浮式储存气化装置系泊系统紧急解脱风速研究

发布时间：2019-10-22 23:04

【摘要】：浮式储存气化装置(FSRU)作业时需要长时间系泊于码头上,其连续作业能力成为评估一个FSRU项目的重要指标。以天津FSRU项目为例,基于现场实际采集的风、浪、流数据和实测缆绳数据,通过建立FSRU系泊模型对系泊缆张力进行了数值模拟计算,并运用现场的缆绳载荷监测系统对计算结果进行了验证。研究结果表明,FSRU在风速超过《液化天然气码头设计规范》要求的20 m/s时并不需要紧急离泊,只有超过22.5 m/s时,须采取应急措施,高压外输臂会紧急切断并断开连接,在系泊缆张力达到破断力的50%之前无需进行离港操作,这样可以极大提升FSRU的作业效率,保证供气的连续性。研究结果可为今后FSRU的建设运行提供理论依据。
【图文】：

模型图,码头系泊,模型

家的行业规范，系泊缆的分布应符合表1要求。参考表1的要求及码头上系缆墩的分布，FS-ＲU系泊系统从船首至船尾采用3、2、2、2、2、2、3、2的系泊方式，码头中部并列均匀布置4组护舷。FS-ＲU码头系泊布置见图1所示。表1系泊缆长度及角度要求Table1Mooringcablelengthandanglerequirements规范来源缆绳名称横向系泊角度/(°)垂向系泊角度/(°)系泊缆绳长度/m首缆、尾缆30～4560～100开敞式码头设计与施工技术规程横缆70～110＜3030～70倒缆≤3030～60国外行业标准横缆75～105＜2535～50倒缆10图1FSＲU码头系泊模型Fig．1FSＲUwharfmooingmodel1.2风载荷对于系泊在码头上的FSＲU，，计算风压力垂直于码头前沿线的横向分力和平行于码头前沿线的纵向分力可按下列公式计算:Fxw=7.36×10－4AxwV2xζ1ζ2(1)Fyw=4.90×10－4AywV2yζ1ζ2(2)式(1)、(2)中:Fxw、Fyw分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力;Axw、Ayw分别为船体水面以上横向和纵向受风面积;Vx、Vy分别为设计风速的横向和纵向分量;ζ1为风压不均匀折减系数;ζ2为风压高度变化修正系数。FSＲU水面以上受风面积根据设计船型和船舶的装载情况确定，在缺乏船型资料时也可参照国际航运协会护舷系统设计规范中关于各类船型的满载排水量及受风面积表进行模拟。需要注意的是，FSＲU的上层建筑一般在船尾部分，其质心和型心之间存在一个力臂，因此风力对FSＲU的作用形式不是均匀平推的。在采用通用的水动力学分析软件计算时，风载系数矩阵中除了需要输入3个方向的水平风力系数之外，还需考虑侧向风作用下船体受到的沿Z轴的转船力矩。根据经验，当FSＲU水面以?

缆绳张力,破断力

第29卷第2期毕晓星等:浮式储存气化装置系泊系统紧急解脱风速研究165图2FSＲU不同时间的缆绳张力对比Fig．2ComparisonofFSＲUcabletensionunderdifferenttime2.3FSＲU最大抗风能力分析国际航运协会关于安全系泊的描述为:钢缆的最大张力不应大于缆绳破断力的55%，尼龙缆的最大张力不应大于缆绳破断力的50%。在石油公司国际海事论坛出版的系缆设备指南［5］中也有相关规定:系泊船的缆绳张力不应大于其破断力的55%。本项目50%破断系数所对应的最大系缆力为58.5t，55%破断系数对应的最大系缆力为64.4t。如果以缆绳许用张力为参考标准，并参考系缆墩和护舷的受力情况，本项目的码头系统对于该船型来说仍然具有很大安全余量。图3为破断系数为50%和55%情况下系泊缆绳可承受的最大风速。从图3可以看出，以缆绳破断力的50%和55%为标准，系泊船的最大抗风能力均已大于30m/s的风速，该结果远大于《液化天然气码头设计规范》中20m/s的系泊极限风速，这一改变将极大提升FS-ＲU的连续作业能力。图3码头系泊缆可承受的最大风速Fig．3Themaximumwindspeedofthemooringcablecanwithstand3结论目前没有专门规范针对FSＲU系泊条件做出规定，由于FSＲU外形与LNG运输船相似，监管部门主要参考《液化天然气码头设计规范》，紧急离泊风速为20m/s。本文对缆绳破断力的数值模拟研究结果表明，风速大于20m/s时并不需要紧急离泊，只有超过22.5m/s时，须采取应急措施，高压外输臂紧急切断并断开连接;在系泊缆张力达到破断力的50%之前无需进行离港操作，这样可以极大提升FSＲU的作业效率，保证供气的连续性。参考文献［1］中华人民共和国交通运输部．JTS165—5—2009液化天然气码头设计规范［S］．北京:人民交通出版社，2000．［2］HUANGS
【作者单位】：中海石油气电集团有限责任公司;
【基金】：中海石油气电集团有限责任公司科研项目“LNG船靠、系泊模拟集成系统研究(编号:QDKY-2016-YFZX-09)”部分研究成果
【分类号】：TE95

【参考文献】