[發明專利]一種自升式平臺損傷識別方法及裝置

在審

• 申請號: 201410584716.0
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104280457A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 曹文冉;劉振紋;徐爽;許浩;李春;羅小橋
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團海洋工程有限公司;中國石油集團工程技術研究院
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 劉杰

技術領域

本發明涉及海洋工程結構檢測技術領域，特別涉及一種自升式平臺損傷識別方法及裝置。

背景技術

隨著海上油氣資源的不斷開發，作為海上生產作業和生活基礎設施的自升式平臺數量近年來成倍增加。與陸地結構相比，自升式平臺長期服役在惡劣的海洋環境中，同時，受到海上風、浪、流等荷載的持續作用，再加上環境腐蝕和材料老化的共同作用，其抗力衰減比較明顯，出現損傷的幾率也逐年增大，一旦發生事故損壞，不僅會造成重大的經濟損失與人員傷亡，還將可能造成嚴重的環境污染和社會政治影響。因此，及時發現自升式平臺在使用期間存在的損傷，對預防事故損壞有著極其重要的現實意義。

現有技術中，自升式平臺的損傷檢測方法大多采用肉眼觀察、磁粉、超聲波、交流電場和X射線等方法進行定期檢測，這些方法不僅檢測范圍小，而且工作效率低。

例如，應用磁粉對自升式平臺的損傷進行檢測時，需要再被檢區域直接噴撒磁粉，然后將被檢區域置于強磁場中，損傷部位由于漏磁場會吸住磁粉，形成可見的磁粉痕跡。這種方法對被檢測表面的光滑度要求很高，并且，不能過量使用磁粉，否則，會影響檢測效果，檢測可靠性完全取決于檢測人員的技術和經驗。另外，由于自升式平臺較大，檢測點可能多達上百個，完成一次檢測需要耗費大量的人力和物力，在對結構整體損傷情況一無所知的情況下，具有較大的盲目性。

針對上述檢測方法存在的不足，曾有一種基于振動特性的損傷識別方法問世，該方法利用完好狀態下結構模態作為識別損傷的指紋信息，與損傷結構的模態進行比較，從而判定結構損傷的位置和程度。這種方法操作簡便、經濟快捷，但是，在檢測前需要測得處于完好狀態下的結構模態信息，單個構建或小型結構模態識別比較容易，但是，對于自升式平臺等大型結構，模態信息識別則非常困難；另外，該方法對損傷敏感的高階模態識別難度較大，環境噪聲對識別結果的影響也較大，容易造成錯誤的損傷識別結果。因此，這種識別方法在工程實際應用過程中尚處在探索階段。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種以自升式平臺關鍵節點損傷前后在振動測試時的加速度曲率為基礎而對自升式平臺損傷進行識別的自升式平臺損傷識別方法及裝置。

本發明提供的自升式平臺損傷識別方法包括以下步驟：

根據對自升式平臺基準有限元模型的結構動力響應分析確定固有頻率和各關鍵節點的位置；

對自升式平臺基準有限元模型施加正弦波激勵，采集所述各關鍵節點的基準加速度信號；

將所述各關鍵節點的基準加速度信號換算成加速度曲率，并繪制所述各關鍵節點的加速度曲率基準曲線圖；

在待測自升式平臺的各關鍵節點安裝加速度傳感器，所述加速度傳感器具有防水功能；

對待測自升式平臺施加所述正弦波激勵，采集所述各關鍵節點的實測加速度信號；

將所述各關鍵節點的實測加速度信號換算成實測加速度曲率，并繪制所述各關鍵結點的實測加速度曲率曲線圖；

根據所述實測加速度曲率曲線圖偏離所述加速度曲率基準曲線圖的情況定性判斷所述待測自升式平臺的損傷位置。

作為優選，所述加速度傳感器的最低工作頻率低于所述自升式平臺的一階固有頻率。

作為優選，所述關鍵節點遠離在所述正弦波激勵下振型變換處。

作為優選，所述加速度曲率的計算方法是：