在當(dāng)前石油資源的日益匱乏、石油價(jià)格的不斷上漲以及人類環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)的趨勢下,液化天然氣(liquefied natural gas,LNG)作為一種低碳、清潔、高效的新能源,正逐步成為世界的主要能源。內(nèi)河柴油—LNG雙燃料動(dòng)力船的運(yùn)行及加注站的建造,標(biāo)志著LNG已經(jīng)應(yīng)用在我國內(nèi)河航運(yùn)中。中小型LNG運(yùn)輸船是向內(nèi)河供給液化天然氣的最有效途徑。尤其是我國內(nèi)河水運(yùn)十分發(fā)達(dá),內(nèi)河中小型LNG運(yùn)輸船具有廣泛的應(yīng)用前景。LNG雖然是清潔能源,但是LNG作為燃料的特殊性,如果發(fā)生泄漏,有可能造成火災(zāi)爆炸事故,因此對(duì)內(nèi)河中小型LNG運(yùn)輸船進(jìn)行泄漏相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)分析非常重要。本文在對(duì)內(nèi)河中小型LNG運(yùn)輸船風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的基礎(chǔ)上,首先對(duì)內(nèi)河中小型LNG運(yùn)輸船加注過程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析,其次對(duì)LNG運(yùn)輸過程發(fā)生的典型碰撞事故進(jìn)行了模擬研究,評(píng)估了內(nèi)河薄膜型LNG運(yùn)輸船的舷側(cè)結(jié)構(gòu)安全性能,最后針對(duì)LNG加注過程和運(yùn)輸過程可能發(fā)生的泄漏事故進(jìn)行后果模擬。具體研究內(nèi)容如下:(1)介紹了內(nèi)河中小型LNG運(yùn)輸船、LNG加注方式以及LNG運(yùn)輸船的圍護(hù)系統(tǒng)。(2)對(duì)內(nèi)河中小型LNG運(yùn)輸船的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別,對(duì)引發(fā)LNG泄漏和火災(zāi)爆炸事故的因素進(jìn)行了歸納,包括LNG泄漏因素、火源產(chǎn)生因素、和避險(xiǎn)措施失效的因素。(3)運(yùn)用事故樹分析方法,對(duì)內(nèi)河中小型LNG運(yùn)輸船在加注過程中的火災(zāi)爆炸事故進(jìn)行定性分析,包括編制事故樹,對(duì)最小割集、最小徑集、結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析研究,提出相應(yīng)的安全措施,提高系統(tǒng)的安全性。(4)針對(duì)運(yùn)輸過程發(fā)生的碰撞事故可能造成的LNG泄漏,本文運(yùn)用ABAQUS有限元分析軟件,選取典型的內(nèi)河航行船舶作為撞擊船,研究碰撞載荷對(duì)內(nèi)河薄膜型LNG運(yùn)輸船結(jié)構(gòu)的影響機(jī)理,并且對(duì)舷側(cè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)估,根據(jù)研究和評(píng)估結(jié)果給出適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)措施以及內(nèi)河船舶航行的極限速度,降低LNG在運(yùn)輸過程中泄漏的風(fēng)險(xiǎn),為LNG的安全運(yùn)輸提供保證。(5)運(yùn)用PHAST風(fēng)險(xiǎn)分析軟件分析了影響內(nèi)河LNG泄漏擴(kuò)散的因素和規(guī)律,根據(jù)分析的結(jié)果,結(jié)合加注過程和運(yùn)輸過程可能出現(xiàn)的泄漏情形,設(shè)定內(nèi)河中小型LNG運(yùn)輸船泄漏的三種事故工況,對(duì)這三種工況分別進(jìn)行LNG泄漏擴(kuò)散、火災(zāi)、爆炸事故的后果模擬,確定事故的影響范圍。
【學(xué)位授予單位】:江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號(hào)】:U698.3
文章目錄
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 課題研究的背景和意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 中小型LNG運(yùn)輸船發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.2 國內(nèi)外船舶風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)理論研究現(xiàn)狀
