻软钢臂的横向摆动,降低软钢臂的横向摆动幅度,避免与FPSO船艏碰撞;每个单摆的链长可控,可以根据软钢臂的姿态情况来调节其链长,进一步的确定实心钢球的位置。这样做的好处是针对不同的状况,通过改变链长来改变单摆的力矩,加大对软钢臂摆动的控制力度,最大程度上发挥作用。
[0012] 一种避免软钢臂与浮式生产储油船船艏碰撞的方法,具体的过程如下:步骤一:外转塔单点系泊系统中,软钢臂结构左右两边各有一个浮筒2,设置两减幅摆位于两浮筒2的正下方,如图1所示。减幅摆由实心钢球4和钢索3组成,卷扬机通过钢索3连接实心钢球4,进一步控制连接实心钢球4的钢索3链长来控制实心钢球4的位置;上位机控制卷扬机的运转情况,根据软钢臂的姿态来收放钢索3,使得实心钢球4到达指定位置;两减幅摆的钢索3链长长度之和应小于等于软钢臂左右两浮筒2的横向距离,这样设置的目的是避免两减幅摆相撞或者缠绕在一起;
步骤二:FPSO1软钢臂单点系泊姿态监测系统通过在船体、系泊腿和软钢臂上安装测量传感器,实时采集海洋环境荷载、软钢臂运动姿态和系泊结构应变测量等数据;
第一步:由于要主动控制外转塔单点系泊系统中软钢臂结构的横向摆动运动,原有的FPSO1软钢臂单点系泊姿态监测系统在左右系泊腿和软刚臂支架左右两弦上安装四个倾角传感器,首先从这四个倾角传感器中直接获取检测到的原始数据,分别为倾角1、倾角2、倾角3和倾角4;
第二步:从倾角传感器获得软钢臂的原始数据并不可以直接用于控制卷扬机的运转,上位机需要对这些信息应进行筛选、分类、提取和计算;
上位机对这些原始数据的具体解算如图2所示,软钢臂横向摆动的倾角采用如下求平均值的算法:
第三步:将软钢臂的等效摆长l=13m和最大摆角θm=20°带入以下公式计算,得到软钢臂横向摆动的周期约为7s;
因而上位机从四个倾角传感器中采集数据的频率为每间隔0.3s从FPSO1软钢臂单点系泊姿态监测系统的倾角传感器采集系泊腿和软钢臂倾角的原始数据;
步骤三:上位机每间隔0.3s从倾角传感器中采集原始数据,经过耦合计算后得到软钢臂的倾角,根据其倾角的大小来控制卷扬机,分别收放两减幅摆的钢索,使得实心钢球4到达指定的位置来进行减振。
[0013] 通过控制两减幅摆的钢索链长,使得FPSO1单点系泊系统的软钢臂左右两边的力矩不同。若FPSO1单点系泊系统的软钢臂横向摆动时,姿态是左高右低的状态,就控制左边的钢索3链长于右边的,使得左边的摆动力矩大于右边的摆动力矩;若是右高左低的状态,那么情况相反,这样做的最终目的是避免由软钢臂产生的横向摆动而造成与FPSO1船艏碰撞的情况。也可由上位机得知软钢臂的摆动规律,可根据此其运动规律,周期性的改变钢索链长,来减缓单点系泊系统中的软钢臂横向摆动幅度。
[0014] 本发明是当软钢臂与FPSO发生共振时,通过控制软钢臂浮筒正下方的左右两减幅摆的钢索链长,使得系泊系统中的软钢臂能够迅速稳定下来,保证了单点系泊系统的正常工作,同时也提高了石油平台的工作效率,安全性能得到有效保障。
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