一种FPSO内转塔的旋转试验方法与试验装置

专利名称：一种FPSO内转塔的旋转试验方法与试验装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310984307.9

专利申请（专利权）人：招商局重工(江苏)有限公司,中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司
权利人地址：江苏省南通市海门区滨江街道新安江路1号

专利发明（设计）人：陈伶翔,郑铁男,林海,张洪涛,周帮曦,张宝雷,张贺贺,陈允中,杜鹏,王紫阳,周玉双,赵育鹏,覃方伍,张林,毛宁,苏东鑫,张永峰,董艳康

专利摘要：本发明涉及旋转实验技术领域，公开了一种FPSO内转塔的旋转试验方法，包括：滑槽安装；安装吊耳；安装电动葫芦，连接主轴承；进行拉伸试验；测量并记录旋转过程中的启动扭矩和运行扭矩，实时记录每次转动的扭矩可以有效判断下转塔的安装精度并保证拉伸试验的精度，通过电动葫芦的拉力来转动内转塔，利用电动葫芦转动FPSO内转塔，大大提高操作效率和安全性，减少了人工操作的繁琐和危险，同时也降低了人力成本和操作风险。

主权利要求：
1.一种FPSO内转塔的旋转试验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：滑槽安装，将12个滑槽均匀分布地安装在主轴承的螺栓上，并用螺栓拧紧固定；
步骤2：安装吊耳，先对吊耳的安装位置做吊耳局部结构强度计算，计算包括以下步骤：步骤21：应力标准计算：屈服强度检验，
—等效应力、
—x方向单元应力、
—y方向单元应力、
—屈服应力、
S—安全系数、
—x和y平面上的单元剪切应力；
步骤22：有限元分析：
S22‑1：建立坐标系；
S22‑2：结构建模；
S22‑3：划分网格，网格尺寸为100mm×100mm；
S22‑4：赋予结构尺寸和材料；
S22‑5：结果计算；
步骤23：计算结果分析；
步骤24：得出结论：从分析结果发现，垫眼应力及相关结构单位检查值均小于1.0，最大应力145.2MPa出现在垫眼反侧‑LP‑6T梁腹板处，因此，结果表明，环下结构具有足够的承受设计荷载的能力；
步骤3：安装电动葫芦，连接主轴承，安装电动葫芦包括以下步骤：步骤31：将钢丝绳套在相邻滑槽a、滑槽b上，钢丝绳套在滑槽槽口时需要固定紧避免打滑导致拉伸时力矩测量不稳定，滑槽b能稳定主轴承的受力方向，并预防拉伸时出现钢丝绳脱落的情况，避免危险的发生；
步骤32：在钢丝绳的另一端安装上拉力计，安装拉力计能记录拉伸过程中的启动扭矩和运行扭矩，实时记录每次转动的扭矩能有效判断内转塔的安装精度并保证拉伸试验的精度；
步骤33：将电动葫芦与拉力计进行连接；
步骤34：最后将电动葫芦与吊耳连接，将电动葫芦的挂钩挂在卸扣上；
步骤4：进行拉伸试验：
S41：检查所有系统之间的连接可靠性，防止出现打滑，脱落的危险工况；
S42：以6°为增量拉伸旋转主轴承，直到完成一整圈360°旋转，以确保主轴承的正确安装和安装精度要求,当拉伸的力矩不足以转动下转塔时，则在另一侧增加一组或多组辅助拉伸组件；
S43：测量并记录旋转过程中的启动扭矩和运行扭矩，实时记录每次转动的扭矩能有效判断下转塔的安装精度并保证拉伸试验的精度。
2.根据权利要求1所述的一种FPSO内转塔的旋转试验方法，其特征在于：所述步骤2中安装吊耳包括以下步骤：步骤2‑1：完成对吊耳的安装位置的吊耳局部结构强度计算；
步骤2‑2：在船体预定位置焊接吊耳；
步骤2‑3：吊耳焊接完毕后将卸扣旋转进吊耳洞口，拧紧固定，卸扣用于电动葫芦的固定。