1.2.3 國內(nèi)外天然氣泄漏風(fēng)險(xiǎn)分析研究現(xiàn)狀
1.3 論文主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
1.3.1 論文主要研究內(nèi)容
1.3.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 內(nèi)河中小型LNG運(yùn)輸船風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別
2.1 引言
2.2 LNG燃料水上加注方式
2.3 中小型LNG運(yùn)輸船
2.3.1 中小型LNG運(yùn)輸船概述
2.3.2 中小型LNG運(yùn)輸船推進(jìn)系統(tǒng)分析
2.3.3 LNG運(yùn)輸船貨物圍護(hù)系統(tǒng)類型
2.4 內(nèi)河中小型LNG運(yùn)輸船風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別
2.4.1 LNG的危險(xiǎn)性識(shí)別
2.4.2 LNG加注過程泄漏的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別
2.4.3 LNG運(yùn)輸過程泄漏的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別
2.4.4 火源產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)因素
2.4.5 避險(xiǎn)措施失效的因素
2.5 評(píng)估內(nèi)容的確定
2.6 本章小結(jié)
第3章 內(nèi)河LNG運(yùn)輸船加注過程風(fēng)險(xiǎn)分析
3.1 引言
3.2 事故樹分析法
3.2.1 事故樹分析簡介
3.2.2 事故樹定性分析的基本程序
3.2.3 事故樹分析的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)
3.3 LNG加注過程事故樹的建立
3.3.1 確定頂事件
3.3.2 調(diào)查原因事件
3.3.3 編制事故樹
3.4 LNG加注火災(zāi)爆炸事故樹的定性分析
3.4.1 最小割集
3.4.2 最小徑集
3.4.3 結(jié)構(gòu)重要度分析
3.5 安全分析和對(duì)策
3.6 本章小結(jié)
第4章 基于船舶碰撞載荷的舷側(cè)結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估
4.1 引言
4.2 碰撞仿真的基本理論
4.2.1 碰撞運(yùn)動(dòng)控制方程
4.2.2 顯示有限元求解方法
4.2.3 船舶碰撞數(shù)值計(jì)算模型
4.3 有限元模型及碰撞方案
4.3.1 撞擊船的確定
4.3.2 被撞船的模擬
4.3.3 碰撞方案
4.4 數(shù)值仿真結(jié)果分析
4.4.1 碰撞力載荷
4.4.2 結(jié)構(gòu)的損傷和變形
4.4.3 能量的轉(zhuǎn)化和吸收
4.5 舷側(cè)抗撞性能評(píng)估
4.5.1 船舶抗碰撞性能評(píng)估方法
4.5.2 事故極限狀態(tài)的定義
4.5.3 評(píng)估結(jié)果
4.6 本章小結(jié)
第5章 基于PHAST軟件的內(nèi)河LNG運(yùn)輸船泄漏后果模擬研究
5.1 引言
5.2 PHAST軟件介紹
5.3 內(nèi)河LNG運(yùn)輸船事故后果模型
5.3.1 泄漏模型
5.3.2 擴(kuò)散模型
5.3.3 火災(zāi)模型
5.3.4 爆炸模型
5.4 事故傷害準(zhǔn)則
5.4.1 擴(kuò)散濃度安全準(zhǔn)則
5.4.2 火災(zāi)傷害準(zhǔn)則
5.4.3 爆炸傷害準(zhǔn)則
5.5 內(nèi)河LNG運(yùn)輸船泄漏事故影響因素分析
5.5.1 初始參數(shù)確定
5.5.2 風(fēng)速對(duì)泄漏事故影響
5.5.3 大氣溫度對(duì)泄漏事故影響
5.5.4 大氣穩(wěn)定度對(duì)泄漏事故影響
5.5.5 泄漏孔徑對(duì)泄漏事故影響
5.6 LNG泄漏后果分析
5.6.1 易發(fā)生工況
5.6.2 最危險(xiǎn)工況
5.6.3 可能發(fā)生工況
5.7 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和取得的科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】
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