מבוא

פלטפורמות שמן Offshore הן בין המבנים המכניים ביותר בסביבה הבנויה.הם חייבים לעמוד בהשפעות גל ללא רחמים, רוחות כוח הוריקן, עומסי מכונות רוטט ואפילו אירועים סיסמיים - כל זאת תוך תמיכה בעיסוק קריטי, ייצור ורבעים חיים.הרטטים הנובעים, אם לא מנוהלים כראוי, יכולים להאיץ סדקים, משבשות, ציוד רגיש, ולסכן בטיחות חמורים לאנשי שליטה יעילה היא אפוא פלטפורמה של טכנולוגיות תחזוקה, מרכזי, לבחון את האתגרים הראשוניים של טכנולוגיות שימור, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני אסטרטגיות, על פני השטח, על פני השטח, ואסטרטגיות חיוניות יותר, על פני השטח.

מקורות של Vibration on Offshore Platforms

הווירטוציה על פלטפורמה offshore היא לעתים רחוקות תוצאה של כוח יחיד. במקום, זה סופרפוזיציה מורכבת של עומסים דינמיים מרובים הפועלים בו זמנית.הבנת מקורות אלה היא הצעד הראשון לקראת הפחתה יעילה.

גליקול ו הידרודינמיקה

פני הים הם לעתים רחוקות רגוע.גלי הים מקנים כוחות מחזוריים על רגליים פלטפורמה, סיפון, וקווים מתפתלים. הגודל של הכוחות האלה תלוי בגובה גל, תקופה, והגיאומטריה המבנית של הפלטפורמה. עבור פלטפורמות קבועות (ג'טים ומבנים המבוססים על כבידה), עומס הגל הוא המקור הדומיננטי של רטט נמוך- ⁇ .עבור פלטפורמות צף (TLPs, סמי-סובכות, FPSO), מגיב לתנודות גבוהות יותר, ודרדרדרדרדרישה- ⁇ , הן לתנועות גבוהות יותר, הן לתנו, הן לתנו, הן לתנו, לתנודות מהירות גבוהה יותר, ודרישה- ⁇ , ויוצרות, הן לתנו, לתנו, לתנו, לתנו, לתנודות גבוהות יותר, לתנו, לתנודות בתדר נמוך יותר, לתנו, לתנודות, לתנו, לתנו, לתנו, לתנו, לתנודות מהירות גבוהה יותר, לתנו, לתנו, לתנו, לתנו, לתנודות מהירות גבוהה יותר, לתנו, לתנודות גל של רטטים, לתנו, לתנו, לתנו, לתנו, לתנו, לתנו, לתנו, לתנודות מהירות גבוהה יותר, לתנו

Wind and Vortex Shedding

עומסי הרוח, במיוחד במהלך הסערה, יוצרים לחץ ישיר על מבנים מעלים ורטטים המושרה מערבה על אלמנטים מזחלים כגון בומבים, דרריקים, ועולים. שופכת וורטקס עלולה לנעול את התדר הטבעי של רכיבים אלה, המוביל לתנודות גדולות של דגימה שגורמים לעייפות מהירה.מהנדסים לעתים קרובות להשתמש בשכבות או ירידים כדי לגרות כדי להשחית על היווצרות של חברים סלקטיביים.

רוטט ושיקום מכונות

משאבות, דחוסים, טורבינות, גנרטורים, וציוד ציוד כל לייצר כוחות לא מאוזנים במהירויות התפעול שלהם. על מבנה תואם כמו פלטפורמה offshore, כוחות אלה יכולים להרגשת מצבי מבניים גלובליים או רטטים מקומיים. נושאים נפוצים כוללים אי-השונות, ללבוש, ושיקום בין הפעלת מכונה לבין מהירות מבנית.