3.根据权利要求1所述的一种FPSO内转塔的旋转试验方法，其特征在于：包括主轴承、连接组件、拉伸组件，连接组件为均匀分布于主轴承上的滑槽，拉伸组件包括钢丝绳、拉力计、电动葫芦、吊耳、卸扣，拉伸组件通过连接组件与主轴承进行软连接。
4.根据权利要求3所述的一种FPSO内转塔的旋转试验方法，其特征在于：所述均匀分布于主轴承上的滑槽依次为滑槽a、滑槽b、滑槽c、滑槽d、滑槽e、滑槽f、滑槽g、滑槽h、滑槽i、滑槽j、滑槽k、滑槽l。
5.根据权利要求4所述的一种FPSO内转塔的旋转试验方法，其特征在于：所述滑槽a上固定钢丝绳，钢丝绳依次连接拉力计、电动葫芦、吊耳、卸扣。 说明书 : 一种FPSO内转塔的旋转试验方法与试验装置技术领域[0001] 本发明涉及旋转实验领域，特别涉及一种FPSO内转塔的旋转试验方法与试验装置。背景技术[0002] FPSO单点系泊内转塔安装完毕后的旋转试验是为了确保转塔结构能够安全、可靠地进行旋转，在试验中需要对转塔旋转的受力和下轴承面的间隙跳动值进行测量，并检测上下轴承和月池围壁的同心度，旋转受力是否均匀等各项性能指标。[0003] 公开号CN111307580A的专利申请公开了一种用于模拟三向应力下扭性断层旋转错动的圆盘旋转试验装置。该试验装置的试样套筒固定设置在外反力框架中，两个加载板分别盖设在试样套筒的轴向两端的内部，第一加载杆的下端固定设置在位于上方的加载板上，第一加载杆的上端与轴向加载机构的输出端连接；第一锥齿轮活动设置在第一加载杆上；第二加载杆的上端固定设置在位于下方的加载板上，第二加载杆的下端可转动地设置在外反力框架的底部中，第二锥齿轮活动套装在第二加载杆上，驱动机构的输出端可同时驱动第一锥齿轮和第二锥齿轮反向转动。本发明可以在室内实现对于活动断层错动物理过程的模拟，降低了测量加固操作的人力物力成本。[0004] 该现有技术适用于小型装置的检测，在比较大型的装置检测时，使用不便。[0005] 为此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种FPSO内转塔的旋转试验方法与试验装置，可以检测转塔是否存在颤动、撞击等安全问题，及时对问题进行调整和处理；还可以检测转塔旋转过程中的摩擦阻力、验证轴承快的安装状态，以保证转塔的运转顺畅，工作的连续性和稳定性。[0007] 本发明采用的技术方案是：[0008] 一种FPSO内转塔的旋转试验方法，包括以下步骤：[0009] 步骤1：滑槽安装，将12个滑槽均匀分布地安装在主轴承的螺栓上，并用螺栓拧紧固定；[0010] 步骤2：安装吊耳；[0011] 步骤3：安装电动葫芦，连接主轴承；[0012] 步骤4：进行拉伸试验：[0013] S41：检查所有系统之间的连接可靠性，防止出现打滑，脱落等危险工况；[0014] S42：以6°为增量拉伸旋转主轴承，直到完成一整圈360°旋转，以确保主轴承的正确安装和安装精度要求,当拉伸的力矩不足以转动下转塔时，则可以在另一侧增加一组或多组辅助拉伸组件；[0015] S43：测量并记录旋转过程中的启动扭矩和运行扭矩，实时记录每次转动的扭矩可以有效判断下转塔的安装精度并保证拉伸试验的精度。[0016] 优选的，步骤2中安装吊耳包括以下步骤：[0017] 步骤21：先对吊耳的安装位置做吊耳局部结构强度计算；[0018] 步骤22：在船体预定位置焊接吊耳；[0019] 步骤22：吊耳焊接完毕后将卸扣旋转进吊耳洞口，拧紧固定，卸扣用于电动葫芦的固定。[0020] 优选的，步骤3中安装电动葫芦包括以下步骤：[0021] 步骤31：将钢丝绳套在滑槽a、滑槽b上，钢丝绳套在滑槽槽口时需要固定紧避免打滑导致拉伸时力矩测量不稳定，滑槽b可以稳定主轴承的受力方向，并预防拉伸时出现钢丝绳脱落的情况，避免危险的发生；[0022] 步骤32：在钢丝绳的另一端安装上拉力计，安装拉力计可以记录拉伸过程中的启动扭矩和运行扭矩，实时记录每次转动的扭矩可以有效判断内转塔的安装精度并保证拉伸试验的精度；[0023] 步骤33：将电动葫芦与拉力计进行连接；[0024] 步骤34：最后将电动葫芦与吊耳连接，将电动葫芦的挂钩挂在卸扣上。[0025] 优选的，步骤21中吊耳的局部结构强度计算，包括以下步骤：[0026] 步骤21‑1：应力标准计算：屈服强度检验[0027][0028][0029] σeq—等效应力、[0030] σx—x方向单元应力、[0031] σy—y方向单元应力、[0032] σs—屈服应力、[0033] S—安全系数、[0034] τxy—x和y平面上的单元剪切应力；[0035] 步骤21‑2：有限元分析：[0036] S21：建立坐标系；[0037] S22：结构建模；[0038] S23：划分网格，网格尺寸为100mm×100mm；[0039] S24：赋予结构尺寸和材料；[0040] S25：结果计算；[0041] 步骤21‑3：计算结果分析；[0042] 步骤21‑4：得出结论：从分析结果发现，垫眼应力及相关结构单位检查值均小于1.0.最大应力145.2MPa出现在垫眼反侧‑LP‑6T梁腹板处，因此，结果表明，环下结构具有足够的承受设计荷载的能力。[0043] 通过采用上述工艺，可以检测转塔是否存在颤动、撞击等安全问题，及时对问题进行调整和处理；还可以检测转塔旋转过程中的摩擦阻力、验证轴承快的安装状态，以保证转塔的运转顺畅，工作的连续性和稳定性。[0044] 优选的，主轴承、连接组件、拉伸组件，连接组件为均匀分布于主轴承上的滑槽，拉伸组件包括钢丝绳、拉力计、电动葫芦、吊耳、卸扣，拉伸组件通过连接组件与主轴承进行软连接。[0045] 通过采用上述结构，利用电动葫芦转动FPSO下转塔，可以大大提高操作效率和安全性，减少了人工操作的繁琐和危险，同时也降低了人力成本和操作风险。[0046] 优选的，均匀分布于主轴承上的滑槽依次为滑槽a、滑槽b、滑槽c、滑槽d、滑槽e、滑槽f、滑槽g、滑槽h、滑槽i、滑槽j、滑槽k、滑槽l。[0047] 通过采用上述结构，设置滑槽，不但可以固定钢丝绳，且能利用滑槽的导向作用稳定主轴承的受力方向，减少拉伸过程中的晃动。[0048] 优选的，滑槽a上固定钢丝绳，钢丝绳依次连接拉力计、电动葫芦、吊耳、卸扣。[0049] 通过采用上述结构，操作便捷，实验装置连接固定方便。[0050] 本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：[0051] 1、本发明采用电动葫芦的拉伸方法，利用电动葫芦转动FPSO内转塔，可以大大提高操作效率和安全性，减少了人工操作的繁琐和危险，同时也降低了人力成本和操作风险。[0052] 2、本发明将电动葫芦吊耳挂在焊接吊耳上，焊接吊耳焊接在船体立柱结构上，将锁链挂上吊带，穿过滑轮套在其他滑轮上并收紧锁链，通过电动葫芦的拉力来转动内转塔，装置使用的零部件少，操作方便，使用便捷，适用性强。[0053] 3、本发明设置多个均匀布置的滑槽作为连接点，不但可以固定钢丝绳，且能利用滑槽的导向作用稳定主轴承的受力方向，减少拉伸过程中的晃动。附图说明[0054] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细叙述。