[發明專利]導管架平臺桿件應力測量的傳感器系統及方法

在審

• 申請號: 201410625546.6
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN104374496A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 朱一飛;馬磊鑫;付世曉;李嘯雨;吳劍橋;林易;曾亞東
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及海洋工程技術領域的裝置，具體地涉及一種布設在導管架平臺水下桿件上的應變、應力測量的方法與相應的安裝裝置，能更加準確的監測桿件的應力情況。

背景技術

中海油渤海BZ25-1WHPB平臺水下巡檢時發現-18m處桿件焊縫出現裂口，從檢測報告上看，目前共有6處泥面處水平撐與導管腿存在裂口或者已經脫落。

因此，對導管架平臺健康狀況進行實時在線準確的評估，對結構的安全性、完整性進行實時的監測，從而對受損桿件及早進行定位和修復，可以降低海上油氣事故的發生率，減小經濟損失。然而，依靠人工檢測或者ROV檢測、超聲波法、放射法檢測，只能是“事后”監測，不能在惡劣海況下實現結構完整性和安全性的在線實時監測。與此相比，采用結構的振動響應數據，包括結構固有頻率、固有陣型、模態應變能等，來識別和診斷結構的損傷，是一種研究較多而且成本低的無損檢測方法。但是這種方法有一定的局限性，不規則波浪的有色噪聲和測試噪聲對模態識別存在干擾，對診斷結果影響很大。

另一方面，對于平臺桿件應力的準確監測一直以來都是工程上的難題，現在的應變傳感器往往只能監測到桿件某一側的表面應變，不能準確反應整個桿件的工作狀況。與此同時，如果利用現有的傳感器方法得到的平臺應變會與真實值產生相對較大的誤差。對于桿件的安全評估工作更重要的是關心桿件內部的最大變形與應力，因此傳統的傳感器布置與測量得到的數據對于開發平臺的健康監管系統是很不利的。

發明內容

對于現有技術中的缺陷，本發明的目的是針對導管架水下測量的特點，提供一種應力、應變測量方案，能夠方便的安裝在平臺導管桿件上，并方便在水下進行安裝、測量作業。實時監測桿件的工作狀態，反應出桿件的最大應力、應變情況。本發明旨在解決現有的應力、應變測量儀器只能測得桿件表面的應力，難以真實準確的獲得整體桿件的受力、變形狀況的問題，希望通過合理的設計做到方便、有效的在水下安裝、作業；準確、及時獲得監測點的應力、應變值，并與安全軟件結合連續時時監測平臺的安全狀況。

根據本發明提供的一種導管架平臺桿件應力測量的傳感器系統，包括：位于同一圓周上且間隔設置的多個應變傳感器、傳感器連接基座；

應變傳感器安裝在傳感器連接基座上，用于安裝在桿件上。

優選地，所述多個應變傳感器之間以等角度間隔分布，傳感器連接基座呈半圓弧形。

優選地，還包括槽型保護外殼，槽型保護外殼安裝于傳感器連接基座，且槽口朝向傳感器連接基座，應變傳感器位于槽型保護外殼的槽道內，槽型保護外殼上設置有與基座形式相配的滑動槽口，使得槽型保護外殼能夠通過滑動槽口在傳感器連接基座上滑動，并通過定位螺栓進行角度定位。

根據本發明提供的一種導管架平臺桿件應力測量的測量方法，包括如下步驟：

步驟1：根據桿件的直徑，將鋼板彎制成半圓弧形狀，得到傳感器連接基座；

步驟2：在傳感器連接基座上標定用于安裝應變傳感器的定位點；

步驟3：將應變傳感器安裝于定位點，從而得到導管架平臺桿件應力測量的傳感器系統，其中，應變傳感器的中心線落在定位點上；

步驟4：將導管架平臺桿件應力測量的傳感器系統，安裝到桿件上，其中，應變傳感器與桿件平行安裝；

步驟5：根據如下公式計算得到桿件的軸向應變的最大值，并將桿件的軸向應變的最大值作為桿件主應變值。

優選地，應變傳感器的數量為3個；

所述步驟5通過如下公式計算得到桿件的軸向應變的最大值，并將桿件的軸向應變的最大值作為桿件主應變值：