浮式平臺
關注創建者：姜講蔣醬 創建時間：2023-03-06
浮式平臺的視頻教程
浮式平臺的實例教程
在結合現有浮式風機平臺方案優點的基礎上，建立面向深遠海浮式風力機平臺的流程化設計方法并研發新型浮式風機平臺方案，對于未來深遠海風能具有重要的理論意義和工程應用價值。
鑒于此，本文基于初穩性設計原理并借鑒半潛式與單柱式浮式平臺的結構特點，設計了一種大吃水、小水線面積、具有傾斜側柱的新型浮式平臺，根據穩性與設計要求改變結構主尺度與調整質量分布從而對平臺初始參數進行迭代優化。
圖1 新型浮式平臺結構圖
02
新型浮式平臺設計方案
提高浮式平臺穩性有2種辦法：降低重心與增大慣性矩。當前主流的浮式平臺亦是基于這 2 種辦法設計的，例如單柱式平臺通過增大吃水深度從而降低重心，半潛式平臺通過多立柱設計從而增大慣性矩。
然而，上述2類方案均存在其弊端。例如，一味降低重心勢必會增加適用水深與制造成本，導致浮式平臺適用性的降低；而一味增大側柱間距或直徑雖可增大慣性矩，但將導致支撐結構的應力增大，且平臺排水體積增加導致垂蕩共振易于發生。故本文提出，新平臺方案采取將側柱由中間向外傾斜，使得側柱向外傾斜一定角度，保證具有足夠的慣性半徑從而顯著增大慣性矩。在此設計思想的基礎上進行新平臺尺寸參數優化，該流程如圖2所示。
展開 對于我國海工裝備制造企業來說，面對當前的行業形勢以及市場競爭，加快提升設計總包能力、突破生產平臺設計建造核心關鍵技術顯得尤為迫切。
三足鼎立
韓企份額縮水
當前，全球海工裝備建造市場呈現中、韓、新“三足鼎立”的格局，從接單量來看，中國和新加坡企業占據了較大的市場份額，這使得韓國三大船企現代重工、三星重工和大宇造船海洋感到壓力很大。
今年上半年，全球累計成交各類海洋工程裝備36艘（座），金額合計53億美元。其中，成交浮式生產平臺訂單9艘（座），金額合計34億美元，占全球海工裝備成交總金額的64%。
隨著市場需求持續聚焦于浮式生產平臺領域，原本以自升式鉆井平臺為主的中國和新加坡企業加大對浮式生產平臺訂單的爭搶力度，聯合工程設計企業廣泛參與項目招標，并憑借成本和價格優勢獲得了市場上的大部分訂單。上半年，中國企業累計承接4艘（座）生產平臺訂單、15艘海工船訂單，接單金額達24億美元，同比增長44%，市場份額為45%，位居全球榜首；新加坡企業累計接單17億美元，遠高于2017年同期，全球占比為31%。而韓國企業上半年僅承接1艘浮式浮式液化天然氣（LNG）生產裝備和1艘浮式液化天然氣存儲及再氣化船（LNG-FSRU）訂單，合計金額約7億美元，接單金額同比大幅下滑，市場份額僅為14%，被中國和新加坡企業遠遠甩在身后。
“在油價下滑之前，也就是本輪海工市場危機爆發之前，韓國的市場份額基本維持在30%左右，中國和新加坡份額分別約為33%和15%。
展開 【iSolver案例分享47】海洋浮式基礎受水平風浪荷載
1. 模型背景
浮式基礎在深海中應用廣泛(見下圖)，例如被用做深海石油和天然氣的開采平臺。近幾年，海上浮式平臺被用作風機基礎也越來越多，對浮式平臺的力學性能研究也愈發顯得重要。海洋浮式平臺的建筑材料主要為鋼材，本案例研究其在風浪水平荷載下的力學行為。
海洋浮式基礎(floating foundation)
2. 建模
該模型為3維模型，材料的為鋼材，楊氏模量為215Gpa,泊松比為0.28。平臺上部為1個20m×20m的承臺，平臺通高為12m,底部為4個5m×5m的基座。
模型的網格劃分
模型底部被錨鏈固定， 水平方向受50kPa的均布風浪荷載
3. 結果對比
1) 應力
米塞斯應力
iSolver結果：
應力分布
Abaqus結果：
應力分布
2) 總應變
iSolver結果：
Abaqus結果：
3) 位移
iSolver結果：
Abaqus結果：
4） 支座反力
iSolver結果：
Abaqus結果：
4. iSolver中動畫如下
5. iSolver免費下載
iSolver為免費軟件，且無license限制，最新版免費下載地址如下：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/337351
6.