[0055] 图1为本发明的内转塔旋转试验装置图；[0056] 图2为本发明的内转塔旋转试验多点拉伸示意图；[0057] 图3为本发明的内转塔旋转试验吊耳及挂钩安装示意图；[0058] 图4为本发明的转盘旋转示意图；[0059] 图5为本发明的转盘旋转多点拉伸示意图；[0060] 图6为本发明的转盘滑槽布置示意图；[0061] 图7为本发明的转盘旋转试验吊耳及挂钩安装示意图。[0062] 其中：101、主轴承；102、转盘；201、滑槽a；202、滑槽b；203、滑槽c；204、滑槽d；205、滑槽e；206、滑槽f；207、滑槽g；208、滑槽h；209、滑槽i；210、滑槽j；211、滑槽k；212、滑槽l；301、滑槽A；302、滑槽B；303、滑槽C；304、滑槽D；305、滑槽E；306、滑槽F；307、滑槽G；308、滑槽H；309、滑槽I；310、滑槽J；311、滑槽K；312、滑槽L；401、钢丝绳；402、拉力计；403、电动葫芦；404、吊耳；405、卸扣。具体实施方式[0063] 实施例1[0064] 本专利采用了一种采用电动葫芦的拉伸方法，将电动葫芦吊耳挂在焊接吊耳上，焊接吊耳焊接在船体立柱结构上，将锁链挂上吊带，穿过滑轮套在其他滑轮上并收紧锁链，通过电动葫芦的拉力来转动内转塔，利用电动葫芦转动FPSO内转塔，可以大大提高操作效率和安全性，减少了人工操作的繁琐和危险，同时也降低了人力成本和操作风险。[0065] 如图1‑3所示，一种FPSO内转塔的旋转试验方法，包括以下步骤：[0066] 步骤1：滑槽安装，将12个滑槽均匀分布地安装在主轴承101的螺栓上，并用螺栓拧紧固定；[0067] 步骤2：安装吊耳404；[0068] 步骤3：安装电动葫芦403，连接主轴承101；[0069] 步骤4：进行拉伸试验：[0070] S41：检查所有系统之间的连接可靠性，防止出现打滑，脱落等危险工况；[0071] S42：以6°为增量拉伸旋转主轴承101，直到完成一整圈360°旋转，以确保主轴承101的正确安装和安装精度要求,当拉伸的力矩不足以转动下转塔时，则可以在另一侧增加一组或多组辅助拉伸组件如图2所示；[0072] S43：测量并记录旋转过程中的启动扭矩和运行扭矩，实时记录每次转动的扭矩可以有效判断下转塔的安装精度并保证拉伸试验的精度。[0073] 步骤2中安装吊耳404包括以下步骤：[0074] 步骤21：先对吊耳404的安装位置做吊耳局部结构强度计算；[0075] 步骤22：在船体预定位置焊接吊耳404；[0076] 步骤22：吊耳404焊接完毕后将卸扣405旋转进吊耳404洞口，拧紧固定，卸扣405用于电动葫芦403的固定。[0077] 步骤3中安装电动葫芦403包括以下步骤：[0078] 步骤31：将钢丝绳401套在滑槽a201、滑槽b202上，钢丝绳401套在滑槽槽口时需要固定紧避免打滑导致拉伸时力矩测量不稳定，滑槽b202可以稳定主轴承101的受力方向，并预防拉伸时出现钢丝绳脱落的情况，避免危险的发生；[0079] 步骤32：在钢丝绳401的另一端安装上拉力计402，安装拉力计402可以记录拉伸过程中的启动扭矩和运行扭矩，实时记录每次转动的扭矩可以有效判断内转塔的安装精度并保证拉伸试验的精度；[0080] 步骤33：将电动葫芦403与拉力计402进行连接；[0081] 步骤34：最后将电动葫芦403与吊耳404连接，将电动葫芦403的挂钩挂在卸扣405上。