海冰是渤海遼東灣導(dǎo)管架平臺JZ20—2中南平臺及其上部設(shè)施冬季安全生產(chǎn)的主要威脅,其中以造成海洋平臺冰激振動問題最為突出。自平臺投產(chǎn)以來,冰振已經(jīng)造成了多起嚴(yán)重的事故隱患。渤海遼東灣的導(dǎo)管架平臺在海冰作用下能產(chǎn)生比較劇烈的振動。冰激振動除了可以引起導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)的疲勞破壞,還會引起平臺上部天然氣管線的疲勞破壞與法蘭的密封失效泄露,其原因在于中南平臺的上部管系的配管設(shè)計不好,沒有考慮到冬季冰激振動這一不利因素,對管道缺乏嚴(yán)格的力學(xué)計算。因而,有必要對平臺上部管線和法蘭進行靜力分析和動態(tài)分析,研究管線法蘭在冰激振動下的失效機理,該研究對提高平臺冬季生產(chǎn)的安全性,同時對平臺的管線法蘭檢修工作具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。 通過理論、數(shù)值模擬與實驗相結(jié)合的方法,本論文就以下內(nèi)容進行了研究: 1.結(jié)合我們教研室每年冬季進行的海冰管理項目,在對海洋平臺導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)進行冰激振動監(jiān)測的基礎(chǔ)上,在中南平臺上部管系法蘭上安裝了5個加速度和位移傳感器,在整個冰期對管線和法蘭的振動信息進行實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。 2.基于遼東灣JZ20-2中南平臺冬季現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果,應(yīng)用CARSSARII軟件對平臺上部管線...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
    0.1 工程背景
    0.2 目前國內(nèi)外研究進展
        0.2.1 國內(nèi)對此問題的研究現(xiàn)狀
        0.2.2 國外對于此問題的研究現(xiàn)狀
    0.3 本文主要研究工作
1. 法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)及密封機理
    1.1 法蘭的組成
    1.2 法蘭聯(lián)接密封機理
    1.3 法蘭的聯(lián)接螺栓
        1.3.1 法蘭的螺栓結(jié)構(gòu)
        1.3.2 法蘭螺栓與螺母相互作用
        1.3.3 螺紋接觸面間的表面微觀形貌特征
        1.3.4 法蘭螺栓應(yīng)力
2. 法蘭密封失效機理
    2.1 影響法蘭密封的主要因素
        2.1.1 法蘭螺栓的疲勞
        2.1.2 法蘭螺栓的應(yīng)力集中
        2.1.3 法蘭螺栓的應(yīng)力松弛
        2.1.4 振動對法蘭密封的影響
        2.1.5 法蘭剛度的影響
        2.1.6 制造、保管和安裝、操作、設(shè)計對法蘭密封性能的影響
    2.2 振動下螺栓連接松動機理
        2.2.1 振動下螺栓動力模型
        2.2.2 螺栓中的松動力矩
        2.2.3 阻止螺栓松退的螺紋周向摩擦力
        2.2.4 振動下螺栓自松原因
        2.2.5 螺栓自松過程
3. 冬季平臺管線法蘭振動監(jiān)測
    3.1 監(jiān)測的工程背景及其意義
    3.2 海洋平臺在冰振環(huán)境下的實時監(jiān)測
        3.2.1 JZ20-2平臺數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)介紹
        3.2.2 中南平臺的振動響應(yīng)的測量
        3.2.3 其他的測量
    3.3 中南平臺實時監(jiān)測結(jié)果
        3.3.1 平臺在冰振環(huán)境下振動的監(jiān)測結(jié)果
        3.3.2 2000年法蘭泄露事故的監(jiān)測結(jié)果
        3.3.3 2000年管線斷裂事故的監(jiān)測結(jié)果
    3.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)處理
    3.5 小結(jié)
4. 春季檢修期管線法蘭現(xiàn)場測量
    4.1 測扭矩扳手的設(shè)計制作
    4.2 檢修期工作內(nèi)容
    4.3 檢修發(fā)現(xiàn)問題
5. 冰激海洋平臺上部天然氣管線失效的定量分析
    5.1 冰激海洋平臺動力響應(yīng)
    5.2 冰激平臺管線振動力學(xué)模型
    5.3 冰激平臺管線振動的數(shù)值分析
6. 法蘭連接系統(tǒng)有限元分析
    6.1 許用應(yīng)力和法蘭構(gòu)造
        6.1.1 許用應(yīng)力
        6.1.2 法蘭幾何構(gòu)造
    6.2 有限元建模
        6.2.1 單元選擇
        6.2.2 網(wǎng)格劃分
        6.2.3 邊界條件和載荷
        6.2.4 螺栓預(yù)緊力和等效當(dāng)量應(yīng)力
    6.3 計算結(jié)果
        6.3.1 法蘭盤中的應(yīng)力分布
        6.3.2 螺栓中的應(yīng)力分布
        6.3.3 墊片中的接觸應(yīng)力狀況
7. 法蘭振動實驗
    7.1 實驗?zāi)康?br>    7.2 試驗裝置的結(jié)構(gòu)和原理
        7.2.1 試驗法蘭
        7.2.2 螺栓標(biāo)定
        7.2.3 激振裝置和振動荷載
        7.2.4 數(shù)據(jù)采集
    7.3 實驗結(jié)果及分析
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝
大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書



本文編號：3830046