工装管在FPSO项目货油系统调试中的应用.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月 船 海 工 程 .:./.工装管在 项目货油系统调试中的应用杨伙生施志军许勇生崔相涛(上海外高桥造船有限公司上海)摘 要:结合在建的系列 项目货油系统对货油系统的 容量、管路的卸载速率进行验证由于 项目通常情况下船体与模块在不同场地建造船体货油系统在调试时不完整故考虑设计一套工装管安装在 管路末端通过工装设计和应用制造背压环境实现上部模块的管道阻力模拟来满足货油系统调试需求 在设计容量下同时运行 台货油泵和 台压载泵来验证 的容量试验结果表明工装管的设计符合系统阻力需求使得 可以在负载工况下驱动 台货油泵和 台压载泵同时也验证了 管路的卸载速率关键词:容量卸载速率工装管
2、管道阻力中图分类号:.文献标志码:文章编号:()收稿日期:修回日期:第一作者:杨伙生()男学士工程师研究方向:调试工程及管理 货油系统是 项目输送储存原油最关键的系统某在建的系列 包含 台 的 ()、台 货 油 泵()、个大舱容的货油舱()以及众多的传感器同时也和其他系统之间(比如电力、中控、惰性气体、压载、液位遥测)有着逻辑关系其功能调试重要、复杂性调试前必须梳理其与其他系统之间的逻辑关系以达到安全高效完成货油系统调试的目的 货油系统介绍.是货油系统的液压动力单元由 台 的电机和 台 的电机驱动的液压泵组组成可以支持 台 货油泵及 台 压载泵同时运行 主要参数见表.货油泵/压载泵介绍全船共有
3、 个货油舱每个货油舱都布置一个液压油驱动的浸没式货油泵每台货油泵连接至一个注入/驳出总管可以实现货油在不同舱室间的驳运以及输送至 管路压载泵 台 泵的主要参数见表表标明了货油泵标表 的功能参数电机数量电源(/)/额定功率/铭牌额定值/功率消耗/额定转速/()额定电流/最大启动电流/额定功率效率/.表 泵的功能参数泵的类型设计流量/流体参数/货油泵(型号:).压载泵(型号:).准排量和标准介质的流量参数货油泵的特性见图、图 货油泵的排量随压力的变化从图 可以看出货油泵的排量随液压马达压力升高而升高当压力指示达到 时达 年第 期杨伙生等:工装管在 项目货油系统调试中的应用船海工程第 卷图 货油泵的
4、排量随压头的变化曲线到货油泵的最大设计排量 /所以曲线末端用虚线表示从图 可以看出货油泵的排量随压头升高而降低当扬程达到 时达到货油泵的最大设计排量 /所以曲线末端用虚线表示 货油泵的工作范围见图 图 中标出了相应压头和容量对应的货油泵工作状况范围 其中灰色区域是 货油泵的工作范围浅灰色区域为可操作范围深灰色区域为最佳的操作范围当货油泵工作在该区域时有利于泵的运行及保养.工装管工装管是连接在 管末端的一段临时管路用于模拟货油系统的完整性使货油系统的各项参数测量接近于真实工况 工装管的三维模型见图 图 货油泵工作范围图 工装管三维模型.货油舱分布 货油舱的分布见图 图 货油舱分布示意 工装管优化
5、设计公司在建的 缺少上部模块货油系统并不完整所以通过设计一套临时工装管路安装在 总管末端代替上部模块进行调试试验 工装管主要用于模拟上部模块的管道阻力人为地制造一个背压环境使 能够在 工况下运行 工装管安装原理见图.管道压降计算.圆管中沿程压降)流体的平均速度()式中:为平均速度/为流量/为圆管截面积 为圆管内径)雷诺数 ()式中:为雷诺数无量纲 为流体运动黏度/)沿程阻力系数 年第 期杨伙生等:工装管在 项目货油系统调试中的应用船海工程第 卷图 工装管安装原理 式中:为绝对粗糙度 为管径 为相对粗糙度.流体在圆管中的沿程压降管路中的沿程水头损失 为 ()所以管路中的沿程压降为 ()式中:为沿
6、程压降 为流体密度/为圆管管长 为重力加速度 为阻力系数.节流孔板压降计算液体在流经节流孔板时由于局部阻力会发生能量损耗通过节流孔板后液体的压力降低前后有一定的压差即发生节流现象 节流孔板的选用需要经过合理的设计计算避免发生汽蚀现象影响安全运行节流孔板的合理选用要确定孔板压差、阻塞压差、孔板级数、孔板孔径 以及孔板厚度 需要注意的是以下计算时采用的压力均为绝对压力)孔板压降孔板压差根据计算得到 式中:为孔板前压力为孔板后压力 当 增加时流量 也增加当 增大到一定值时缩口处的压力 降到流体饱和蒸汽压力 以下一部分流体会发生汽化流量 不再随 的增加而增加形成阻塞流 此时孔板两端的压差为阻塞压差记为
7、 ()()式中:为 临 界 压 力 比 系 数 .为孔板前压力为水的热力学临界压力取.为相应设计温度下的饱和蒸汽压力为压力恢复系数取值.当节流孔板的实际压差 小于其对应的阻塞压差 时即可避免汽蚀现象的发生 当节流孔板前后压差较大时可通过采用多级节流孔板的方式使得每一级节流孔板的实际压差 均小于其对应的阻塞压差)孔板孔径根据/有.()式中:为孔板孔径 为通过节流孔板的流量/为流体密度/为节流孔板前后压差)孔板厚度()式中:为孔板厚度为钢材在设计温度下的许用应力 为设计压力为管道内径、为孔板结构系数一般分别取为.和.设计成果根据上述公式对工装管进行优化设计工装 年第 期杨伙生等:工装管在 项目货油
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