基于DP2的新型边际油田穿梭油轮研发
我国近年来已勘探发现了大量的边际小油田,储量相当可观,同时国家能源政策促使开发边际油田的必要性和重要性大幅提升.提高边际油田采油效率已成当务之急.
而边际油田的仓储量较小,穿梭油轮要求具备较高的灵活性和机动性,实现快速转运和灵活作业.采用动力定位技术能有效提高原油输送效率和采收速度和效益、及输油过程中的安全性和可靠型.
生产数据库表示内容需要包含基础地理信息数据和国情监测所有内容,同时根据需要还可以扩充;对于基础地理信息数据和国情监测独有的要素,其表达指标按各自要求执行;对于共有的要素,其表达指标应按更细化的要求执行。如表4列举几种较为典型协调表达方式。
国际上动力定位系统(DP系统)目前已逐步在万吨级大型穿梭油轮上安装,在FSOFPSO与大型油轮进行转运时应用.万吨级以下的小型穿梭油轮因船舶尺度和成本的原因仅英国北海和巴西等有少量案例,我国尚无案例.
动力定位技术在穿梭油轮上的应用在我国尚处于可行性论证、方案设计和旧船改造尝试阶段[1].旧船改造通常只能达到DP0和DP1,设备更换多,成本不菲,定位效果也不尽人意.自主研发设计新型穿梭油轮非常必要,是未来发展的趋势.
水市场 水市场就是通过出售水、买卖水、用经济杠杆推动和促进水资源优化配置的交易场所。在水的使用权确定以后,对水权进行交易和转让,就形成了水市场。水权的转让促使水的利用从低效益向高效益的经济利益转化,提高了水的利用效益和效率。由于水的特殊性,水市场是一个准市场。
1 设计条件
1.1 环境条件
我国目前渤海水域的边际油田数量最多,开发程度较高.因此以渤海水域的采油平台和营口基地为运输航线来考虑原油运输,水文海况,来研发设计一型满足边际油田采油平台的生产配套,靠自身动力定位系统,具备较高安全性和机动性的新型穿梭油轮较有实用性.
船型方面选用上建、机舱均在艏部,主要考虑到渤海海况恶劣,传统艉楼型穿梭油轮较为细长,回转半径较大,原油加注点设在船中时,靠近平台非常危险.艏楼船型的原油加注点设置在在船尾和船中,便于灵活撤离平台,保障平台的安全.
总长 约99 m
1.2 靠泊方式
传统型穿梭油轮多采用两点锚泊定位方式[2],需要使用平台系缆柱及两条拖轮辅助作业,系泊时间花费4 h左右,适合轻度海况时进行作业.这种传统的端点系泊方式对环境力的方向性很敏感,对侧向力的承受能力小,抗风浪能力较差,风力大于六级时,一般需要停止作业,严重影响生产的连续性,对人力物力的消耗非常大.
而配置动力定位系统后,穿梭油轮无需辅助拖轮,花费半个小时即可完成准备工作,根据定位能力的大小,还可在不同程度的恶劣环境下持续作业,操作性和安全性比较好.动力定位技术为穿梭油轮的靠近和停留过程提供技术上的有力保障,使得原油装卸安全、快速的进行,不需要拖轮辅助锚泊,动力定位系统本身是增加燃油消耗,但长远来看,整个经济效益是提高的.
4.1 TOFD由于是利用缺陷波的衍射原理和采用一发一收的至少两个探头进行检测,所以对于直管对弯头处焊缝,就不能采取TOFD技术。相控阵技术不受此结构的限制,可以单探头进行检测。
1.3 操作安全距离要求
一般船舶在侧向受力时,维持船位的性能最差.按设计条件下的风、浪、流与船舶水上、水下侧投影面估算出所需的侧向推力并经过CFD软件进行水阻力核算,侧向受力约为190 KN.根据设计经验和厂家推荐,本船选择的管隧式侧推器推力约为120~140 N/kW,全回转推进器推力约为150~170 N/kW.因此推进装置配置如下:
输油臂固定安装在平台的特定位置,输油时伸出平台约15~20 m,平台距水面高约40 m,输油作业时穿梭油轮与平台靠近,基本无法根据风向调整船首向和船位.
输油软管长度约100~150 m,输油作业时穿梭油轮至少需要与平台保持1.5个船身的安全距离,可以在一定范围内调整船首向和船位.