פעילות סיסמית

פלטפורמות באזורים פעילים מבחינה סיסמית - כגון מפרץ מקסיקו, קליפורניה, או הים הדרומי של סין - יש צורך לעמוד בהילוך הקרקע המושרה לרעידת אדמה.בניגוד לעומסי גל או רוח, אירועים סיסמיים מספקים ספקטרום רחב של אנרגיה בתקופה קצרה.התגובה של הפלטפורמה תלויה בנוקשותה, לחבק ובאינטראקציה הקרקעית בפס השדרה.

קרח

בסביבה הארקטית והמדינית, ריצוף קרח נעים או רכסי קרח יכולים לכפות כוחות מסיביים, לסירוגין על רגלי פלטפורמה.החץ, התכופים, והריסות קרח נגד פלדה ליצור תנודות גבוהות, בתדר נמוך המציגות אתגרים עיצוב ייחודיים.פלטפורמות כגון אלה באזורי Sakhalin או Beaufort הים דורשים עיצובים מיוחדים עמידים קרח ולעתים קרובות כוללים תמיכה או מפתחות מושרה לניהול הקרח.

אתגרים מרכזיים בשליטה אלימה

רטטים ממריצים בסביבה offshore הוא בעיקר קשה יותר מאשר במתקן תעשייתי מבוסס קרקע. כמה מגבלות טבועות לדחוף את הגבולות של תרגול הנדסי קונבנציונלי.

המונחים:

מלח מים, לחות גבוהה, קיצוניות טמפרטורה, וקרינת UV להאיץ את קורוזיה של פלדה ו degrad elastomeric לחות חומרים. תחזוקה מרווחים הם ארוכים ויקרים יותר בגלל נגישות מוגבלת וחלונות מזג אוויר.כל מכשיר שליטה רטט - בין אם מנקה מסה מכוונן (TMD), ancous לח יותר, או פועל פעיל - אסור לבנות עם חומרים ברמה ימית וחתמים נגד לחות נמוכה, גם עם אלגוריתמים של אלגוריתמים, כמו גם אלגוריתמים של מיקום קבוע.

חלל ומשקלים Constraints

Offshore העליוןsides הם צפופים עם piping, כלי חשמל, ורבעים חיים.יש לעתים רחוקות שטח הסיפון חסך עבור מערכות לחות גדולות. a מסורתי מכוונן המוני לחצב בניין גבוה עשוי לשקול מאות טון - רטרוקטי עבור פלטפורמה עם מגבלות עומס קפדניות. מהנדסים חייב להשתמש פתרונות קומפקטיים, קל משקל כגון לחיכים מולקוליים מכופים או תחת עומסים, אפילו על ידי מסגסוגת גלובלית של רטית של כמה טונות של רטיקה.

המשך תפעול

סגירת הייצור כדי להתקין או למנוע את הציוד של בקרת הרטט יכול לעלות מיליוני דולרים ביום בהכנסות שאבדו.כל התערבות חייבת להיות מתוכננת סביב לוחות הזמנים של סיבוב, עם עבודה המבוצעת במהלך חלונות תחזוקה קצרים.יתר על כן, אמצעי בקרה הרטט לא צריכים להפריע במערכות קריטיות בטיחות כמו שסתום חירום, משאבות אש, או בריחה של דרכי בקרה Active control הדורשות חשמל וסימנים חייבים להיות מעוצבים עם בטיחותית עבור אטמוספירה (X ואילך).

דינאמי ומשתנה

העומסים על פלטפורמה offshore משתנים כל הזמן בשל גאות, עוצמת הסערה, ציוד תפעול מדינות, ואפילו כמות של שמן או כדוריות מאוחסנות. a לח יותר מכוון למצב אחד עלול להיות לא יעיל בנסיבות שונות.לדוגמה, תדירות טבעית של שינוי פלטפורמה צף כמו טיוטת הירכיים יש מגבלות רוחב פס, כך מהנדסים חייבים לבחור בקפידה מטרות ולעתים קרובות לקבל ביצועים תת-אופטימיים על פני התכונות של תפקוד מלא של תפקודים או התאמה מלאה של תפקודים.

