教程设计说明书

第一章绪 1.1研究背景及意 三维仿真技术研究现 国外虚拟现实技术的研究现 我国虚拟现实技术的研究现 三维仿真技术的应 三维仿真的现状和发 研究目标、内容和章节安 研究目 研究内 章节安 第二章单点系泊技术的介 单点系泊技术的发展历 单点系泊设施的结构组成和分 单点系泊的分 单点系泊主要部 世界范围类单点系泊的分布情 单点系泊技术的应 世界主要几家单点设计公司介 单点系泊环境评估依 第三章单点系泊CLAM系统的实体三维建 海底管线设计及建 海底管汇(PLEM)设计及建 单点浮筒(BB)设计及建 第四章单点系泊CALM系统接卸操作技术仿 接卸邮轮前的工 靠泊操 接管操 卸油操 拆管操 离泊操 第五章总 致 参考文 第一绪1993年开始，由原油输出国变成了输入国，并且原油进口量逐年增加，据，2003年原油进口量已达9120万吨，成为世界上第二了保证国家安家已将储备油的问题提上了日程，外界推测，中国到2020年目前，得益于先进的计算机技术、现代三维建模仿真技术，使得对许多复杂操作1.1研究背景及意195840业的发展单点系泊技术发展的十分迅速目前这种技术已作为一种的海上中转仓储过驳技术被世界各国竞相采用首先单点作为海上中转终端通过这“浮动的码头”就可以供大型船舶系泊和装卸原油或矿砂，充分发挥了大型船舶的优越性。其此单点作为海上油田采油终端起到“浮动油库＂的作用是深海遥远油田上经济而且先进的储输可以说单点系泊技术为海洋石油开采和海上中转的历史翻开了崭新的一页极大地推动了海洋石油开采业和石油化工业的发展现在随着海上石油工业的兴起单点系泊系统更趋向于大型化普遍化设备的操作更应该熟悉的掌握装置的结构特性和工作原理以及装置的使用和。为了有效保障装置的经济安全运行这些装置的管理需要深入全面地掌握设备的结构特点工作原理使用和 方法。Windows系统平台下，建立基于在Pro/E环境下单点系泊的三维模型模拟单点系泊系统卸油工艺仿真动画，三维仿真即虚拟现实(VirtualRealltyVR)是近年来出现国外虚拟现实技术的研究现VR技术最早在20世纪中期由VPL探索公司和它的创始人JamnIJaIlier提出这作为VR技术的发源地，其研究水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前英国和虚拟现实技术的研究与开发，在VR开发的某些方面，特别是在分布并VR环境的相互作用，他们还在研究虚拟现实中势识别，已经开发了一套神经网识别系统，该系统可以识别，也可以识别表示词的信号语言我国虚拟现实技术的研究现RRR国内一些重点院校已积极投入到了这一领域的研究工作航空航天大学计算机系是国内最早进行R研究最威的单位之一并在以下方面取得进展着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬虚拟现实演示环境用于训练的虚拟现实系统虚拟现实应用系统的开发平台等。浙江大学CCG国家开发出了一套桌面型虚拟建筑环境；表情的和唇动的等技术问题计算机科学和技术系对虚拟现实和临场；JPEG标准压缩编码新方案，获得了较高的压缩比、信噪比以及解压速度；北方工业大学CAD是我国最早开展计算机动画研三维仿真技术的应在大型复杂工程系统(项目)此外，三维仿真技术和虚拟现实技术在业中亦显示出广阔的发展前景三维仿真的现状和发经过四十多年的发展，CAD/CAMCAD技术到目前5次大的技术革新。三维线框系统：20世纪60年代新出现的三维CAD系统是简单的线框式系统，出以表面模型为特点的三维造型系统CATIA，从而标志着CAD技术突破了单纯模仿工CAD技术有了实CAD3D零件CAD技术的发展提供了更大的空间的机遇。Pro/EngineerCAD刚刚进入中国时一样。