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风电运维船的作业概率评估及思考

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-07-28  浏览次数:701

我这篇很早以前就想发,但是感觉发出来会让人有蹭热度的嫌疑,所以一直也没找到合适机会写出来,最近也没啥素材了,权当顶一次,让各位见笑了。

本文试图从这几个方面探讨运维船的作业能力:

如何评估运维船在某海域的作业能力和作业概率?

运维船的作业限制波高如何确定?

风、浪哪个更能决定运维作业成败?

高端DP和Gangway是否是必须的?

一些输入条件

目标运维船长28m,排水量不到200吨,双体结构,装备补偿装置,相对运动补偿能力为2m。

一看这网格画的就不咋地

目标海域为江苏外海,注意是外海,并不是近岸。因为,近岸我也找不到靠谱的环境资料。你别说让我拿海港水文规范随便搞一下,那个欠点。

Y2是个什么鬼,专业人士一看肯定是会心一笑

Y2海域的全年Hs-Tz散布情况是这样的:

Y2海域分季节波高出现次数是这样的:


 

Y2海域全年和分季节波向分布是这样的:

总结一下:

江苏外海环境条件不错,主要以3m有义波高以下的海况为主,Tz主要集中在4~6s;

很明显,秋冬季受季风影响该海域环境条件变得恶劣,春夏环境条件不错;

该海域主浪向以南-东南和北-西北为主,这很好。

分析思路

针对目标运维船在黄海海域登靠风机进行运行维护的作业概率进行分析方法研究,考虑到实际分析需要,作出以下基本假设

运维船以顶靠方式接近风机实现人员登靠,船舶不具备动力定位能力,这里假设运维船在迎浪、随浪方向能够实现顺利登靠;

考虑到该海域波浪主方向较为稳定,这里假设风机登船平台位于平台的东南向。

分析流程和方法

根据运维船船体型线图建立水动力分析模型;

根据Y2海域环境条件建立全年、分季度的有义波高与谱峰周期关系;

确定全年、分季度的波向分布特性以及有义波高概率分布函数;

统计对各个海况作用下运维船登船装置与风机登船平台之间的相对运动响应值;

结合波高概率分布函数以及波向分布,求出全年以及分季度的运维船作业概率。

总结起来,具体方法就是:求解各个海况作用下运维船登船位置与风机登船平台之间的相对运动,给出对应海况下的限制波高,考虑波向分布以及有义波高概率分布,给出波浪条件作用下的运维船登靠作业概率。考虑对应有义波高的风速情况,对作业概率进行修正,最终给出运维船作业概率。

花花绿绿的是不是挺好看,登船平台考虑主浪向的分布

基本结论

在全年海况作用下,考虑登船系统运动补偿,当以相对运动有义值作为校核标准时,对应最大作业有义波高为1.6m; 当以相对运动最大值作为校核标准时,对应最大作业有义波高为1.0m。


当以相对运动最大值作为校核条件时,最大作业有义波高为1.0m;使用有义值作为校核条件,最大作业有义波高在1.5m左右

随着波浪周期的缩短,谱峰周期接近船体运动固有周期,且低谱峰周期条件下波陡较大,此时运维船运动响应增大。

这种尺度的船,在周期增大以后呈现“随波运动”,谈不上什么耐波性

如果把风速考虑进来就有意思了

这里把风速和相对运动情况列出来,可以发现,1.0m有义波高对应风速大概在6m/s;1.6m有义波高对应风速在8m/s左右。当然这个风速并不是轮毂位置的风速,按照0.14的风剪切可以大概算一下轮毂处的风速,如果高度为80m,则对应轮毂风速在10m/s以上。

单纯以相对运动幅值来判断,最大作业有义波高可以到2m以上,但显然不可能

本人不才,4m/s的风速上过一次风机,当时在机舱里能够感觉到轻微的晃动,据现场工作人员说7m/s的风速上去会感觉到明显的晃动,跟晕船一样。如果假设8m/s风速是人员登上风机进行相关作业的最大风速,那么对应有义波高应限制在1.6m以下。

考虑了风速、运维船运动补偿、相对运动情况以后:

如果以相对运动最大值作为校核条件,则最大作业有义波高在0.8~1.3m左右;

如果以相对运动有义值作为校核条件,则最大作业有义波高在2.6m,将风速因素考虑进来,实际的最大作业有义波高应在1.6m以下。

对应作业天数:全年大于200天,春夏大于55天。

基于此,可以给出运维船在该海域作业的一些建议:

有义波高小于0.8m时,安全登靠,做好安全措施;

有义波高0.8~1.6m时,有一定风险,做好安全措施,实时监控海况和风速变化;

大于1.6m不建议登靠。

更进一步地总结

个人认为中国服役的运维船不需要DP和性能很好的Gangway。考虑到中国周边海域波向特点,在风机建设之初考虑一下登船平台的朝向,最好在主浪向方向,运维船直接顶靠上去。Gangway或者具备运动补偿的登靠装置是必须的,但是感觉性能不需要特别强,能够补偿2m左右就可以了。

你说恶劣海况要上去怎么办?我的建议是:抓紧时间等两天再上。不差这两天,而且恶劣海况上去也无能为力,何必冒这个风险。

总结:不需要浪费钱搞DP;登靠运动补偿装置必须有但不需要太高端;造运维船的时候最好把运动补偿装置配好省得麻烦;运维船马力大一点没坏处------至少在本文研究的海域是这样。其他海域我也懒得算,大概情况就这样,无非就是作业天数多少的 问题。200天以上,每个月能有15~20天能够作业,牛逼的运维船干这个就性能过剩了,有点屈才。

盗个图。Hs=4m的补偿能力,这对于风电运维船而言“过于高端”了

不过需要指出的是:海上登靠时刻充满危险,我不认为用有义值来作为极限波高判断准则是个好主意,相对而言用最大值更好一点,因为真实海况是个随机过程。所以我建议运维船最好配备风速计和测波雷达,以便随时监测环境条件,避免造成悲剧。

不像海上油气开发动辄几十亿上百亿乃至几百亿美元的投资规模,对于海上风电这种比较穷的投资建设项目,便宜可靠显得尤为重要,所以,几千万的投资买一条牛逼运维船我认为大可不必,不过,船上该有的东西还是建议配全。当然了,有的是闲钱就想买条牛逼船,那当我啥也没说。

以上是我一家之言,欢迎善意的交流。

 
 
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