【技术贴】FPSO海水处理系统水锤分析

本期我们给大家介绍VibraTec与懿朵科技牵头的某FPSO海水处理系统水锤分析项目。该项目旨在分析水下管道不同工况下的水锤情况，并更准确地评估管道受水锤激振下的风险，据此提供控制和解决方案。

       根据客户SoW中《海水处理-水锤分析需求》对某FPSO的海水处理系统进行水锤分析。主要分析三条流通路径：

     （1）流体入射系统；

     （2）海水渗透系统；

     （3）冷却水系统。

     SoW中定义了3种稳态运行条件共计25个需要分析的工况，根据分析结果提供干预或控制措施以便维护安全和可运行条件，同时保持机械结构的完整性。

采用三步走的方法分析水锤：

      第一阶段：建模和稳态分析；

      第二阶段：瞬态研究分析；

      第三阶段：详细分析撰写报告。

      建立适用的管道系统模型，对每一个模型而言，建立包含设备、阀门、泵、水罐、边界条件等的完整模型。模型建好后，根据水锤分析的初始条件建立并仿真不同的稳态工况。在正常操作工况下，根据给定的流速来验证预期的压降和绝对压力水平。所建模的管道来自于海水提升泵、粗滤器、多介质过滤器、入射泵、反渗透泵和反渗透系统。

图1 建模结果示例

建模需求参数有：

• 管道布置图、泵/阀门连接的详细图

• 管道、泵、阀、设备数据等

       瞬态分析的目的是验证不稳定条件下的最小和最大压力，并在需要时确定缓解措施，将各种瞬态流动条件下的适用压力保持在管道和其他设备的许用压力范围内。水锤研究将解决运行模态的限值，挑选出最不稳定的条件。根据SoW中的要求进行挑选。分析和评估由水锤产生的随时间变化的压力和流量。水锤压力波能够通过整个系统，压力波伴随不平衡载荷在管道内运动。瞬态分析能够确定出不平衡载荷的时间历程，载荷时间历程也是动态应力分析中的重要输入。

图2 水锤和冲量分析图

      报告包含分析假设、每个模型和建模细节。被考虑的载荷条件将在结果分析前详细描述。如果需要的话，所有管段的不平衡载荷将以峰峰值和全部时域信号体现。

       使用三维水锤软件分析水锤时先进行稳态分析，而后在稳态分析的基础上进行瞬态计算，以评估最大压力波出现的时刻和位置。除三维水锤分析外，懿朵科技还拥有一维水锤、两相流水锤的分析研究能力，可根据用户具体项目需求定制不同项目实施和解决方案。

关于我们

      法国VibraTec集团，成立于1986年，作为世界领先的振动与噪声控制技术服务公司，拥有全球化的布局及200人规模的专业振动噪声技术团队，在能源行业具备近35年工程经验，为AREVA、EDF、Total、BP、Shell、ExxonMobil、SBM、AKER、TechnipFMC、NOV、Subsea7、Keppel等企业解决了大量振动噪声工程问题。

       懿朵科技，作为法国VibraTec集团在中国区独家合作伙伴，是以振动与噪声控制为核心的专业服务及软硬件提供商。懿朵科技联合VibraTec集团为核能电力、船舶海工、石油化工等能源行业用户提供国际化的振动与噪声技术服务：管道振动分析与控制、现场诊断与故障排除、海工平台振动与噪声优化控制、工厂验收测试、软硬件系统开发、技术培训等。