因此,要求穿梭油轮在平台周围10~80 m的距离内作业时,不因突发的设计条件下的风、浪、流或穿梭油轮本身故障对采油平台造成危险威胁,并确保故障时船位和艏向不变,能及时完成收尾工作,迅速离开作业平台.
pH值作为衡量果醋饮品的一个重要指标,本文采用PHS-25酸度计对不同时段的柠檬果醋进行测量,并做出比较。由图3可知,柠檬果醋的pH值在酿造不同阶段的样品中并未产生过大的变化,由最初的2.77下降到2.66,而后缓慢下降到2.63。表明其pH值的随储藏时间的推移而增大,酸性增强,表明柠檬果醋的口感逐渐变得醇厚起来。
2 船型设计
根据边际油田的仓储量定义穿梭油轮的运输能力为每船4950DWT载重吨,这样三条船即可组成一个工作日船队,全天候轮流作业实现连续转运,最大程度保证边际油田的连续生产和有效仓储容量.
事实上,假设子列{xnk}是关于ρπ的Cauchy-列,且收敛到0,则对任意的0<ε<1,存在N,使得当s,t>N时,令t→∞,则有矛盾,因此δ=0的情况不存在。
渤海水域水文数据记录显示该海域长年有6至7级大风,风向在数小时内会发生急遽突变.因此动力定位系统的设计环境定义为风速7级约15 m/s,水流表层流速1 m/s,根据油田作业操程,当风速达7级以上时,不进行输油作业.
教师队伍建设是学校发展的基础,是保证教育教学质量的核心内容。为了满足新华学院跨越式发展的需要,满足培养高素质应用型专业人才的需要,为了改善教师的知识结构和能力结构,信息工程学院正在大力培养精湛的工作,专业化和一体化。新华学院的发展和社会需要一支兼容性和可持续性的高水平“双能”教师队伍。实践教育基地的建设为培养“双能”教师提供了良好的环境。根据我院的需要,要积极派教师到实习基地,企业等生产线进行实际操作,技能培训等工作,在实践中培养教师的实践技能和动手能力。争取每年至少培养1-2名“双能型”教师。
技术参数如下:
自2015年起,在湖州市吴兴区埭溪镇、妙西镇,长兴县煤山镇、和平镇等基地进行经营模式的应用,竹农反映各地的冬笋产量都有明显提高,产量均达80 kg/667 m2以上。为进一步验证竹农反映的应用效果,2017年又在吴兴区妙西镇关山进行实地跟踪验证,选择4块样地:人工垦翻、机器翻耕各2块,每块样地面积为25 m2;于2018年1月18日采收冬笋,采取林地全翻垦,深度15 cm,取出全部冬笋,现场实测冬笋产量。调查结果显示(表1),冬笋平均产量为119.63 kg/667 m2,平均产值达2 243.00元/667 m2;加上春笋产量,平均产值可达4 784.00元/667 m2。
设计吃水载重量 4 950 t
舵桨功率 2×1 500 kW
设计服务航速 11.5 kn
续航力 约1 000 nm
船员定额 15人
入级符号CCS[3]
+CSA OIL TANKER,DOUBLE HULL,F.P.>60 ℃,R1,AFS,ESP GREEN SHIP (I),ICE CLASS B
+CSM BRC ELECTRIC PROPULSION SYSTEM DP-2
布置图如下:
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/01/3fb57141ca42b3140d0d06276cd22f51.png)
图1 总布置图
新型穿梭油轮为上建艏楼型双壳原油船.机舱设于艏部,尾部设双舵桨推进器,带小型球鼻首.采用电力推进系统,动力及控制系统满足DP2定位功能,艏部设2台或3台侧推器.主要用于我沿海水域的浅海边际油田和岸上油库之间进行原油转运.
装载货物为闪点60 ℃以下的散装原油,密度在0.85~0.97 t/m3,适用于航行于国内近海航区(R1).
6月3日20 :00,阿拉善右旗处于低压控制,且维持少动,至6月4日05:00强度加强,有利于空气的上升运动(见图3)。6月4日08:00,受后期冷高压影响,低压略向东移,阿拉善右旗西南部地区一直处于高低压过渡带中,利于冷暖空气交汇辐合上升,气流上升冷却凝结为成云致雨提供了动力条件和水汽条件(见图4)。6月5日20:00后由于冷高压的全面侵入,降水随之结束[3]。
货油舱可同时装两种货品,50 ℃时货油粘度小于500 cst,全船卸货时间约6 h.储油舱按规范要求和尺度限制条件划分为四对,左右对称.另设一对污油舱.油舱满足双壳设计,货舱的底部和边舱为压载水舱.
