一種海洋立管渦激振動抑制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種海洋立管渦激振動抑制裝置，屬于海洋石油鉆采裝備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于生產(chǎn)需要，海洋石油工業(yè)正在向著更深的海域建造生產(chǎn)系統(tǒng)。隨著水深的增加，傳統(tǒng)固定式的平臺已經(jīng)不能適應(yīng)這種深海工程要求，取而代之的是FPSO、半潛式平臺、張力腿平臺和 Spar 平臺等。其中，F(xiàn)PSO(Floating Product1n Storage and Offloading)即浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置，可對原油進(jìn)行初步加工并儲存，被稱為"海上石油工廠"；半潛式鉆井平臺，又稱立柱穩(wěn)定式鉆井平臺，是大部分浮體沒于水面下的一種小水線面的移動式鉆井平臺，從坐底式鉆井平臺演變而來；spar平臺即為單柱式平臺。
[0003]不論何種平臺，海洋立管是不可避免的，它連接海底管道資源與海上作業(yè)平臺，進(jìn)行鉆探、導(dǎo)液、導(dǎo)泥工作。當(dāng)波浪和海流流經(jīng)立管時，在一定的流速條件下，可在立管兩側(cè)交替地形成強(qiáng)烈的漩渦，漩渦脫落會對立管產(chǎn)生一個周期性的可變力，使得立管在與流向垂直方向上發(fā)生橫向振動，即渦激振動；結(jié)構(gòu)的振動反過來又對流場產(chǎn)生影響，使漩渦增強(qiáng)，阻力增加，這種渦激振動是小尺度部件流固耦合現(xiàn)象的具體體現(xiàn)。
[0004]除了橫向振動外，流體阻力可使立管沿流動方向發(fā)生縱向振動，不過在一般情況下，縱向振動比橫向振動幅值小。當(dāng)漩渦脫落頻率與立管固有頻率接近時，將引起立管的強(qiáng)烈振動，漩渦的脫落過程將被結(jié)構(gòu)的振動所控制，從而使漩渦的脫落和管道的振動具有相同的頻率，發(fā)生“鎖定”(lock -1n)現(xiàn)象。
[0005]尤其是，在今天的海洋石油開采中，出于經(jīng)濟(jì)和靈活性的考慮，經(jīng)常會一個平臺連接多個管線，例如緊密排列的頂張式立管，在海流的作用下，產(chǎn)生的渦激振動，以及旁邊立管的尾流干涉，將對立管的運(yùn)動產(chǎn)生很大的影響。相對于單立管的渦激振動，多立管間的尾流干涉使得立管渦激振動變得更為復(fù)雜多變，這種復(fù)雜的尾流干涉下的渦激振動，易加劇立管的疲勞破壞。為減少渦激振動對立管的損害，對渦激振動進(jìn)行研宄并找出有效的抑制措施是很有必要的。
[0006]抑制柱體渦激振動的方法分為兩類:主動控制和被動控制措施。根據(jù)被動控制措施的機(jī)理，將被動控制方法分為3類:
[0007](I)表面突起，影響分離線或分離剪切層，如螺紋、線條、翼片、螺栓和半球面等；
[0008](2)裹覆，影響卷吸層，如穿孔、絲網(wǎng)、控制桿和軸向板條等；
[0009](3)近尾流穩(wěn)定器，阻止卷吸層的相互作用，如飄帶、整流罩、分隔板、導(dǎo)向翼、底排和狹縫等。
[0010]特別是，目前國內(nèi)外對海洋立管渦激振動的抑振裝置研宄主要是針對單個立管，而沒有考慮立管群之間的尾流干涉作用，實(shí)際上尾流的干涉使得渦激振動變得更為復(fù)雜。過去發(fā)明了很多渦激振動抑制裝置，但是這些抑制裝置不一定在尾流干涉的情況下適用，而且還有可能有害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種海洋立管渦激振動抑制裝置，其不僅適用于單個立管，也適用于立管群，尤其是在尾流干涉的情況下也能夠有效抑制立管渦激振動；進(jìn)一步地，該抑制裝置制造簡單、安裝方便。
[0012]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來具體實(shí)現(xiàn):
[0013]一種海洋立管渦激振動抑制裝置，包括V形前端面板和V形后端面板，所述V形前端面板安裝在海洋立管上面對洋流流向的一面，所述V形后端面板安裝在海洋立管上背對洋流流向的一面；所述V形前端面板和所述V形后端面板的橫截面均呈V形，并且分別與所述海洋立管的表面相切。
[0014]優(yōu)選地，所述V形前端面板的V形頂端的外表面包括至少一個弧形結(jié)構(gòu)，弧形結(jié)構(gòu)的圓心處安裝有橫向設(shè)置的轉(zhuǎn)軸，并在轉(zhuǎn)軸上安裝有V形翼板，所述V形翼板的內(nèi)角與所述弧形結(jié)構(gòu)配合，使所述V形翼板可以繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
[0015]優(yōu)選地，V形翼板在弧形結(jié)構(gòu)的水平方向±15°的扇形區(qū)域設(shè)置成以轉(zhuǎn)軸為軸心的回轉(zhuǎn)體；優(yōu)選地，在所述轉(zhuǎn)軸后側(cè)的方向上的V形翼板與所述V形前端面板的表面之間設(shè)置傾角，以利于V形翼板的轉(zhuǎn)動；更優(yōu)選地，所述V形后端面板的V形頂端呈波浪形，并且波浪形的波谷與所述V形前端面板的弧形結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。