展開 一、 FLNG裝置的應用及技術特點
傳統的海上油氣開發模式一般是將海底采集的天然氣通過海底管道輸送到陸上終端，即“水下生產系統+海底管道”，或“深水浮式平臺+海底管道”。當油氣藏距離海岸較遠時，長距離海底管道成本昂貴，且流動保障安全問題較為突出。浮式液化天然氣生產儲存裝置(FLNG，即floating LNG production, storage and offloading system)，具備天然氣的開采、處理、液化、儲存及外輸等多種功能，具有建設周期短、開發設施少、開采靈活、可獨立開發、可重復利用等特點，可適用于小型、中型和大型氣田的開發。
典型的以FLNG為主要工程設施的氣田開發模式是將海底采集的天然氣集輸到FLNG進行處理、液化、存儲和外輸，主要的工程設施包括水下生產系統、FLNG、生產管線、穿梭油輪等。
二、 FLNG裝置的技術難點
1、FLNG裝置的特點
FLNG作為一種新型工程裝置開發海上氣田具有以下特點：
1) 不需要浮式平臺，長距離外輸管線和陸上處理終端，經濟性較好；
2) 所有生產處理設備占地面積小，受外部環境荷載影響小，風險更可控；
3) 受甲板面積制約，產能不能太大，難以適應超大型氣田開發；
4) 生產能力擴大時，處理設備對產品更敏感，擴能難度較大。
2、FLNG裝置的技術難點
1）上部模塊設計技術
在FLNG上需要將陸上LNG龐大的工藝處理設備全部布置在FLNG甲板上，將水下生產系統收集來的天然氣進行預處理，并達到液化前原料氣的凈化指標。
展開 海洋石油開發涉及的海工設施主要包括固定式平臺（包括導管架固定平臺、順應塔固定平臺、重力式平臺等）、各類浮式生產平臺（包括張力腿平臺、浮筒式平臺、半潛式平臺、FPSO等）及水下生產系統、深水立管，其中各類固定和浮式生產平臺上可設置鉆、修井裝置進行開發井的鉆井和修井。
1 導管架固定平臺
導管架平臺具有制造簡單、海上作業平穩安全的特點，在淺海海域使用具有良好的經濟性，使用水深范圍在5m～300m；但當水深大于300m后，導管架的重量及造價隨著水深的增加大幅度提高， 限制了這種平臺結構形式向更深的水深發展。
2 順應塔式平臺
順應塔式平臺也屬于固定平臺的一種，因此其適用水深也有限，實際應用的水深范圍在305～610m之間。類似于固定平臺，順應塔平臺通過樁固定于海底，但其大直徑的樁腿數量相當少，而且樁腿不內傾，平臺會隨水流或風載荷移動，順應塔式平臺通過人為降低結構剛度使其自振頻率高于30s，避免與大浪共振，因而運動性能較好，整體抗疲勞性能好，但各部分連接處易產生疲勞。其制造簡單，導管架部分結構件尺寸小，重量輕，海上安裝方便，但對海況惡劣的海域不適用，水深一般不超過700m。
3 混凝土重力式平臺
混凝土重力式平臺的底部通常是一個巨大的混凝土基礎(沉箱)，用三個或四個空心的混凝土立柱支撐著甲板結構，在平臺底部的巨大基礎中被分隔為許多圓筒型的貯油艙和壓載艙，這種平臺的重量可達數十萬噸，依靠自身的巨大重量，平臺直接置于海底，混凝土重力式平臺的一般應用水深范圍6m～300m。
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浮式平臺的最新內容
