【论文精选】舟山LNG接收站码头橡胶护舷优化

官网注册后

http://www.gasheat.cn

免费下载论文

http://www.gasheat.cn/Periodical/index.html

作 者： 王斌， 张鹏飞

第一作者单位：新奥（舟山）液化天然气有限公司

摘自《煤气与热力》2022年3月刊

参考文献示例

王斌，张鹏飞 .   舟山 LNG 接收站码头橡胶护舷优化 ［J］.    煤气与热力， 2022，42（3） ：B15-B18.

1    研究背景

 

舟山 LNG 接收站于 2018 年 8 月投产并接卸首船 LNG ，截至 2020 年 6 月，安全靠泊了常规薄膜船、 Q-flex 船、舱容 16 × 10 ⁴ m ³ 以上的 Moss 船等共 31 艘次，但经 OPTIMOOR 系泊分析研究后，舱容 14.5 × 10 ⁴   m ³ Moss 船型的“ Jupiter ”轮不能安全系泊码头，因此该船不能靠泊舟山 LNG 接收站。

 

OPTIMOOR 系泊分析研究过程中， 14.5 × 10 ⁴   m ³ Moss 船型货舱结构特征决定了船管汇中心线与船舯线间距较大，内档护舷与船平行中体（船舶主船体中段具有完全一样型值的部分称为平行中体）接触面积较小，在船舶压载吃水并遭遇百年一遇高潮位的极端条件下，船平行中体承受内档护舷压强超出设计许可压强 3 倍，船岸双方一致认为该船不能安全靠泊舟山 LNG 接收站码头。系泊分析研究除受泊位附近的风、流等环境因素影响外，还与码头护舷间距、高程、 LNG 船舶类型等因素密切相关。因环境因素和 LNG 船舶类型不易改变，本文通过码头护舷优化，提高码头与不同类型 LNG 船舶系泊安全度、船岸兼容匹配度和码头泊位利用率，从而最大提高码头接卸能力。

 

2    研究方法

 

系泊分析研究采用 OPTIMOOR 软件，已为国际大多数 LNG 船舶公司接受并普遍应用。

 

OPTIMOOR 是一款用于分析船舶系泊几何布置，以确认船舶系泊在码头的安全可靠性的计算机软件。缆绳张力负荷会由于泊位附近波浪、涌浪的动态影响而增加，由于舟山 LNG 码头处于港内，受波浪、涌浪的影响时间较少，暂不考虑。因此，本次研究在不考虑波浪、涌浪影响的静态条件下运行 OPTIMOOR 软件。

 

OPTIMOOR 软件输入数据中主要包括泊位数据、船舶数据与模拟标准环境条件。

 

泊位数据主要包括码头护舷间距、高程、护舷面积、护舷中心线与船管汇中心线的距离等。

 

船舶数据主要包括船管汇中心线与船舯线距离。 LNG 船系泊码头时，船管汇中心线应与码头气相臂中心线严格对齐。 Moss 型 LNG 船因货舱结构原因，船管汇中心线距船舯线较远，普遍在 10 m 以上，而薄膜型 LNG 船船管汇中心线与船舯线距离很近。因此 Moss 型 LNG 船对护舷间距要求高，内档护舷间距应尽可能小，高程尽可能高，而薄膜型 LNG 船对护舷间距和高程要求较 Moss 型 LNG 船要求低。 2 种船型船舯线与船管汇中心线间距见图 1 、 2 。

 

图 1   Moss 型船船舯线与船管汇中心线间距

 

图 2    薄膜型船船舯线与船管汇中心线间距

 

模拟标准环境条件主要参考 OCIMF （石油公司国际海事论坛）《系泊设备指南》 ^{［ 1 ］ 48-49} 的要求，船舶的系泊布置应当满足任何方向的风速达到 30 m/s 时，并伴随有下列水流的条件下仍能够保证完好系泊：

 

①水流来自船首或船尾，流速 1.5 m/s ；

 

②水流来自生活区或船首 10 °方位，流速 1.0 m/s ；

 

③水流来自船舶正横方位，流速 0.375 m/s 。

 