[0082] 步骤21中吊耳404的局部结构强度计算，包括以下步骤：[0083] 步骤21‑1：应力标准计算：屈服强度检验[0084][0085][0086] σeq—等效应力、[0087] σx—x方向单元应力、[0088] σy—y方向单元应力、[0089] σs—屈服应力、[0090] S—安全系数、[0091] τxy‑x和y平面上的单元剪切应力；[0092] SafetyFactorEquivalentStress[0093]Staticloadingcondition Combinedloadingcondition1.43 1.11[0094] 那么，在计算中，许用应力如下表所示：[0095][0096] 步骤21‑2：有限元分析：[0097] S21：建立坐标系；[0098] S22：结构建模；[0099] S23：划分网格，网格尺寸为100mm×100mm；[0100] S24：赋予结构尺寸和材料；[0101] 5 2ModulusofElasticity E 2.06x10N/mmPoisson′sRatio μ 0.33SteelDensity ρ 7850kg/m2YieldStress ReH 235N/mmfor(A)[0102] S25：结果计算；[0103] 步骤21‑3：计算结果分析：[0104] 结构等效应力：单元的等效应力如下所示：[0105][0106] 梁单元的轴向或弯曲应力如下所示：[0107][0108] 结构变形[0109] 整体结构变形列表[0110][0111] 步骤21‑4：得出结论：从分析结果发现，垫眼应力及相关结构单位检查值均小于1.0.最大应力145.2MPa出现在垫眼反侧‑LP‑6T梁腹板处，因此，结果表明，环下结构具有足够的承受设计荷载的能力。[0112] 试验装置，包括主轴承101、连接组件200、拉伸组件400，连接组件200为均匀分布于主轴承101上的滑槽，拉伸组件400包括钢丝绳401、拉力计402、电动葫芦403、吊耳404、卸扣405，拉伸组件400通过连接组件200与主轴承101进行软连接。均匀分布于主轴承101上的滑槽依次为滑槽a201、滑槽b202、滑槽c203、滑槽d204、滑槽e205、滑槽f206、滑槽g207、滑槽h208、滑槽i209、滑槽j210、滑槽k211、滑槽l212。滑槽a201上固定钢丝绳401，钢丝绳401依次连接拉力计402、电动葫芦403、吊耳404、卸扣405。[0113] 实施例2[0114] 本专利的采用电动葫芦的拉伸方法，也能适用于FPSO的转盘，可以大大提高操作效率和安全性，减少了人工操作的繁琐和危险，同时也降低人力成本和操作风险。[0115] 如图4‑7所示，一种FPSO转盘的旋转试验方法，包括以下步骤：[0116] 步骤1：滑槽安装，将12个滑槽均匀分布地焊接在转盘102的下方；[0117] 步骤2：安装吊耳404；[0118] S21：先对吊耳404的安装位置做吊耳局部结构强度计算；[0119] S22：在船体预定位置焊接吊耳404，转盘102的旋转试验所需的吊耳404安装高度低于内转塔旋转试验的吊耳安装的高度；[0120] S22：吊耳404焊接完毕后将卸扣405旋转进吊耳404洞口，拧紧固定，卸扣用于电动葫芦403的固定。[0121] 步骤3：安装电动葫芦403，连接转盘102；[0122] S31：将钢丝绳401套在滑槽A301和滑槽B302上，钢丝绳401套在滑槽槽口时需要固定紧避免打滑导致拉伸时力矩测量不稳定；滑槽B302可以稳定转盘102的受力方向，并预防拉伸时出现钢丝绳脱落的情况，避免危险的发生；[0123] S32：在钢丝绳401的另一端安装上拉力计402，安装拉力计402可以记录拉伸过程中的启动扭矩和运行扭矩，实时记录每次转动的扭矩可以有效判断转盘102的安装精度并保证拉伸试验的精度；[0124] S33：将电动葫芦403与拉力计402进行连接；[0125] S34：最后将电动葫芦403与吊耳404连接，将电动葫芦403的挂钩挂在卸扣405上。