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FPSO在海上進行油、水、氣分離過程中會產(chǎn)生大量的含油污水，需要經(jīng)過專門的處理，符合排放標準后，則通過專用的排水管排出舷外至海水中。這種排水管通常都布置在舷側外部，高度從主甲板至水線以下，用支撐結構與舷側外板相連。在FPSO的壽命周期內(nèi)，舷外排水管除了受到船體整體變形影響外，還將遭受“百年一遇”的風、浪和流載荷。因而，分析舷外排水管以及支撐結構的強度，確保其安全可靠是十分必要的。
以中國渤海蓬萊19-3油田30萬噸級超大型FPS4為例，對其舷外排水管及支撐結構的強度分析。具體分析內(nèi)容包括：1)外載荷計算。由于風載與流載對舷外排水管的影響較小，所以只考慮波浪載荷。舷外排水管是屬于小尺度的構件，波浪載荷可采用莫里森(MORISON)公式計算，而其中水質(zhì)點速度和加速度是采用三維勢流理論預報。2)強度分析。(1)建立了舷外排水管的梁系有限元模型，施加波浪載荷；舷側變形(由裝載和外載荷所引起的)作為邊界條件。由此，獲得的應力分析結果用于校核舷外排水管的強度。(2)建立支撐結構的三維有限元模型，將上述舷外排水管分析中所獲得的內(nèi)力施加于支撐結構的邊界上，進而評估支撐結構的強度。
蓬萊19-3油田FPSQ的含油污水的量非常大，共設置了4根舷外排水管：1根直徑為762mm，壁厚為35mm；其余3根直徑為914.4mm，壁厚為25mm。所以，波浪載荷計算中，作業(yè)工況是采用蓬萊19-3油田的波浪散布圖，拖航工況是采用拖航途經(jīng)海域的短期海況。考慮了滿載、壓載和拖航3種裝載工況。
采用三維勢流理論與MORISON公式相結合的方式預報了蓬萊19-3FPS0舷外排水管所遭受的波浪載荷，應用梁系方法和有限元方法分別校核了排水管結構和支撐結構的強度，并在分析中考慮了FPSO船體變形及附加應力的影響。分析結果顯示，蓬萊19-3油田FPSO舷外排水管及其支撐結構滿足作業(yè)、生存和拖航海況的強度要求。針對具體的工程，將波浪載荷預報與結構強度分析有機的結合起來，著重探討了舷外排水管及其支撐結構的強度，對設計是有益的。對海洋工程有關結構設計，同樣具有重要的借鑒意義。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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