随着变量化技术的逐研究目在Windows系统平台下，建立基于在Pro/E环境下单点系泊的三维模型，然后研究内点系泊装置的三维建模工艺仿真作了一些研究并在以下几个方面作了一些工作为增加对单点系泊装置的感性认识及制作的单点系泊系统卸油工艺仿真效果符合工程实际特地向茂名港口公司海上平台任职的进行咨询得到了公司单点系泊技术的原始数据、设计图纸和相关书籍等资料。本文在单点系泊装置设计图纸的基础上，结合相关的参考，运用Pro/E4.0三依据贵公司提供单点系泊装置的资料，运用flas仿真，制作单点系泊系章节安合本实际重点介绍三维建模Pro/E的特点及应用优势。4第二点系泊技术的介17000吨。然而在战后，随着造船技术的发展和出于经营效益的考虑，人们开始考虑建司纷纷投资开发近海石油，从而形成了70年发近海石油的。近海石油勘探开单点系泊的分所说的“单点系泊”，来源于英文“SinglePointMooringSPM，或称SBM(SingleBuoyMooring)。它是海上终端站的一种。应该说SPM是一个总的CALM(CatenaruyAnchorLeg2-1Fig2-1CatenaruyAnchorLegMooringsystem即是常说的CALM系统(见图2-1)。这种类型的单点是单点系系泊中数量分布最多的一种。全世界目前共有单点四百余座，其中CALM系统有三百多座。世界第一水下软管，PLEM15米—450米不等。可以说这是单点设计的基本，也是最成功的一种单点类型2-2Fig2-2FixedTowersystem塔式单点(见图2-2)就是一座根基固定于海的塔式钢结构多作为近海油田的采通过漂浮软管或其它管线实现原油的过驳。我国涠10-3油田就采用了这种类型的转台上装有缆绳，使油轮在遇台况下能迅速脱开。另外，该结构还采用了一种“自MBMS（MultiBuoyMooringALP(ArticulatedLoading2-3Fig2-3ArticulatedLoadingPlatform铰接式装卸平台(见图2-3)SBS(SingleBuoy2-4Fig2-4SingleBuoyStoragesystem单浮筒仓储系统(2-)CLM系统的基础上发展起来的。这种类型的单度，改善了作业状况，S现已发展成为系统复杂、技术先进，水深较深，(800余米)的浮动式油品储运系统(tingnrageandfloaingem这类系统为了适应不同环境的O系统，当环境恶劣影响设备及人身安全时，油船可与系统脱离离开现场。单锚腿系泊 ingleAnchorLeg2-5Fig2-5SingleAnchorLegMooring这类单点固定浮筒的锚链只有一根，故称为单锚腿系泊(2-5)SALM系6-715米左右，下CLAM系统不同，SALMPDU不装在浮筒上而是在用途。SOFECSALM48小时内安装完毕投用。为了承受浮筒的正浮力和最大系泊载荷SALM系统的基座可以设计成重力或者桩基式或二者兼用。SALM系统既适用于浅水，也适用于深水。在浅水环境下，旋转接PLEM上，PLEM与油轮输油管汇之间使用软管连接；对于深水情况，PLEMPDU则安装在立管的顶部。如果水深加大，可根据中间情况增加铰接点，以减少立管的弯矩。和CLAM系样，在360CALM系统广泛，主要原因是它有―个很大的缺陷：所有的可拆卸的部件，特别是PDU不是装在浮筒上而是在水下因而检查起来更尤其是在水深流急潜水作业非常的区域，这种缺陷就更为突出了。显然，由于大部分的检测作业都涉及到潜水作业，这类单点的费用是相当高的但不可否认因为SALM系统的浮筒上没有任何重要的部件与管线，并且与PELM只有一根锚链连接，浮筒因此有较大的度，也就是有较强的ELSBEExposedLocationSingleBuoyELSBMELSBM的浮筒结构复杂，浮筒整体呈圆柱形，为增加稳性，底部设有压载舱，ESBM的顶部设有直升机平台，便于的保养ELSBMCALM50来1976年这种系统在北海布仑特油田(BrentField)投入使用。