[0126] 步骤4：进行拉伸试验：[0127] S41：检查所有系统之间的连接可靠性，防止出现打滑，脱落等危险工况；[0128] S42：以6°为增量拉伸旋转转盘102，直到完成一整圈360°旋转，以确保转盘102的正确安装和安装精度要求,当拉伸的力矩不足以转动下转塔时，则可以在另一侧增加一组或多组辅助拉伸组件，如图5所示；[0129] S43：测量并记录旋转过程中的启动扭矩和运行扭矩，实时记录每次转动的扭矩可以有效判断下转塔的安装精度并保证拉伸试验的精度。[0130] 步骤S21中吊耳404的局部结构强度计算，包括以下步骤：[0131] 步骤21‑1：应力标准计算：屈服强度检验[0132][0133][0134] σeq—等效应力、[0135] σx—x方向单元应力、[0136] σy—y方向单元应力、[0137] σs—屈服应力、[0138] S—安全系数、[0139] τxy—x和y平面上的单元剪切应力；[0140] SafetyFactorEquivalentStress[0141]Staticloadingcondition Combinedloadingcondition1.43 1.11[0142] 那么，在计算中，许用应力如下表所示：[0143][0144] 步骤21‑2：有限元分析：[0145] S21：建立坐标系；[0146] S22：结构建模；[0147] S23：划分网格，网格尺寸为100mm×100mm；[0148] S24：赋予结构尺寸和材料；[0149] ModulusofElasticity E 2.06x105N/mm2Poisson′sRatio μ 0.33SteelDensity ρ 7850kg/m2YieldStress ReH 235N/mmfor(A)[0150] S25：结果计算；[0151] 步骤21‑3：计算结果分析：[0152] 结构等效应力：单元的等效应力如下所示：[0153][0154] 梁单元的轴向或弯曲应力如下所示：[0155][0156] 结构变形[0157] 整体结构变形列表[0158][0159] 步骤21‑4：得出结论：从分析结果发现，垫眼应力及相关结构单位检查值均小于1.0.最大应力145.2MPa出现在垫眼反侧‑LP‑6T梁腹板处，因此，结果表明，环下结构具有足够的承受设计荷载的能力。[0160] 试验装置，包括转盘102、连接组件200、拉伸组件400，连接组件200为均匀分布于转盘102上的滑槽，拉伸组件400包括钢丝绳401、拉力计402、电动葫芦403、吊耳404、卸扣405，拉伸组件400通过连接组件200与主轴承101进行软连接。均匀分布于转盘102上的滑槽依次为滑槽A201、滑槽B202、滑槽C203、滑槽D204、滑槽E205、滑槽F206、滑槽G207、滑槽H208、滑槽I209、滑槽J210、滑槽K211、滑槽L212。滑槽A201上固定钢丝绳401，钢丝绳401依次连接拉力计402、电动葫芦403、吊耳404、卸扣405。[0161] 本发明通过旋转试验，可以检测转塔是否存在颤动、撞击等安全问题，及时对问题进行调整和处理，还可以检测转塔旋转过程中的摩擦阻力、验证轴承快的安装状态，以保证转塔的运转顺畅，工作的连续性和稳定性。通过旋转试验的测试结果，进一步确定转塔结构的强度、硬度、刚度等性能指标，确保下转塔的结构设计更加合理、安全、稳定。[0162] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应纳入本发明权利要求书确定的保护范围内。

专利地区：江苏

专利申请日期：2023-08-04

专利公开日期：2024-07-09

专利公告号：CN117007428B