其中风速是指距离地面或水面 10m 高度的 30 s 平均风速，水流速度是指船舶吃水处的平均流速。

 

船舶安全系泊码头应满足以下条件：

 

①缆绳若为钢丝缆，每条缆绳张力不得超过其最小破断负荷（ MBL ）的 55% 。

 

②缆绳若为高强度合成纤维缆，每条缆绳张力不得超过其最小破断负荷的 50% ^{［ 1 ］ 97} 。

 

③船平行中体承受护舷压强不得超过船体最大设计压强，船舶的最大偏移量不能超过卸料臂允许的包络线限制范围。

 

④护舷最大变形量不得超过设计值。

 

受船舶设计线型影响，船艏、艉两侧变形呈平滑曲线体，仅船中部位为平行中体。平行中体的特征为船体中部设计水线下各横剖面面积和形状均相同。在船舶系泊分析研究中，重点关注船平行中体与护舷接触面积。为保证船舶系泊安全，需分析船舶在满载吃水最高潮位、压载吃水最低潮位两种极端工况下缆绳张力负荷及平行中体承受护舷压强是否满足安全要求。

 

3    护舷优化研究实例分析  

3.1   舟山 LNG 接收站码头简介

 

舟山 LNG 接收站 1 号码头可靠泊最大 26.6 × 10 ⁴   m ³ LNG 船舶，码头吨位为 15 × 10 ⁴ t ，平面布置采用蝶型方案，全长 415 m ，由 1 座工作平台、 4 个靠船墩和 6 个系缆墩以及人行桥组成。舟山 LNG 接收站码头泊位设施见图 3 ，各个靠船墩和系缆墩上均配有快速脱缆钩，共配备 12 组 36 个快速脱缆钩，每个快速脱缆钩的安全工作负荷均为 1 500 kN 。

 

3.2   国内典型接收站码头护舷设计参数对比

 

把码头橡胶护舷编号从右向左依次设为 aa 、 bb 、 cc 和 dd ，见图 3 。

 

图 3    护舷改造前的码头立面图（靠船墩部分）

 

与国内其他已成功靠泊 Moss 型 LNG 船的接收站码头橡胶护舷设计参数进行对比，各个码头均布置 4 个橡胶护舷，选取 3 个典型 LNG 接收站码头的护舷间距及护舷高程设计参数与舟山接收站码头参数进行对比，见表 1 、 2 。表中护舷距码头对中线间距、护舷高程和护舷间距均以每个护舷的中心点计算。

 

表 1    典型接收站码头护舷间距对比

 

表 2    典型接收站码头护舷高程及护舷参数对比

 

经对比分析可知：

 

① A 接收站曾成功靠泊 “ Jupiter ”轮的姊妹船，判断 A 接收站的护舷高程和护舷间距可能是该轮安全系泊的主要影响因素。

 

②虽然舟山接收站护舷面积最大，但“ Jupiter ”轮在压载吃水百年一遇高潮位的极端条件下，橡胶护舷下半部分与船平行中体接触不佳，接触面积小，造成船平行中体承压大而不能靠泊码头。

 

③ B 、 C 及舟山 LNG 接收站码头橡胶护舷中心间距完全相同，仅护舷高程稍有不同。“ Jupiter ”轮曾在 2010 年靠泊过 B 接收站，进一步判断接收站护舷高程较高是该轮安全系泊的关键因素。

 

3.3   舟山 LNG 接收站码头护舷优化方案

 

方案 1 ：增大内档 2 个护舷的尺寸，从 6.4 m × 2.8 m 改为 6.5 m × 4.0 m ，该方案一定程度上减少了船平行中体承受压强，护舷压强也在设计安全载荷范围内，但平行中体与护舷接触面积仍未达到 100% 。

 

方案 2 ：取消内档护舷的两鼓一板的设计，改为一鼓一板，且提高护舷高程，从 3.0 m 提高到 5.0~5.5 m 。

 

方案 3 ：将内档护舷竖向布置改为横向布置， OPTIMOOR 模拟时计算高度调整为 4.5 m ，且护舷间距变小。

 

方案 4 ：保持原 4 组护舷不变，在内档靠船墩内侧向上新增 2 个小靠船墩，分别含 1 个一鼓一板橡胶护舷，护舷中心高程 8.6 m 。

 