[0016]優(yōu)選地，所述V形后端面板的兩個面板的外表面為正弦波狀，并且兩個面板的波峰與波峰相對，波谷與波谷相對，使所述V形后端面板的兩個面板的相交處即V形頂端形成正弦波形的起伏，所述V形后端面板的兩個面板的表面為光滑表面。
[0017]優(yōu)選地，所述V形翼板的前端為圓弧形，后端邊緣為直線形；優(yōu)選地，所述V形翼板的厚度沿著邊緣向內(nèi)側(cè)逐漸增大。
[0018]優(yōu)選地，所述V形翼板為對稱結(jié)構(gòu)，即所述V形翼板對稱分布在所述V形前端面板的兩側(cè)。
[0019]優(yōu)選地，所述V形翼板在所述V形前端面板的投影為中間鼓兩端尖的機(jī)翼形。
[0020]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸后側(cè)的V形翼板的長度大于所述轉(zhuǎn)軸前側(cè)的V形翼板的長度。
[0021]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)軸后側(cè)的V形翼板的長度是所述轉(zhuǎn)軸前側(cè)的V形翼板的長度的2倍以上。
[0022]優(yōu)選地，所述V形翼板與所述V形前端面板的表面之間的傾角為3-5°。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024]1、在V形前端面板上安裝的V形翼板，可以隨著水流做擺動尤其是小幅度的擺動，引導(dǎo)來流分散的同時，可以降低來流對海洋立管的阻力；
[0025]2、利用V形前端面板和V形后端面板結(jié)合作用，以及V形翼板的設(shè)置，尤其可以減小上游立管尾流的影響；
[0026]3、梭子型抑制裝置有效抑制禍激振動，使升力大大減小，提尚了立管的疲勞壽命;
[0027]4、該渦激振動抑制裝置結(jié)構(gòu)簡單，可分塊化便于加工和安裝。
[0028]本發(fā)明利用上下起伏呈波形的翼板，可以形成不同流體通道，擾亂軸向的海洋立管表面流場；結(jié)合梭子外形特征影響立管表面流體分離線或分離剪切層。
【附圖說明】
[0029]下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]圖1為本發(fā)明的主視示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的左視示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明的俯視示意圖；
[0033]圖4為安裝抑制裝置前升力系數(shù)圖譜；
[0034]圖5為安裝抑制裝置后升力系數(shù)圖譜；
[0035]圖6為安裝渦激振動抑制裝置的下游海洋立管周圍流場速度矢量圖；
[0036]圖7是V形后端面板的截面不意圖；
[0037]圖8是未安裝V形翼板前的流場布置俯視示意圖，其中箭頭表示來流方向。
[0038]圖中:1、海洋立管；2、V形前端面板；21、弧形結(jié)構(gòu)；22、轉(zhuǎn)軸；23、V形翼板；29、傾角；3、V形后端面板；4、下游海洋立管。
【具體實(shí)施方式】
[0039]以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0040]以下結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例。
[0041 ] 如圖1-圖3所示，本實(shí)施例中，一種海洋立管渦激振動抑制裝置，安裝在海洋立管I上，包括V形前端面板2和V形后端面板3，所述V形前端面板2安裝在海洋立管I上面對洋流流向的一面，所述V形后端面板3安裝在海洋立管I上背對洋流流向的一面；所述V形前端面板2和所述V形后端面板3的橫截面均呈V形，并且分別與所述海洋立管I的表面相切。
[0042]優(yōu)選地，V形前端面板2和所述V形后端面板3外形對稱。
[0043]優(yōu)選地，所述V形前端面板2的V形頂端的外表面有至少一個弧形結(jié)構(gòu)21，優(yōu)選為多個連續(xù)的弧形結(jié)構(gòu)21?；⌒谓Y(jié)構(gòu)21的圓心處安裝有橫向設(shè)置的轉(zhuǎn)軸22，并在轉(zhuǎn)軸上安裝有V形翼板23，所述V形翼板23的內(nèi)角與所述弧形結(jié)構(gòu)配合，使得V形翼板23可以轉(zhuǎn)軸為軸心轉(zhuǎn)動。
[0044]優(yōu)選地，所述V形后端面板3的V形頂端即梭子尾呈波浪形，并且波浪形的波谷與所述V形前端面板2的弧形結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，即每個V形后端面板3的V形頂端的波谷處與所述V形前端面板2的一個弧形結(jié)構(gòu)的中心處于同一水平面，這樣就使得經(jīng)過V形前端面板的流體在向下游前進(jìn)的過程中，減少紊流的發(fā)生。
[0045]優(yōu)選地，V形翼板23可以繞轉(zhuǎn)軸22做小幅度轉(zhuǎn)動；更優(yōu)選地，V形翼板23