该系统的外形与结构和ELSBM系统尤为相似，它被设计为—种储油容器和泵站，浮筒为巨大的圆柱形，顶部单点系泊主要部浮筒压力的试验，有些大型SPM设备ELSBM、SPARALT等系在浮筒体上装有柴油桩腿构件(ANCHORSPM系统设计的主要参数之一。桩腿受力相当复杂，一方面需用动态分析，系泊缆(MOORINGABS它由系泊载荷决定。设计SPM系统时，系泊载荷是主要参数。目前尚无完美的计算公53CM98KN196KN之间，这取决于具体结构CALM型单点而言，软管有两段，一段称为水下软管(SubmarineHose)；另一段从旋接头到输油船的管汇，称漂浮软管串(FloatingHoseStrings)，软管是特制的压力橡的位置具有一定浮力的高强度塑料浮子实现的。管线中要装截止阀，口径已从首台的10cm76cm12m/s。基础从停泊点拔出的最小安全系数是2多桩腿的基础可用普通船锚或锚桩结构桩腿 只有一个，但结构复杂。如SALM系统图所示的基础为一六角型重力基础，边上打12根桩，对安置点的海底地质情况需作和取样试验，以取得土质资料。储油船(Storage如果装置本身没有储油能力，必须要有储油船，一般是旧油船来改装(因为大19904242-1Table2-1worldregionalsinglepointmooringdistribution分布数量（套洲24洲2617621218其尼31套，23套，马西亚18套，8套，中国71990有的单点，有塔式系统，FPSOCALM系统。单点系泊技术的应国际上单点系泊技术的兴起是在50年代末60阵代初。在我国，这项技术的引进与海底管线输送到固定的单点(一般为固定塔式(FixedTowerType)FPSO系统)FPSO系统，通过软管(漂浮或非漂浮式)FPSO系统，通过软管(漂浮或非漂浮式)FPSO油轮输送到靠泊油轮的油舱中。198610月，南海西部公司的一套15万吨级的FPSO——“希望”号投入使用。九十年代初期，南海东部珠江口附近油气勘探有重大突破，先后发现流花和陆丰两个油田。9397年末，在这两个油田先后建成了四套FPSO系统，这四套装置中，既有式内转台CALM系统单点，作为海上原油中转终端该系统由IMODCO公司设计制造浮筒直径12.5米型高2.315.32513-271100，据悉，1998年8月西部石油公司在北部湾涠洲岛附近建成了继茂点之后1142.22.9，为6万吨级，可接卸3-6万吨级的油轮。西部石油公司在涠洲岛上建有一个罐容15实际上我国地区早在1967年就开始引进单点系泊技术比大陆要早20多年。的单点，CALM70%SALM系统(1976年)在使用CALM系统取代。这些单点多作为炼厂原油进口中转终端，也有少数作为成品油或其它液体产品的输出终端。截止90年底，共建有各类型单点9套，但其中3套已损坏，6套仍在使用。可以，随着我国海上石油勘探开发事业和石油化工SOFEC、EMH、Bluewater、Mitsubishi等十家余公司设计制定，而上述六家公司所设计38390.3%(2-2)。2-2Table2-2worldmajorSinglePointMooringdesigncompanymarketshare数量占有率77.6%领域的半壁。下面着重介绍这三家公司的情况。SBM和FPSO系统等设备，以及这类设施的、维修和油田服务等。该公司于1969期，SBMCALM(CatenaryAnchorLegMooring)系统。此后，在单点研究领域的发展一发而不可收拾，渐渐占据盟主地位。到目前为止，该公司仅CALM系统―项就向世界各地提供了超过160套。