תשתיות ושיקום

פלטפורמות offshore רבות הן עשרות שנים ותוכננה עם פחות קריטריונים רטט מחמיר מאשר הסטנדרטים של היום. גורמי בטיחות מקוריים עשויים להיות מועלים על ידי קורוזיה, תוספות לא מתוכננות, או השפלה של מפרקים נטבעים. החלטציה שליטה על מבנה ההזדקנות דורש בדיקות רטט נרחבות לא הרסניות, עדכון מודל סופי, ושיקול זהיר של מסלולי עומס קשיחים או לחים יכול ליצור מתחים חדשים אם לעתים קרובות לא יעיל של פעולות רטרוספקטיביות.

אסטרטגיות לחיקוי

מהנדסים משלבים שילוב של טכניקות פאסיביות, פעילותיות וחצניות לניהול הרטטים.אין פתרון אחד אופטימלי באופן אוניברסלי; הגישה הנכונה תלויה בתדירות הציטוט הדומיננטי, המאפיינים הדינמיים של המבנה, והמגבלות התפעוליות.

מערכות DADING

(FLT:0)Tuned Mass Dampers (TMDs) irph:1) הם המכשיר הפסיבי הנפוץ ביותר על פלטפורמות offshore. ATMD מורכב מסה (לעתים קרובות בטון או פלדה בלוקים) המחובר למבנה באמצעות מעיינות ורטיקו, מכוון לתקן רק את התדירות הטבעית הדומיננטית של הפלטפורמה.

(FLT:0)Viscoela DampersFLT:1 (VEDs) להשתמש שכבות של פולימר כי היאר כאשר המבנה deforms, המרת אנרגיה קינטית לתוך חום.הם קומפקטיים וניתן להטמיע במסגרות חזייה או מתחת לסיפון. VEDs פחות רגישים לכוונון שגיאות מאשר TMDs אבל יש קיבולת מופחתת של פירוק אנרגיה ליחידה הם משמשים לעתים קרובות כדי להפחית את המנגנונים גבוהים.

(FLT:0) דמיטריון דמפרספלו 1:1 מסתמכים על חלקלק בין פני השטח ליצירת אנרגיה מתפזרת.הם פשוטים, עמידים, ולא דורשים תחזוקה לתקופות ארוכות.עם זאת, הם יכולים לסבול מהתנהגות מקלה-סלפית בדגימות נמוכות ועשויים לשנות מאפיינים לאורך זמן בשל לבישת או קורוזיון.

(FLT:0)Base IsolationFLT:1 הוא טכניקה פסיבית שבו הפלטפורמה כולה (או מרכיב מרכזי כמו מודול הסיפון) הוא רכוב על נושאים אלסטומריים או מזחלים מסלקים.זה מקלקל את מבנה העל מתנועה הקרקע במהלך רעידות אדמה.עבור פלטפורמות צף, בידוד בסיס הוא פחות נפוץ, אבל ציוד מלוטש לעתים קרובות הם מבודדים באמצעות מדגמי האביב ואמפ כדי למנוע ממכונות מתרבות כדי למנוע ממכונות מתרבות כדי למנוע מכווץ לתוך רטט לתוך .

מערכות בקרה Active control Systems

ActiveRatrol חיישנים (accelerometers, מדפי זנים) כדי למדוד תגובה מבנית ופעולה (לוחמי הידרוליטיס, מנועים ליניאריים, מחסניות אדזואלקטריות) כדי ליישם כוחות מנוגדים.אלגוריתם הבקרה - לעתים קרובות הרגולטור הליניארי (LQR) או בקר חיזוי מודל - חישוב הכוח הנדרש בזמן אמתי מערכות יכול להתאים לשינויים ומדכאים מספריים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך הם דורשים ירידה משמעותית, אך ורק על ידי תאים עמידים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים קשים, הם דורשים ירידה משמעותית, אך ורק על ידי תאים עמידים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים קשים, אך ורק על ידי תאים עמידים, הם דורשים ירידה יעילה, אך ורקמות, אך ורק על ידי תאים עמידים, הם דורשים, אך ורק על ידי כך הם דורשים ירידה משמעותית, הם דורשים ירידה משמעותית, אך ורק על ידי תאים עמידים,

