[發明專利]大噸位FLNG船載壓縮機模型的海洋環境適應性試驗裝置

在審

• 申請號: 201710755630.3
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107505111A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 黃一;王文華;邸曉寧;陳樹杰;王永杰;張崎;甄興偉;楊宏啟
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01M7/06
• 分類號: G01M7/06;G01M13/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司21212
• 代理人: 閻昱辰,李洪福

本發明公開了一種在陸地上能夠模擬海洋環境條件的FLNG船載壓縮機模型的氣動性能和結構性能試驗裝置，尤其是可以精確控制大噸位壓縮機模型大幅度低頻橫/縱搖和小幅度高頻振動的耦合運動試驗裝置，主要包括：承載實驗船載模型壓縮機、船載模型電動機的運行實驗平臺、監控單元和運動控制系統，所述的實驗平臺由所述運動控制系統控制的多個電動驅動器組件驅動，模擬船舶運行過程中海洋環境，進而模擬船用條件下船載壓縮機大幅度低頻搖動和小幅度高頻震動；結合傳統壓縮機氣動性能試驗的相關技術，配合本發明提出的大幅度旋轉和平動的連接管接頭，可以保證船用條件下船載壓縮機氣動性能試驗的安全性，從而確定設計條件下壓縮機的熱力性能參數等。

技術領域

本發明涉及一種在陸地上模擬海洋環境條件的FLNG船載壓縮機模型的氣動性能和結構性能試驗裝置，特別涉及一種可以精確控制大噸位壓縮機模型大幅度低頻橫/縱搖和小幅度高頻振動耦合運動的試驗裝置。涉及專利分類號G物理G01測量；測試G01M機器或結構部件的靜或動平衡的測試；其他類目中不包括的結構部件或設備的測試。

背景技術

在船舶與海洋工程領域，常規海上天然氣開發，包括海上的平臺建設，鋪設海底天然氣輸送管道，岸上天然氣工廠的建設以及建造公路、LNG外輸港口等基礎建設，投資大、建設的周期長、現金回收遲、風險大。針對以上的不足，浮式液化天然氣生產儲卸裝置(FLNG，又稱LNG-FPSO)是在一種用于海上天然氣田開發的新型浮式生產裝置，此概念的技術開發和裝置設計著眼于低投資、快投產和高效益，集液化天然氣的生產、存儲和卸載于一身，簡化了海上氣田的開發過程，特別適用于邊際氣田和深海氣田的開發。

FLNG技術正處在海洋工程領域的最前沿，由于FLNG裝置工作區域的特殊性，對制冷循環中的離心壓縮機的研制工作提出了較高的要求。為了打破國外企業的技術上的壟斷地位，發展具有自主知識產權的FLNG核心設備，因此需要研究船載壓縮機在船用條件下的適應性。

在船舶與海洋工程領域，根據船級社規范船用條件包括高頻、小幅度振動和低頻、大幅度搖動兩類：

依據中國船級社《船上振動控制指南(2012)》，對于一般船舶，螺旋槳激勵和柴油機激勵是船上主要激勵源，其特點為高頻、小幅度；

船體受到環境載荷作用會產生六自由度運動響應，從而帶動船載設備做復雜運動(三向平動：縱蕩、橫蕩和垂蕩，以及三向轉動：縱搖、橫搖和首搖)，其特點為低頻、大幅度。

通過分析可以發現高頻振動產生的慣性加速度、低頻橫搖和縱搖產生的重力各向分量和慣性加速度均會對船載壓縮機的工作性能有一定的削弱。因此，需要設計能夠模擬船用條件(大幅度低頻橫/縱搖、小幅度高頻振動)的試驗裝置，并且兼顧對船載壓縮機傳統氣動性能和結構性能試驗的影響。

與壓縮機傳統試驗技術相比，新型試驗裝置需要重點解決如下三方面問題：

1.比較液壓驅動系統，電動驅動系統具有能量利用率高(85％～90％)、無環境污染、占地面積小、故障率低、維修維護方便、控制精度高等優勢。但是，通常的電動驅動系統沿著一個導軌推動負載。此時負載運動產生的側向力，被外部導向裝置承受，缸體本身不受側向力。但是，當電動驅動系統應用于運動試驗臺時，由于缸體本身的重力和慣性力作用，不能看作理想的二力桿，需要承受一定的側向力。當前國外幾個著名公司的電動驅動系統承受側向力的能力都比較弱，承載能力較差。因此，如何將電動驅動系統成功應用于大噸位FLNG 船載壓縮機模型的海洋環境適應性試驗是需要解決的問題之一。

2.壓縮機傳統氣動性能試驗中需要配備許多剛性管道。為了降低運動試驗臺的承載重量，需要將LNG儲氣罐和廢氣存儲罐布置在地面，通過剛性管道與試驗臺上的壓縮機連接。這樣，當壓縮機隨著試驗臺發生大幅度低頻橫/縱搖的時候，會造成剛性管道破壞。因此，如何成功實現大幅度搖動情況下的氣動性能試驗是需要解決的問題之一。