1972年，SBMSBM(SingleBuoyStorage)系BuoyStorage)和外置式旋转系统的单点(ExternalTurretSPMSystem)。1985SBM公旋的海域。当恶劣天气来临前，FPSO系统中充当储油罐作用的油轮可以迅速与单22-1油田中就被采用。FPSOFSO(FloatingStorageandOffloadingSystem)系为了确保在单点技术研究领域的领先技术，SBM公司在科研和建设上投入大量的人力物力该公司在法国南部摩纳哥的实验中心和因承担了大量的研和产品测试任务而闻名遐尔。近年来，该公司在高压流体、气体、旋转头、低温(深冷)旋转头的研制和开发锚链磨损分析，自润滑轴承的开发等项目都取得了令人瞩目的进展。IMODCOIMODCO公司，则是其英文名称InternationalMarineandOilDevelopmentCorporationOfStockholm1958年，1995150套的品是CALM系统。事实上该公司在CALM型单点的研究和技术上是处于领先地位的，尤其是在开发常规CALM系统和CLAM系统市场上，为在用单点及零备件的更公司也涉足结构复杂、技术含量极高的深水FPSO研究和制造。，IMODCO公——Challis单电系统。该系统用于开采十口油井(井)，可进行采油、气驱、水驱等1991年，该公司制造并安装成功了当时世界上水深最深(400m)IMODCO公司在这一领域的非凡实纵观单点技术的发展历史，IMODCO公司可称得上为单点系泊技术的开山鼻祖。的安装及系统的操作、检测、及备品供应等领域在IHC/CALAND中占有举足SOFECFMCFPSO系统的研究及海期，SOFEC公司抓住这个机遇，以其精湛的技术和良好的信誉站稳了脚跟。八十年代末期，SOFECFPSO系统的研究投入了大量的精力，1988年，该公司在也门红海安装了一套世界上最大的外延转盘式系泊系统(ExternalTurretMooringSystem)，该套系统连接了一艘DWT为409000吨的邮轮作为浮动式油库，和中转远在内陆402400000BBL/天(64000m³/天)。935DWT为50000吨的油轮的船头。多级的PUD与34根水下软管连接，使深海油田的开发1996FPSO对于海上单点系泊浮式码头的环境评价项目和内容，目前还没有明确的评价“大纲因此国际上的通行做法一般是依据船级《单点系泊建造与入级规范第三章单点系泊CLAM系统的实体三维建CALM系统(3-1)CatenaryAnchorLegMooring的缩15M65M550万吨的巨型油轮。 CALM系统Fig3-1CAystemCALM系统是一个综合系统，整个系统由锚泊系统．单点浮筒、三臂旋转系统．水汇岐管上的漂浮软管，到达单点浮筒的旋转头——产品分配装置(PDU)，再经浮海底管线是铺设在海底的管线由一节节的焊接而成它将岸上油车和单点浮筒的海底终端管汇连接起来，用于输送原油及其它液体货物，管线或者主管(如果有)MSB31.4关于液体石油输送管的条款的最低要求海底管线一般不用但在波浪破碎区及接近海岸的地方除外但不同国家有所不同有的国家或地区的也许要求管线在全长范围内为确保系统的管线在预期使用以上设计应满足管线在任何海况条件下都能保持稳定由―3-1-1Fig3-1-1submarinepipeline同时，输油时管线内相对低的压力所造成的应力水平也相应较低。特点进行内壁防腐处理还要在管线的―定间隔内安装牺牲阳极板来起阴极保护作。用是将SPM浮筒的水下软管及海底管线连接起来。一般将PLEM设计成与一条或3-2-1Fig3-2-1physicaldiagramofthePipelineEnd3-2-2Fig3-2-2PipelineEndManifoldmodeling管汇用支承的方法安装在管线点构筑物的基础上。