<p>Abaqus流固耦合功能在漂浮案例中的應用簡介</p><p><br></p><p>Abaqus是一款強大的有限元分析軟件，其流固耦合功能可模擬流體與固體結構的相互作用，廣泛應用于漂浮結構分析（如船舶、浮式平臺等）。通過耦合歐拉-拉格朗日方法（CEL）或聲學流體單元，Abaqus能精確計算流體壓力對固體變形的影響，以及固體運動引發的流場變化。
關鍵詞：漂浮式風力機;系泊;失效;動態響應;
0 引言
漂浮式風力機因其基礎為浮式平臺，在受風浪載荷長期持續的作用下，會發生慢漂、低頻及波頻等響應，直接威脅漂浮式風力機結構安全及運行穩定性[1]。因此，需對漂浮式風力機的平臺附著系泊，通過將其鏈接至海底，為平臺提供定位與回復力，以保證漂浮式風力機正常工作[2]。
，尚未建立較為完善的海上風力機浮式平臺設計體系，并對海上風力機浮式平臺的水動力性能進行系統研究。
但是，目前只有少部分研究將系泊動力定位系統與無人遠程控制結合應用于工程實際，如：無人水下發射平臺、浮式平臺遠程安全評估以及海底發電系留平臺等。
這是由于遠程操縱及無人控制技術大都應用于較惡劣或復雜環境干擾下，對控制系統實時性、靈活性及控制精度有較高要求，也對其工程應用存在一些阻礙。
為了風電挺進深遠海，我國首座水深超百米、離岸超百公里的浮式風電平臺“海油觀瀾號”正在抓緊調試，計劃今年6月全面投產。
為了新能源大規模消納，在內蒙古烏蘭察布，固態鋰離子電池、鈉離子電池和飛輪儲能等七種儲能技術驗證平臺，正在加速研發。
LIN等[6]通過AQWA軟件對半潛式浮式平臺進行水動力性能及系泊系統分析，并研究了系泊對平臺水動力的影響。結合前人所研究的結論，馬勇等[7]考慮了水輪機、風力機與平臺的相互作用；郭小天等[8]針對潮流能發電裝置在各種外載荷下的運動性能，合理地設計了適用于潮流能發電站的彈性索-錨鏈組合系泊系統。
近幾年，海上浮式平臺被用作風機基礎也越來越多，對浮式平臺的力學性能研究也愈發顯得重要。海洋浮式平臺的建筑材料主要為鋼材，本案例研究其在風浪水平荷載下的力學行為。
海洋浮式基礎(floating foundation)
2. 建模
該模型為3維模型，材料的為鋼材，楊氏模量為215Gpa,泊松比為0.28。
LIN等[6]通過AQWA軟件對半潛式浮式平臺進行水動力性能及系泊系統分析，并研究了系泊對平臺水動力的影響。結合前人所研究的結論，馬勇等[7]考慮了水輪機、風力機與平臺的相互作用；郭小天等[8]針對潮流能發電裝置在各種外載荷下的運動性能，合理地設計了適用于潮流能發電站的彈性索-錨鏈組合系泊系統。
吸力錨用于船舶或浮式平臺的錨泊系統，主要承受水平力及斜向上或垂直向上的拉力；吸力樁用于固定平臺及水下生產系統等基礎，主要承受垂向力及水平力。
吸力樁是一種典型的樁土作用基礎，主要依靠負壓原理進行安裝，樁的置入一般分為三個階段。
第一階段，吸力樁下放至海床后，依靠自身重力會沉入到泥面以下一定深度，這個階段稱為SWP（Self-weight penetration）。
其它工程模式
在當今海上油田開發過程中，越來越多的新技術、新手段被采用，如小型化的平臺、浮式生產系統、各種水下完井和水下生產設施，目的是經濟有效地進行海上油氣田的開發。需要根據工程實際情況進行選擇。
（完）
