LNG-FSRU再气化模块设计优化研究

发布时间：2017-09-17 08:30

  本文关键词：LNG-FSRU再气化模块设计优化研究

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【摘要】：目前LNG(Liquefied Natural Gas)市场在世界范围内前景广阔,我国也在不断加大对LNG的开发利用,我国LNG接收终端大部分是陆地式接收终端,陆上LNG接收站因项目审批时间长、投资大、地理条件要求高、建设周期长等因素限制,使得海上浮式LNG接收站得到重视,对船用LNG再气化功能模块的研究,是满足海上LNG接收站建设的关键要素之一。LNG-FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)是浮式LNG接收储存和再气化装置,由于相对陆地式LNG接收站具有独特优势,在目前工程中逐渐得到应用。在有限的空间内确定模块工艺流程、规划系统布置、划分子功能区域、协调结构设计,对设备进行合理布置是综合设计思路的体现,可提高LNG再气化装置的适应性和可靠性。LNG-FSRU再气化功能模块能将LNG加热气化成常温的天然气,通过输气管道输送给用户使用。论文主要对LNG-FSRU再气化模块主结构进行强度计算分析和优化研究,并针对目前设备布置形式对再气化模块设备进行布置调整,提供新的布置方案,为我国LNG-FSRU再气化模块设计提供相关参考。通过分析LNG产业市场和近三年国家发布的《海洋工程装备科研项目指南》,说明我国对海洋工程装备产业的重视以及对LNG-FSRU的研究倾向,进而说明LNG再气化模块对促进国民经济发展的重要作用。由于LNG再气化模块是综合结构、管系、设备、仪表等的复杂系统,通过系统划分原则,对模块进行子系统功能分解,总结出LNG再气化模块中可分为海水净化加热子系统、丙烷循环子系统、LNG气化子系统、辅助子系统四个子系统功能模块。对模块中所使用的不锈钢(奥氏体)和高强度钢的工程应用进行研究。由模块工作时不同流体间的换热方式,分析出丙烷加热和LNG加热的不同工作形式,并对其各自换热形式的优点进行分析总结。确定LNG再气化模块主结构进行强度校核及优化设计时所需考虑的包括使用载荷、环境载荷、爆炸载荷和施工载荷在内的各种载荷,通过阅读规范得出在考虑船体运动状态下,模块在各个工况下各基本载荷的组合方式及其影响系数。运用SACS(Seastate Analysis Computer System)有限元分析软件,对LNG再气化模块的主结构强度进行规范校核,得出再气化模块部分结构强度冗余度较大,可对部分结构进行优化调整,在符合规范要求的前提下,使整体结构重量减轻。由现有LNG再气化模块设备空间布置,分解目标LNG再气化模块设备的布置形式,结合布置优化原则,通过三维实体建模软件对模块设备进行布置优化,并对主结构进行适应性调整,用有限元软件对调整后的再气化模块主结构进行强度校核分析,可为我国LNG再气化模块的设计优化及建造提供相关经验,具有较强的工程应用价值。
【关键词】：LNG-FSRU 再气化模块 结构分析优化 设备布置优化
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.133.3
【目录】：

• 第1章 绪论8-19
• 1.1 研究背景和意义8-15
• 1.1.1 LNG产业8-9
• 1.1.2 LNG接收站9-12
• 1.1.3 浮式LNG接收站12-15
• 1.1.4 LNG再气化模块在LNG产业链环节的作用15
• 1.2 LNG-FSRU再气化模块研究现状15-17
• 1.2.1 LNG-FSRU再气化模块的气化方式15-16
• 1.2.2 国外研究现状16
• 1.2.3 国内研究现状16-17
• 1.2.4 LNG-FSRU再气化模块发展趋势17
• 1.3 论文的研究内容17-19
• 第2章 LNG-FSRU再气化模块19-31
• 2.1 LNG-FSRU再气化模块19-21
• 2.1.1 LNG-FSRU再气化模块工作原理19-20
• 2.1.2 LNG再气化模块三维实体模型20-21
• 2.2 海水净化加热子系统21-22
• 2.2.1 丙烷加热器21-22
• 2.2.2 管壳式换热器22
• 2.2.3 海水管路22
• 2.3 丙烷循环子系统22-25
• 2.3.1 LNG蒸发器23-24
• 2.3.2 超临界流体24
• 2.3.3 印刷电路板式换热器24-25
• 2.3.4 丙烷管路25
• 2.4 LNG气化子系统25-27
• 2.4.1 BOG再冷凝器26-27
• 2.4.2 LNG吸入罐27
• 2.4.3 LNG增压泵27
• 2.5 辅助子系统27-28
• 2.5.1 泄放管路系统28
• 2.5.2 水喷淋系统28
• 2.6 LNG再气化模块结构28-29
• 2.6.1 高强度钢的应用29
• 2.6.2 不锈钢的应用29
• 2.7 本章小结29-31
• 第3章 LNG-FSRU再气化模块载荷31-42
• 3.1 LNG再气化模块三维计算模型31-32
• 3.1.1 SACS软件介绍31
• 3.1.2 SACS模型的建立31-32
• 3.1.3 LNG再气化模块材料属性32
• 3.2 再气化模块载荷确定32
• 3.3 使用载荷32-37
• 3.3.1 主结构自重33
• 3.3.2 设备重量33-35
• 3.3.3 管系重量35-37
• 3.3.4 可变载荷37
• 3.4 环境载荷37-40
• 3.4.1 风载荷37-39
• 3.4.2 爆炸载荷39-40
• 3.4.3 惯性载荷40
• 3.5 施工载荷40-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 LNG-FSRU再气化模块结构分析优化42-72
• 4.1 载荷条件42-43
• 4.1.1 设计载荷条件42-43
• 4.1.2 SACS结构强度分析原理43
• 4.2 工况计算分析43-62
• 4.2.1 吊装工况44-48
• 4.2.2 正常作业工况48-52
• 4.2.3 极端工况52-56
• 4.2.4 拖航工况56-59
• 4.2.5 爆炸工况59-62
• 4.3 结构优化设计62-71
• 4.3.1 计算结果分析62
• 4.3.2 结构冗余度62-64
• 4.3.3 优化方案64-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第5章 LNG-FSRU再气化模块布置优化72-84
• 5.1 LNG再气化模块总体布置原则72-75
• 5.1.1 LNG再气化模块设备布置原则72-73
• 5.1.2 设备布置基本类型73-74
• 5.1.3 LNG再气化模块布置现状分析74-75
• 5.2 LNG再气化模块设备布置调整75-80
• 5.2.1 按模块子系统划分75-77
• 5.2.2 按平台位置划分77-78
• 5.2.3 单组LNG再气化模块设备调整78-80
• 5.3 主结构适应调整80-82
• 5.3.1 结构调整80
• 5.3.2 结构强度校核80-82
• 5.4 本章小结82-84
• 总结与展望84-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文90-92
• 致谢92-93
• 大摘要93-96
• 摘要94-96
• Abstract96

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