与水下软管连接设在撑上）PLEMPLEM基础构筑（固定PLEM构筑物那样，靠重力灌浆固定在海底上。PLEMPLEM安装PLEM基础加桩，这种基础是用—PLEM固定在桩头上。这种方法可在遇PLEM移开.PLEMSPM单点浮筒(BB)BB为BuoyBody的英文缩写。单点浮筒为整个单点系统的设备，靠锚泊系统进行固定。根据SPM的终端类型及场地的不同，其外径为820米，高度47米不部甲板为一综合工作平台，开有钻链孔、舱室人孔、浮筒安装孔等。见（3-3）3-3Fig3-3BuoyBodymodeling整个简体为分舱结构，在水密舱周围均匀分布有4—8个水密舱，每一舱都有可漂浮。在部分或全部舱室内装进聚氮酯可提高浮筒的生存能力和浮动稳定性。浮筒在设计建造时都要经过船检的认可。浮筒的舱室为产品分配装置的三通(包括产控制装置舱、锚链舱和工具舱室等，各舱室底部装有舱底泵来抽取舱底积水。筒体甲板为产品分配装置旋转头，并以绞接方式与三臂旋转系统相连(系泊臂、平衡臂和输油管臂)，卸油时油轮带动三臂旋转系统和旋转头—起围绕着浮筒外壳360度旋转。筒体的外侧一般装有斜纹或直纹的防撞橡胶或防撞半圆（直接焊接），水下用。三臂旋转系统(TS)设计及建TS为TnrntableSystem的英文缩写。在浮筒的主甲板为多通道产品分配装置衡臂（见图3-4-2）、输油臂（见图3-4-3）、系泊臂(见图3-4-4)等三臂相连组成三臂旋3-4-1Fig3-4-1Multi-productionDistributionUnit3-4-2Fig3-4-2balancearmmodeling3-4-3Fig3-4-3fuelarmmodeling3-4-4Fig3-4-4mooringarmmodeling的力把旋转头的轴承及密封件损坏。旋转头内有1―4个的通道，这取决于通锚泊系统(ACS)设计及建ACSAnchorChainSystem的英文缩写。锚泊系统（3-5）是由以浮筒为中心PLEM的损坏。3-5Fig3-5mooringchainmodeling水下软管系统（SHS）设计及建，SHSSubmarHoseSystemPLEM及浮筒中心0.69.1OCIMF(OilCompanyInternationalMarineForum)《近海系泊装货及卸货软管的制造及检验指南中给出了海底软管的技术要求。水下软管由于更换比较施工费用较大因此要求水下软管的强度要高要长，所以往往使骨架式的水下软管这种软管端部装有一小阀门当软管的内层破裂时，PLEM之间的距离是PLEM发生最大位移时，软管不被过度拉伸，并且，当浮筒在波浪下起伏下，主要设计的灯笼型。图3-6-1水下软管示意 图3-6-2水下软管建模Fig3-6-1SubmarHoseSystem Fig3-6-2SubmarHoseSystemSchematicdiagram modelingdiagramSPM在PLEM的正上方这样大大地消油轮底碰撞PLEM和水下软管的型。PLEM也可作为浮简定位的参照物除节约费用外，软管更换时更见其优点。检查管组时也没有被的。浮筒底部的软管是绝缘的以浮筒及PLEM的阴极保护系统浮筒中心室内管道PLEMPLEMPLEMFHSFloatingHoseSystem的英文缩写。油轮和单点之前输油是靠漂浮软管来进3海里，其有独立的电源及控制系统。软管漂浮（3-7）在海面上，其浮力依靠软管外层的发泡聚氯乙烯提供。漂浮3-7Fig3-7FloatingHoseSystemPhysical第四章单点系泊CALM系统接卸操作技术仿CALM系统所处的位置和设备配置不同，必须经适当修改才能适应特定油轮安全。本章主要以茂点的操作工艺技术（图4-