Trung Quốc nhà cung cấp giải pháp đường ống: www.epowermetals.com

Ứng Dụng Thiết Kế Linh Hoạt Đường Ống Trong FPSO

Trong tạp chí thiết kế đường ống dẫn tàu, để ngăn chặn ảnh hưởng của sự giãn nở nhiệt và sự co lại do lạnh của đường ống đối với đường ống, tính linh hoạt của đường ống phải được xem xét khi thiết kế đường ống dài; Khe co giãn và khe co giãn là hai sơ đồ thiết kế phổ biến để tăng tính linh hoạt của đường ống. Sự ảnh hưởng miếng đệm mù lực bố trí đường ống sẽ được xem xét khi lựa chọn khe co giãn.

Trong thiết kế đường ống tàu, trước hết cần xem xét việc đáp ứng các yêu cầu quy trình của đường ống, đồng thời xem xét các điều kiện ứng suất của thiết bị, đường ống và các bộ phận của nó để đảm bảo vận hành an toàn; Ứng suất đường ống bị ảnh hưởng bởi khí hậu hoặc sự thay đổi nóng lạnh của môi trường trên đường ống, và sự thay đổi của nó chủ yếu liên quan đến tính linh hoạt của thiết kế đường ống; mục đích của thiết kế linh hoạt đường ống là làm cho toàn bộ hệ thống đường ống đủ linh hoạt để ngăn các tình huống sau xảy ra do nhiệt độ, trọng lượng chết, áp suất bên trong và tải trọng bên ngoài của hệ thống đường ống hoặc do hạn chế của giá đỡ đường ống và sự dịch chuyển bổ sung của đầu ống: 1. Đường ống bị hư hỏng do ứng suất quá mức hoặc mỏi kim loại. 2. Rò rỉ tại các mối nối ống. 3. Lực đẩy hoặc mô-men xoắn của đường ống quá lớn, gây căng thẳng quá mức hoặc biến dạng thiết bị kết nối với đường ống, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị. 4. Giá đỡ đường ống bị hư hỏng do lực đẩy hoặc mô-men xoắn quá mức của đường ống.
Trong dự án FPSO XJ23-1 do nhà máy của chúng tôi thực hiện, thiết kế linh hoạt của đường ống đã được xem xét đầy đủ; FPSO là một đơn vị sản xuất và lưu trữ nổi ngoài khơi 100000 tấn được xây dựng bởi công ty chúng tôi cho CNOOC. Chiều dài là 232.5 mét, chiều rộng đúc là 46 mét, chiều sâu đúc là 24.1 mét và bản thảo thiết kế là 16 mét; Do thân tàu có kích thước lớn nên để khắc phục tác động phá hủy của vòm võng đối với đường ống dẫn tàu do dao động của tàu trên biển với sóng, cũng như sự giãn nở nhiệt và co lạnh của vỏ tàu. đường ống, cần cân nhắc lựa chọn các biện pháp phù hợp để tăng tính linh hoạt của đường ống trong quá trình thiết kế đường ống. Thiết kế linh hoạt của đường ống FPSO chủ yếu được phản ánh ở boong chính và đường ống trong két hàng và két dằn. Do kích thước nhỏ của động cơ và cabin máy bơm, khái niệm thiết kế linh hoạt được đưa vào đường ống một cách tự nhiên.
Thiết kế linh hoạt thường được chia thành bù tự nhiên và bù; Bù tự nhiên chủ yếu bao gồm loại L, loại Z, loại không gian và bù hình chữ nhật, như thể hiện trong hình sau:
20221021113408 72416 - Ứng Dụng Thiết Kế Linh Hoạt Đường Ống Trong FPSO