船尾部布置电力推进舵桨系统,变频器布置在舵桨舱上层甲板上.这样的布局方式结构紧凑,空船重量分布均匀,也有利于装载稳性和姿态调整.本船在船中部和尾部各配备一台1.5 t、360°回转角度的液压防爆驱动油管吊,以减轻船员劳动强度.
本船船壳线型经过CFD优化计算.
3 推进装置
推进装置的选型主要根据船型和动力定位能力需求而定,由设计环境条件下船舶所需要的推力来决定推进器的功率[4].
目前穿梭油轮和采油平台之间有输油臂和软管两种原油传输方式.
2台1500 kW AFE变频电机驱动的全回转舵桨;
2台1400 kW AFE变频电机驱动的可调桨侧推器;
综上所述,虽然大数据时代下,会计信息化建设存在诸多问题,但只要企业合理利用大数据技术,进行有效整改就可以有效地防范数据处理不当而带来的经济风险。全面推进会计信息化工作的建设,对于全面提高我国会计工作质量水平具有非常重要的价值,政府和企业要抓住大数据时代的契机,利用好会计信息化,使我国企业得到长足的发展。
1台1400 kW AFE变频电机驱动的可调桨侧推器作为可选项,主要是在使用输油臂输油时,穿梭油轮离平台太过靠近,遇到渤海突变大风可提高应对能力.在突发紧急情况时,能最大限度维持船位之余有足够的能力远离平台.
为了提高本船的机动性和操纵性,新型穿梭油轮采用电力推进系统和变频驱动方式,并按CCS规范对DP2系统的辅助系统的冗余要求进行燃油系统、滑油系统、冷却水系统、通风系统、排气系统、压缩空气系统的优化配置和设计.
权威厂家出具的定位能力分析报告显示本推力配置完全满足全方位定位要求.
4 动力和驱动
高阻接地故障不同于金属性短路接地,其过渡电阻大,且不同原理的保护反映过渡电阻能力有所不同,因此高阻接地的情况给线路保护提出了挑战。一旦线路保护无法切除接地故障,在主变运行方式以及各级保护配合问题等一系列因素的影响下,将可能发生主变跳闸事故,导致停电范围扩大。因此,需要对高阻接地的特点和保护动作特性进行深入研究,以得到防止此类事故发生的技术措施。
2.2.3 砧木处理 把处理好的白榆种子按照30 cm×40 cm育苗方式种植,次年粗度达到0.5 cm以上时就可嫁接金叶榆。
在穿梭油轮4种常用工作模式“全速航行、码头卸油、平台输油、停靠平台”中,动力定位系统主要在平台附近作业时使用.通过电力负荷预估分析,综合考虑船舶整体性能,分析布置的合理性,平衡电推发电机机组油耗、尺寸、重量、备件通用等多方因素,尽可能使在网发电机组的负载率向85%靠近,共配置4台1 950 kW,AC690V柴油发电机组.
根据2级动力定位系统的配电原则和冗余要求,配电板分为A、B两段,每段连接两台发电机,并向一台艏侧推和一台全回转舵浆供电,可选艏侧推采用双路电源供给,确保在任意单一故障时发生时,船位和艏向维持不变.电力系统单线图如下:
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/01/1b9da35d99b82de90b107cc9acdaa233.png)
图2 电力系统单线图
5 货舱布置
本船货舱设计为8个储油舱和2个污油舱,油泵舱设置了2台电动螺杆货油泵用于油舱的装卸,两台螺杆污油泵用于污油舱的排放,油泵舱位于机舱后面.货油系统设置了透气,洗舱,油气回收系统等.
甲板集管区布置在上甲板的尾部,并按照OCIMF的要求布置集油盘、十字带缆桩、导缆孔以及软管托架.货油泵启动和速度控制由驾驶室控制.货油加热系统通过蒸汽锅炉由加热盘管加热.油舱透气系统对货舱和污油舱均配备高速压力/真空透气阀.高速透气阀距甲板最低2 m,进气阀距舱柜顶部甲板1.5 m.
在驾驶室配置货舱集中控制系统,主要进行货油和压载系统的遥控控制和检测.每个油舱配一个雷达测深仪,可在驾驶室远程读取,有高位,高高位报警及两个温度传感器集成在液位传感器上.并安装一套封闭式液位测量系统.