מערכות סמיות-אחזקות והסתגלויות

(המכשירים למחצה משלבים את האמינות של אלמנטים פסיביים עם התאמת שליטה פעילה.FLT:0 מאגינולוגי (MR) לחייפים של פאסיביים 1) מכילים נוזל אשר שלו משתנה באופן דרמטי בנוכחות שדה מגנטי: על ידי שינוי השדה, את המקדם הנוקשות ניתן להתאים במכליות עם צריכת חשמל מינימלית.

התחדשות מבנית וטופפיות

לפעמים האסטרטגיה היעילה ביותר היא לנוקשות או להוסיף מסה לאזורים ספציפיים.הוספת צלחות פלדה או צמת יכול להגדיל את התדרים הטבעיים מעל טווח של צבירת הגלים. Care חייב להיות לא כדי ליצור עלייה בלחץ מקומי או להוסיף משקל מופרז.על פלטפורמות ישנות יותר, רטרוfit של עומס:0shear קירות FLT:1 או FLT:2KcesratedF:3 , יש להפחית בהצלחה על ידי חלוקה מחדש.

גישה נוספת היא להעביר ציוד להגדרה או להגדרה מחדש שמייצר רטט מופרז.לדוגמה, העברת דחיסה גדולה הרחק מבלוק האקומודולציה יכולה להפחית את הרטט של הצוות.

הרהורים וחיבורים גמישים

Piping, מגשים כבל, וקבצים מצורפים קטנים לעתים קרובות נכשלים בשל עייפות רטט. מחוות גמישות, פעמונים, ומחברים מחוננים מאפשרים תנועה יחסית תוך שמירה על שלמות.ציוד ציוד רכוב על elastomeric או משווקים האביב שנבחרו להתאים את המשקל והחזקה תדר. עבור כיפוף קריטי, לולאות התרחבות והדרכה תמיכה מודרך לעזור לנהל מתח תרמי ודינמי.

מעקב ותחזוקה מבוססת תנאים

שליטה יעילה ברטטט היא לא משימה עיצוב חד פעמית; היא דורשת ניטור רציף כדי לזהות שינויים בבריאות מבנית, מצב ציוד, טעינה סביבתית.פלטפורמות החוף המודרניות משלבות FLT:0 ניטור בריאותי הוראה (SHM)BuildFLT:1 מערכות עם מערך של קדרמונים, זנים, ו inclinometers.

מעקב בזמן אמת

חיישנים מותקנים באופן קבוע לעקוב אחר רמות רטט RMS, האצה לשיא ותכנים בתדר. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . חיישנים מופעלים כאשר סףים הם מפרשים, מניעת כבלים חסימה דרך אזורים מסוכנים.עם זאת, איסוף וסימן נשאר אתגרים בסביבה קשה.

תחזוקה חיזויית ו- Digital Twins

על ידי ניתוח מגמות רטט לטווח ארוך, מפעילי יכולים לצפות ללבוש, נזק להב או עייפות מבנית לפני מתרחשת. אלגוריתמי למידת מכונה מאומן על נתונים היסטוריים יכולים לזהות מבשרים על מצבי כישלונות: AFLT:0 דיגיטלית תאום תאום FLT 1 של הפלטפורמה - מודל וירטואלי מעודכן עם נתוני חיישן אמיתי - מהנדסים כדי לדמות את ההשפעה של שינויים המוצעים או אופטימיזציה פרמטרים תפעוליים עבור הפחתת התדרים, לדוגמה, כדי להתאים את רמות העייפות הטבעית שלה.