bù tự nhiên

Bộ bù chủ yếu bao gồm các loại khe co giãn khác nhau: bộ bù kiểu vỏ, bộ bù kiểu sóng, bộ bù kiểu vỏ tự vận hành và bộ bù kiểu cống phụ.
Bốn loại bộ bù tự nhiên và bộ bù kiểu cống ở trên chủ yếu được chọn để bố trí đường ống của FPSO. Việc thiết kế và lựa chọn bộ bù dựa trên các đặc điểm và tính chất của các bộ bù khác nhau và các bộ bù khác nhau được chọn ở các vị trí khác nhau. Trong thiết kế đường ống của phòng động cơ và máy bơm, do đặc điểm của không gian hẹp và đường ống dày đặc, bộ bù tự nhiên loại L và loại Z chủ yếu được sử dụng trong bố trí thiết kế đường ống; Trong két dầu hàng hóa và két dằn, do cấu trúc phức tạp của phần đáy, các xương dọc và ngang khác nhau được đặt so le. Để thuận tiện cho việc lắp đặt đường ống và mở trước kết cấu, tất cả các đường ống yêu cầu thiết kế linh hoạt trong khu vực két hàng đều sử dụng khe co giãn cống phụ; Trong thiết kế đường ống trên boong chính, để giảm ảnh hưởng của lực tấm mù lên giá đỡ đường ống, thiết kế linh hoạt của tất cả các đường ống chính đều sử dụng bộ bù hình chữ nhật, ngoại trừ đường ống dẫn dầu hàng hóa sử dụng khe co giãn cống phụ; Bởi vì khuỷu tay mở rộng là một kết nối cứng nhắc, tất cả các đường ống có uốn cong mở rộng không cần xem xét lực tấm mù và ứng suất mà nó phải chịu là do khuỷu tay đường ống chịu. Đối với đường ống có khe co giãn, do đường ống ở hai đầu của khe co giãn bị ngắt nên không thể khắc phục ứng suất đường ống chỉ bằng lực ma sát của khe co giãn, do đó lúc này cần có một giá đỡ chắc chắn ở đầu kia của đường ống chịu ứng suất đường ống và lực tấm mù. Kích thước của lực tấm mù là:

F=PS/10000

Trong công thức:

  • F — Lực tấn tấm mù ống;
  • P - áp suất thử của hệ thống đường ống MPa;
  • S - tiết diện của đường ống m2.

Theo công thức trên, lực của mặt bích mù của các thông số kỹ thuật khác nhau có thể được tính toán.

Không có nối tiếp

đường kính trôi

Đường kính ngoài

độ dày tường

Kiểm tra áp suất / lực tấm mù tấn

Kiểm tra áp suất / lực tấm mù tấn

Kiểm tra áp suất / lực tấm mù tấn

Kiểm tra áp suất / lực tấm mù tấn

1

700

711

12.7

3

110.75

2.4

88.6

2

73.8

1

36.92

2

600

610

12.7

3

80.525

2.4

64.4

2

53.7

1

26.84

3

500

530

12.7

3

59.994

2.4

48

2

40

1

20

4

400

426

12.7

3

37.812

2.4

30.2

2

25.2

1

12.6

5

350

377

12.7

3

29.128

2.4

23.3

2

19.4

1

9.709

6

300

325

12.7

3

21.149

2.4

16.9

2

14.1

1

7.05

7

250

273

12.7

3

14.445

2.4

11.6

2

9.63

1

4.815

8

200

219

12.7

3

8.8312

2.4

7.06

2

5.89

1

2.944

9

150

168

9.5

3

5.231

2.4

4.18

2

3.49

1

1.744

10

100

114

8.6

3

2.2078

2.4

1.77

2

1.47

1

0.736

Từ bảng trên có thể thấy rằng nếu sử dụng khe co giãn cho đường ống có áp suất cao và đường kính lớn thì lực tấm mù ở khuỷu tay của đường ống là rất lớn. Để vượt qua lực tấm mù lớn như vậy, giá đỡ ống cố định cần phải rất chắc chắn.
Tính linh hoạt của đường ống không chỉ liên quan đến cách bố trí đường ống mà còn liên quan chặt chẽ đến việc thiết lập giá đỡ đường ống cố định. Vị trí của các giá đỡ và móc treo ống có ảnh hưởng lớn đến lực của đường ống được xác định. Việc bố trí đường ống và các giá đỡ, móc treo có ảnh hưởng đến trạng thái phân bố ứng suất, giá trị ứng suất lớn nhất, lực cuối và mô men của hệ thống đường ống. Cho dù thiết kế của đường ống có hợp lý hay không, và việc thiết lập hỗ trợ phù hợp có thể cải thiện mối quan hệ phân bố ứng suất và các điều kiện ứng suất và mô-men xoắn tại các điểm cuối; Trong FPSO, việc bố trí đường ống chính và thiết lập giá đỡ đường ống sẽ được tính toán bằng phần mềm tính toán ứng suất đường ống CAESARII; Từ quá trình tính toán ứng suất, thiết kế linh hoạt của đường ống có liên quan mật thiết đến vị trí lắp đặt của giá đỡ đường ống cố định. Trong cùng một cách bố trí đường ống, sự phân bố và thay đổi trạng thái ứng suất của đường ống chỉ có thể được nhìn thấy từ kết quả tính toán bằng cách thay đổi một phần hướng của đường ống; Như thể hiện trong hình:
20221021114354 50232 - Ứng Dụng Thiết Kế Linh Hoạt Đường Ống Trong FPSO