6 动力定位系统
动力系统根据中国船级社(CCS)规范要求、国际船东联合协会(IMCA)有关动力系统设计的指引文件[5-7]进行设计.由2套DP工作站,1套联合操纵杆,以及必需的测量设备和传感器组成.包括风速风向信号,电罗经信号,全球定位系统(DGPS),激光定位系统,运动传感器等等,如下图所示:
![](https://qkk.lw71.com/uploads/image/2018/01/798fe6f559a0910fa6a8e6d157de5731.png)
图3 动力定位系统构成
定位精度:米级
本船不需要进行水下作业以及海上吊运等精密工作,测量设备的精度按油轮靠平台较近的安全需求,达到米级.DGPS测量精度±3 m,激光定位系统测量范围150 m以内,测量精度<0.5 m.电罗经的精度为±0.5°,风速风向仪精度±0.3 m/s,运动传感器精度±0.25°.
本船的定位能力能满足:任一故障时能全方位维持船位和艏向.不论本船是配置2台艏侧推还是3台艏侧推,在任何单一故障情况下,都能维持船位和艏向.如丢失1台主发电机或1台推进器,或主配电板母排短路丢失单边动力和推进装置等典型工况.
在最严重单点故障时,配置3台侧推器使得安全性和机动性更高.
如图2所示,基于区块链的IoT系统安全检测技术可实现以下几方面的优势:(1)通过创建激励机制可吸引众多检测者参与到IoT系统的检测中来,基于多方协同检测的安全增强技术可以较为容易地获得完整、全面的检测结果;(2)通过创建惩罚机制可进一步约束IoT厂商的行为,恶意系统的发布会致使相关厂商受到相应的制裁;(3)通过创建公开透明的检测结果账本可较好地指引IoT设备对系统安装的选择,安全级别更高的系统更容易得到普及。这样,IoT系统中出现漏洞的概率大大减小,也有利于创建更加安全可信的IoT生态系统。
根据规范规则要求,最严重单点故障为汇流排母排故障,主配电板单边失电后,剩余的电站仅为2台1 950 kW/组,为2台艏侧推提供主要推力,按100%负荷输出,剩余的动力足够保证全回转舵浆所需并有一定余力完成收尾后加速远离平台.
管理系统会根据各推进器的负载需求进行电力平衡分配,确保发电机不过载并维持电站安全.本船在研发阶段针对8种典型工况做了定位能力分析,分析结果表明本船完全满足且超过设计要求,在工作海域风速15 m/s,流速2节等环境条件,可全方位定位,减少无效靠泊时间,并提高全天候作业能力,在遇到更恶劣的海况时,也有足够的定位能力确保平台和船舶自身的安全[8].
微课平台的开发可与虚拟现实技术相结合,以增强学习者对学习环境的体验性和对知识的感知认知。虚拟现实技术提供的沉浸式场景可以模仿真实复杂场景,使学习者跨越时空限制获得同样的学习体验。
通过故障模式与影响分析(FMEA)可以发现动力定位系统的缺陷,FMEA对动力定位系统可能的故障模式,以及故障对整个系统的影响将进行全面评估,本船在设计过程中,借鉴并汲取海工船满足二级定位系统冗余要求的辅助系统设计经验,根据平台的需求和规范要求对配套设备和系统进行优化,以期望减少缺陷,提高可靠性和安全性.通过详细设计的完善和优化,隐患得到进一步消除.
7 结束语
动力定位技术的应用将是下一代穿梭油轮发展的必然需求.与艉楼艉机型的DP2穿梭油轮相比,本船的建造成本相对较高,但定位能力和安全程度有大幅度的提升.这种高效、可靠且灵活性和操纵性更好的艏楼型穿梭油轮适应性更强,能大幅度提高边际油田的采收储运效率以及作业的安全性.通过精心设计,实现成本控制,可逐步取代传统穿梭油轮的应用.
参考文献:
[1] 朱 杰,刘绍岭,刁友明.动力定位系统在59K穿梭油轮上的应用[J].造船技术,2012,(4),31-34.
[2] 樊敦秋.浅海边际油田5000T穿梭油轮系泊方式优化研究[J].中国水运,2013,(6),6-9.
[3] CCS 钢制海船入级规范 2015 [S].
[4] 中国造船工程学会,中国船舶重工集团公司,中国船舶工业集团公司.船舶设计实用手册:结构分册(第3版)[M].北京:国防工业出版社,2013.
[5] A Guide to DP Electrical Power and Control Systems[S].
[6] Specification for DP Capability Plots[S].
[7] Guidelines for Vessels with DP Systems IMO MSC Circular 645 [S].
[8] 边信黔,付明玉,王元慧.船舶动力定位[M].科学出版社.
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