הערכה לא הרסנית

בדיקה תקופתית באמצעות בדיקת קולי, בדיקת חלקיקים מגנטית, או טכניקות נוכחיות דידי מסייע לאמת את היושרה של לחים, ממולטורים, וחיבורים מחוסנים. ושיטות זיהוי הנזק מבוסס ויברציה, כגון שינויים בתדירות טבעית או בצורת מצב, יכול לאתר ירידה בנוקשות עקב סדק אפילו כאשר הנזק אינו גלוי מבחינה ויזואלית.

פיתוחים עתידיים ודרכים מחקר

תעשיית הנפט והגז offshore משקיעה בטכנולוגיות הדור הבא כדי לעמוד באתגרים של מים עמוקים יותר, אקלים קשה יותר, וחיי שדה מורחבים.

חומרים חכמים

צורה של ⁇ זיכרון (SMAs) וחומרים אדזואלקטריים מציעים את הפוטנציאל של רכיבים לזיהוי עצמי ו- self-damping. SMAs יכול לשנות נוקשות כאשר מחומם, ומאפשר כוונון פסיבי של תדרים מבניים. ⁇ Piezoelectric מתחבר להיותams יכול גם רטט חוש, דרך מעגל מתפתל, מתפזר אנרגיה עדיין בשלב המעבדה והטיפוס עבור יישומים ימיים, אלה יכולים באמת להתאים חומרים אלה ללא מתפתלים.

שליטה מתקדמת Algorithms

שיטות בקרה ללא מודל, כגון למידה חיזוק, נחקרות עבור מערכות חצי-אקטיביות ופעילות.אלגוריתמים אלה יכולים ללמוד אסטרטגיות לחות אופטימליות מבלי לדרוש מודל דינמי מדויק של הפלטפורמה, להסתגל לשינוי מדינות הים ועומסי ציוד.רובוט טכניקות המבטיחות יציבות תחת רעש חיישן ועבודת הפעלה גם מתקדמת, מה שהופך שליטה פעילה יותר עבור שימוש בבטיחות קריטי בחו"ל.

Offshore Wind Synergies

שיעורים של פלטפורמות שמן offshore הם חלים ישירות על טורבינות רוח offshore, אשר להתמודד עם אתגרים דינמיים דומים. פתרונות שליטה רבים עבור להב גילוח, גילוח המגדל, עייפות הבסיס הם להיות חצוי. פלורי רוח, במיוחד, לדרוש שליטה מתקדמת כדי להגביל את התנועה פלטפורמה ולהפחית עומסים על הכונן טורבינות.

עיצוב משולב וניתוח חיים

יותר ויותר, שליטה ברטוטה נחשבת משלב עיצוב המושג המוקדם ביותר, לא כמודלים של יסוד רטרופיט של הפלטפורמה כולה – כולל אינטראקציה מבנית אדמה, אינטראקציה מבנית נוזלית ופרטי צד העליון - משמשים לחיזוי חיי עייפות ולזהות נקודות חמות. שיטות פרוביביליסטיות מהוות את אי הוודאות בגל ועומס רוח, המוביל לעיצובים חזקים יותר.

מסקנה

(ויברציה בפלטפורמות הנפט offshore היא משמעת הנדסית תובענית שיושבת בצומת של דינמיקות מבניות, מדע סביבתי, ופגמטיזם תפעולי.מקורות רטט - גליות, רוח, מכונות, קרח, רעידות אדמה - הם מגוונים ולעתים קרובות במקביל אתגרים כגון קורוזיה, הגבלות שטח, עומס משתנה ותשתיות גיל דורשות השקעה חדשניות כי העלות, האמינות, בטיחות ותימים מתקדמים, כמו גם למערכות ניטור לטווח ארוך יותר, תוך שמירה על פני השטח, תוך שמירה על פני השטח של פעילות גופנית, תוך כדי לחץ חיצוני, והשגתן של מערכות מתקדמות יותר, תוך שמירה על פני השטח.