Trong thiết kế ban đầu, ứng suất thứ cấp của ống 3090 không đi qua và vị trí được hiển thị trong phần gió màu đỏ ở trên:
Ứng suất điểm cực đại của ứng suất chính và ứng suất phụ là:

Tổng hợp các điều kiện làm việc

Nút Không

Ứng suất tính toán (kPa)

Căng thẳng cho phép (kPa)

Ứng suất tính toán/ứng suất cho phép %

1 (SUS)

W+P1

540

13650

136000

10.0

2 (Kinh nghiệm)

L2-L1

3090

631973

337917

187

Sau khi điều chỉnh bố cục đường ống, đường ống sẽ như trong hình bên dưới:

20221021114657 64167 - Ứng Dụng Thiết Kế Linh Hoạt Đường Ống Trong FPSO

Sau khi sửa đổi, ứng suất tại điểm phát bóng 3097 đi qua và mức ứng suất của nó như sau:

Tổng hợp các điều kiện làm việc

Nút Không

Ứng suất tính toán(kPa)

Căng thẳng cho phép(kPa)

Ứng suất tính toán/ứng suất cho phép %

1 (SUS)

W+P1

3097

4039

136000

3.0

2 (Kinh nghiệm)

L2-L1

3097

61785

335960

18.4

Từ các ví dụ trên, có thể thấy rằng thiết kế linh hoạt của đường ống có hợp lý hay không có tác động đến sự phân bố ứng suất của đường ống và việc thiết lập giá đỡ cố định đường ống có tác động lớn đến đường ống. Từ quá trình tính toán của đường ống dẫn dầu hàng hóa chính trong FPSO, tác động của giá đỡ cố định đối với ứng suất là rất rõ ràng; Hệ thống ống dẫn dầu chính của Bên A được thể hiện như hình bên dưới.

20221021114952 57105 - Ứng Dụng Thiết Kế Linh Hoạt Đường Ống Trong FPSO

Hệ thống ống được bố trí các khe co giãn cống phụ. Để đảm bảo rằng sự giãn nở và co lại của đường ống không tạo ra sự dịch chuyển và tích tụ ứng suất, các giá đỡ cố định được đặt giữa hai khe co giãn bất kỳ của đường ống. Nếu giữa hai khe co giãn có một đoạn ống thẳng mà không có bất kỳ phụ kiện nào khác thì đặt giá đỡ cố định giữa hai khe co giãn là hợp lý nhất; Tuy nhiên, vì có tee và khuỷu tay trong đường ống, nếu vị trí của điểm cố định không được chọn đúng, ứng suất của tee có thể quá lớn hoặc ứng suất của khuỷu tay có thể quá lớn do tồn tại điểm mù. lực tấm; Trong phân tích và tính toán ứng suất của đường ống dẫn dầu chở hàng FPSO, do xu hướng cơ bản của đường ống đã được xác định và không thể thay đổi được nữa, ứng suất đường ống chỉ có thể được giải phóng bằng cách điều chỉnh vị trí của giá đỡ đường ống cố định, sao cho ứng suất của từng bộ phận của đường ống có thể đạt trạng thái tối ưu và đáp ứng yêu cầu phân tích ứng suất đường ống. Theo tính toán và phân tích ứng suất của đường ống bởi CAESARII, chúng tôi đặt các giá đỡ cố định tương ứng tại vị trí gần chữ T, vị trí tốt nhất giữa hai khe co giãn và khuỷu tay để phân bổ ứng suất của toàn bộ đường ống một cách hiệu quả và hợp lý. Để giảm tác động ứng suất của lực xử lý mù lên khuỷu tay, chúng tôi đã đặt các giá đỡ cố định ở cả hai đầu của khuỷu tay trong hình, như thể hiện trong hình sau:

20221021115440 63714 - Ứng Dụng Thiết Kế Linh Hoạt Đường Ống Trong FPSO

Đối với đường ống có khe co giãn phải xét đến ảnh hưởng của lực tấm mù lên đường ống và yêu cầu về độ bền đối với giá đỡ đường ống nên trên FPSO, ngoại trừ đường ống dầu hàng có đường kính ống quá lớn sử dụng khe co giãn. , các đường ống khác sử dụng uốn cong mở rộng bù tự nhiên hình chữ nhật. Do đường ống trên boong chính dài khoảng 160m nên sự giãn nở và co lại do nhiệt của đường ống có ảnh hưởng lớn đến đường ống và độ giãn dài nhiệt của đường ống được tính theo công thức sau:

△L =La(t2-t1) 

Trong công thức:

  • △ L – độ giãn dài nhiệt của đường ống cm;
  • L — tổng chiều dài đường ống m
  • A – hệ số giãn nở tuyến tính của đường ống cm/(m · ℃)
  • T2 — nhiệt độ của môi trường trong ống ℃;
  • T1 – nhiệt độ lắp đặt đường ống ℃.

Theo lượng mở rộng của đường ống, chúng tôi đã đặt 3 đến 4 khúc cua mở rộng trên mỗi đường ống của đường ống chính A, như thể hiện trong hình bên dưới. Phần A chính của cả con tàu đã thiết lập 90 khúc cua mở rộng hình chữ nhật. Các uốn cong mở rộng hình chữ nhật khắc phục hiệu quả các hư hỏng đối với đường ống do thay đổi ứng suất đường ống do vòm võng, giãn nở nhiệt và co nguội, đồng thời kéo dài tuổi thọ của đường ống; Số lượng hỗ trợ cố định mạnh mẽ bị giảm.
20221021120559 34529 - Ứng Dụng Thiết Kế Linh Hoạt Đường Ống Trong FPSO

Từ quá trình phân tích và tính toán giá đỡ ống chính, việc bố trí ống mềm cần tuân theo các nguyên tắc sau:

  • 1. Bản thân thiết kế đường ống của phòng máy bơm rất linh hoạt, nhưng phải chú ý đến đường ống chính nước biển và đường ống chính nước dằn, và phải xem xét uốn cong bù tự nhiên trong thiết kế;
  • 2. Cân nhắc thiết kế linh hoạt đối với các tuyến ống thẳng có chiều dài lớn hơn 30m: tuyến ống bù tự nhiên được sử dụng càng xa càng tốt đối với boong chính rộng rãi; Đối với đáy khu vực két hàng có kết cấu phức tạp nên sử dụng khe co giãn, các điểm cố định của đường ống đặt trên các vách ngang kín nước;
  • 3. Đường ống uốn cong phải được sắp xếp có trật tự càng xa càng tốt trong các hàng ống và đường ống có độ giãn nở lớn phải được bố trí bên ngoài đường uốn cong;
  • 4. Đối với đường ống có khe co giãn, cố gắng tránh uốn cong đường ống, để giảm số lượng lực tấm mù tác dụng lên giá đỡ đường ống;
  • 5. Khi lắp đặt khe co giãn hoặc uốn cong, hai khe co giãn hoặc uốn cong phải có thêm các giá đỡ cố định; Tuy nhiên, một giá đỡ chắc chắn sẽ được thêm vào giá đỡ cố định của khe co giãn với đường ống cong.

Tóm lại, khái niệm thiết kế linh hoạt là rất quan trọng trong thiết kế đường ống dẫn tàu. Liệu thiết kế linh hoạt có thể được áp dụng đúng cách hay không và các biện pháp thiết kế linh hoạt có thể được lựa chọn hợp lý không chỉ có thể làm giảm sự phân bố ứng suất của đường ống mà còn kéo dài tuổi thọ của đường ống; Hơn nữa, nó có thể giảm chi phí xây dựng một cách hiệu quả.

Nguồn: Trung Quốc Nhà cung cấp giải pháp đường ống – Công ty TNHH Công nghiệp ống Yaang (www.epowermetals.com)

Nếu bạn muốn có thêm thông tin về bài viết hoặc bạn muốn chia sẻ ý kiến ​​​​của mình với chúng tôi, hãy liên hệ với chúng tôi tại [email được bảo vệ]

PREV:
TIẾP THEO:

BÀI VIẾT LIÊN QUAN

Bình luận

*

*

Truy vấn ngay bây giờ

Đăng ký bản tin CỦA CHÚNG TÔI

THEO DÕI CHÚNG TÔI

YouTube
  • Gửi thư điện tử cho tôi
    Gửi thư cho chúng tôi