根据以上 4 个方案与日本 Osaka gas 资源及贸易团队进行研讨， Osaka gas 认可第 3 个优化方案，并提供了旗下 7 艘 Moss 船相关数据，用于优化前进一步系泊模拟使用。此外，与日本“ K ” Line 公司进行交流，对方认为方案 3 实施后，行业内大多数 Moss 型 LNG 运输船均可停靠舟山 LNG 接收站 1 号码头。

 

3.4   舟山 LNG 接收站码头护舷优化方案确定

 

经设计单位按照方案 3 对码头水工结构进行复核计算，结果显示，结构设计可满足改造后的受力要求。对于 Osaka gas 及“ K ” Line 提供的 Moss 船型数据进行了系泊分析研究，最终确定了按照方案 3 实施橡胶护舷优化改造，将内档护舷竖向的两鼓一板改为横向的两鼓一板，见图 4 。优化后内档护舷高程为 4.5 m ，较原来 3.0 m 提升了 1.5 m ；内档护舷间距从 74 m 缩减到了 71 m ，护舷面积从 17.92 m ² 增大为 22.4  m ² 。在不影响薄膜船匹配的前提下，大幅度地提高了 Moss 船型与舟山接收站的系泊兼容性。

 

图 4    护舷改造后的码头立面图（靠船墩部分）

 

3.5   舟山 LNG 接收站码头护舷优化后验证

 

以某 15 × 10 ⁴ m ³ Moss 型 LNG 船为例，系缆按 16 根缆绳，输入上述 OPTIMOOR 的标准环境条件，分析码头护舷优化前后的系泊安全性。

 

该 Moss 型 LNG 船的缆绳为钢丝缆，船平行中体承压不得超过 0.2 MPa 。模拟时潮汐水位为高水位 4.45 m ，低水位 0 . 15 m ，船舶载态为满载 11 . 5 m ，压载 9 . 3 m 。 该 Moss 型船护舷优化前后， OPTIMOOR 输出矩阵见表 3 。

 

表 3   15 × 10 ⁴ m ³ Moss 型 LNG 船 OPTIMOOR 输出矩阵

 

由表 3 可知，该船在护舷优化前后的缆绳张力均在最小破断负荷的 55% 之内。护舷优化后，风速 30 m/s 的工况下， OPTIMOOR 输出的船平行中体承受内档橡胶护舷压强小于 0.2 MPa ，满足安全系泊要求。

 

4    结论

 

经 OPTIMOOR 模拟验证，码头护舷优化既不影响常规薄膜型 LNG 船安全系泊，也可兼容舱容 15 × 10 ⁴ m ³ Moss 型 LNG 船安全系泊。码头护舷优化完成后，舟山接收站安全靠泊接卸了 6 艘次舱容 16 × 10 ⁴ m ³ 以下 Moss 型 LNG 船，从实践上验证了护舷优化方案的适用性。

参考文献：

［ 1 ］ OCIMF. Mooring equipment guidelines ［ M ］ . 4th ed. Bermuda ： Oil Companies International Marine Forum ， 2018.

 

（本文责任编辑：李欣雨）

维普免费下载《煤气与热力》论文（现刊和过刊均可）

日前，《煤气与热力》杂志社有限公司在维普网站 http://cqvip.com/ 开通论文免费下载服务，论文刊出后两个月后，可在维普网站查询，并直接免费下载。在维普网站 免费下载《煤气与热力》论文 步骤如下：

1. 在维普网站注册会员。

2. 搜索出《煤气与热力》论文，点击进入。

3. 论文免费下载界面截图见上图。点击“免费下载”，可直接下载该论文。

声明：本文著作权（版权）归《煤气与热力》杂志社所有，严禁任何微信号及媒体未经授权许可随意转载。 PS: 当然欢迎大家转发到朋友圈！

更多论文请登录煤气与热力杂志官方网站，免费注册会员阅读电子期刊。阅读步骤：登录http://www.gasheat.cn/→页面右上角注册会员→注册成功后点击《煤气与热力》→期刊索引→点击某期期刊封面即可阅读当期文章。