CFD在海上平臺方位設計中的應用【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-06-12 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

由于海洋石油開發(fā)的特殊性,自開發(fā)至今,安全始終是至關(guān)重要的前提。海上石油平臺大多地理位置偏遠,造價成本高,含多種工藝和操作風險,最大程度地減少人員和設備設施風險是十分重要的。可以通過本質(zhì)安全設計,運用技術(shù)手段使生產(chǎn)設備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性,使事故發(fā)生的可能性降到最低。平臺方位設計是本質(zhì)安全的一個重要方面,良好的方位設計可以從根本上限制不利影響事件的發(fā)生。傳統(tǒng)上,平臺方向的確定一般是根據(jù)工程師以往工程項目的經(jīng)驗。雖然這種方法似乎是可以節(jié)省資金和時間成本,但是它可能會導致一個非理想的設計方案,因此可能會增加事故發(fā)生的可能性,從而增加后續(xù)設計階段中安全成本的投入。

優(yōu)化參數(shù)

海上平臺方位設計優(yōu)化研究所考慮的參數(shù)如下:

自然通風影響,它可以減少有毒和易燃氣體的潛在聚集積累,降低潛在的蒸氣云爆炸后果發(fā)生的可能性。
直升機甲板影響,平臺發(fā)電機廢氣排放將影響直升機起降操作安全。
風寒影響,會影響人員在平臺上工作的舒適性,特別是在寒冷的氣候和極端惡劣的天氣條件下。
救生艇漂移方向,在緊急情況下影響船員的安全。

自然通風

通風率是評價自然通風的主要指標。一旦放生可燃氣體泄漏,較高的通風率可以有效的降低平臺上可燃氣體的殘留,降低可燃氣云的尺寸。因此,通風率這一指標越大越好。

高溫廢氣排放

根據(jù)CAP437海上直升機甲板設計規(guī)范中的規(guī)定“在直升飛機起降的飛行區(qū)域,溫度升高的最大值不能超過2℃。”

對于許多海上設施,特別是在極端天氣地區(qū),直升機作為主要交通工具和緊急疏散工具。因此,直升機可用于通過盡可能多預期的天氣條件。此外,高溫廢氣排放還應盡量減少對鉆井架,起重機等的影響。因此,高溫廢氣對直升機甲板的影響越小越好。

風寒影響

根據(jù)NORSOK S-002,風寒效應是指暴露在風中的皮膚,會感受到比當時氣溫更冷的效應。風寒會影響操作設施所需人員的數(shù)目。在某些情況下,惡略的自然環(huán)境,將增加操作員誤操作的可能。為了給工作人員提供可接受的工作環(huán)境,并最大限度地提高安全性,風寒的影響是要盡量減少的。值得注意的是,這一優(yōu)化目標與自然通風是相互矛盾的。因此,優(yōu)化方法的目的之一是找到這兩個潛在的相對應目標之間的平衡點。

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救生艇漂移

如果在緊急情況下部署救生艇,必須通過限制潛在危險的暴露可能來最大限度地提高救生艇的生存潛力。救生艇可能會發(fā)生動力失效,從而可能會暴露風險之中。為了最大限度地提高生存能力,救生艇應盡可能地漂移遠離平臺。因此,應盡量最小化逆流漂移,長時間到達安全區(qū)域以及潛在的漂移返回平臺的可能。

為什么使用CFD?

良好的判斷力是解決任何工程問題的基礎。然而,CFD數(shù)值模擬可以有效的輔助完成一個優(yōu)化的設計。在石油和天然氣行業(yè),有關(guān)平臺方位的確定,通常只根據(jù)以前的經(jīng)驗做定性的判斷,這可能會導致最終的設計方案并非最優(yōu)。本研究的目的是提高專家的預測精度,通過使用數(shù)值工具,以滿足以下設計目標: