海洋平台结构与设备的可靠度与风险评估

发布时间：2017-12-26 00:24

本文关键词：海洋平台结构与设备的可靠度与风险评估　出处：《浙江大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：海洋平台在海洋油气田开采中担负着重要作用,海洋平台在极限海况下坍塌以及在上部结构的火灾爆炸事故均会造成人员伤亡、财产损失以及环境污染等重大事故,是需要不断深入研究的问题。海洋平台极限工况下坍塌是极限承载力问题,使用可靠度方法对极限承载力进行可靠度评估是安全评估中的重要方法,但如何考虑抗力衰减的海洋平台时变可靠度评估尚未得到较好解决；气体火灾爆炸在海洋平台上部结构的该类事故中占有较大比例,常采用风险评估方法进行评估,但也面临着方法定量性不强,过于依靠经验的问题。针对上述问题,本文的主要研究内容包括：(1)以导管架平台为例,分别研究了风暴荷载作用下以及极值冰荷载作用下平台极限承载力的时变可靠度问题。考虑腐蚀对平台抗力衰减的影响,给出了适用于导管架平台的时变可靠度评估的方法。(2)提出了一套针对海洋平台上部结构由气体泄漏导致的火灾与爆炸风险进行定量风险评估的方法。该方法结合危险事故区域分析概念、场景频率与概率分析技术、CFD分析技术定量生成指定数量的泄漏场景,并可以根据泄漏场景确定相应的火灾与爆炸场景；该方法还给出了不同场景发生概率的计算方法,并基于概率超越曲线法给出了火灾与爆炸设计荷载求解方法。(3)采用火灾动力学CFD软件FDS进行喷射火模拟并与试验进行对比验证了本文方法的可行性；基于FDS对典型海洋平台上部结构的不同喷射火火场进行分析,研究喷射火场景下平台上部结构的火场分布规律,并探究不同场景参数对火场分布规律的影响。(4)基于ABAQUS有限元软件进行高温下的结构响应分析,对高温下的简支梁进行分析并与实验对比来验证方法有效性；基于FDS和ABAQUS探究真实喷射火场景下的结构响应分析方法,并探究不同喷射火场景导致的结构失效机理。(5)基于FLACS模拟气体爆炸场景并与试验结果进行对比来验证分析方法。基于FLACS对典型海洋平台上部结构进行气体爆炸模拟,研究火焰传播规律及爆炸超压随时间变化的空间分布规律；分别研究空间阻塞情况以及侧向限制情况对整体超压以及超压分布规律的影响。(6)基于LS-DYNA有限元软件对防爆墙结构在超压曲线下进行动力响应分析,探究不同参数对结果的影响并与实验结果对比验证的正确性；基于LS-DYNA有限元方法以及理论分析方法对不同荷载形式下的结构响应机理进行研究；基于FLACS以及LS-DYNA研究真实爆炸场景下的平台框架结构的动力响应分析方法,探究真实爆炸场景下的结构失效机理。(7)研究各类火灾爆炸风险降低方法的原理；对基于以可靠性为中心的维护(RCM)方法在油气泄漏的设备维修维护方面的适用性进行研究,并对RCM方法中基于状态的维修策略的检测间隔期制定方法进行研究,给出一套合适的间隔期制定方法。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P75

【参考文献】