[發(fā)明專利]導(dǎo)管架平臺桿件應(yīng)力測量的傳感器系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410625546.6
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN104374496A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體地涉及一種布設(shè)在導(dǎo)管架平臺水下桿件上的應(yīng)變、應(yīng)力測量的方法與相應(yīng)的安裝裝置，能更加準確的監(jiān)測桿件的應(yīng)力情況。

背景技術(shù)

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

因此，對導(dǎo)管架平臺健康狀況進行實時在線準確的評估，對結(jié)構(gòu)的安全性、完整性進行實時的監(jiān)測，從而對受損桿件及早進行定位和修復(fù)，可以降低海上油氣事故的發(fā)生率，減小經(jīng)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(jiān)測，不能在惡劣海況下實現(xiàn)結(jié)構(gòu)完整性和安全性的在線實時監(jiān)測。與此相比，采用結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)固有頻率、固有陣型、模態(tài)應(yīng)變能等，來識別和診斷結(jié)構(gòu)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(guī)則波浪的有色噪聲和測試噪聲對模態(tài)識別存在干擾，對診斷結(jié)果影響很大。

另一方面，對于平臺桿件應(yīng)力的準確監(jiān)測一直以來都是工程上的難題，現(xiàn)在的應(yīng)變傳感器往往只能監(jiān)測到桿件某一側(cè)的表面應(yīng)變，不能準確反應(yīng)整個桿件的工作狀況。與此同時，如果利用現(xiàn)有的傳感器方法得到的平臺應(yīng)變會與真實值產(chǎn)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(guān)心桿件內(nèi)部的最大變形與應(yīng)力，因此傳統(tǒng)的傳感器布置與測量得到的數(shù)據(jù)對于開發(fā)平臺的健康監(jiān)管系統(tǒng)是很不利的。

發(fā)明內(nèi)容

對于現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是針對導(dǎo)管架水下測量的特點，提供一種應(yīng)力、應(yīng)變測量方案，能夠方便的安裝在平臺導(dǎo)管桿件上，并方便在水下進行安裝、測量作業(yè)。實時監(jiān)測桿件的工作狀態(tài)，反應(yīng)出桿件的最大應(yīng)力、應(yīng)變情況。本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有的應(yīng)力、應(yīng)變測量儀器只能測得桿件表面的應(yīng)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(shè)計做到方便、有效的在水下安裝、作業(yè)；準確、及時獲得監(jiān)測點的應(yīng)力、應(yīng)變值，并與安全軟件結(jié)合連續(xù)時時監(jiān)測平臺的安全狀況。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種導(dǎo)管架平臺桿件應(yīng)力測量的傳感器系統(tǒng)，包括：位于同一圓周上且間隔設(shè)置的多個應(yīng)變傳感器、傳感器連接基座；

應(yīng)變傳感器安裝在傳感器連接基座上，用于安裝在桿件上。

優(yōu)選地，所述多個應(yīng)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(yōu)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(yīng)變傳感器位于槽型保護外殼的槽道內(nèi)，槽型保護外殼上設(shè)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(jù)本發(fā)明提供的一種導(dǎo)管架平臺桿件應(yīng)力測量的測量方法，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)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(yīng)變傳感器的定位點；

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

步驟4：將導(dǎo)管架平臺桿件應(yīng)力測量的傳感器系統(tǒng)，安裝到桿件上，其中，應(yīng)變傳感器與桿件平行安裝；

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

優(yōu)選地，應(yīng)變傳感器的數(shù)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(yīng)變的最大值，并將桿件的軸向應(yīng)變的最大值作為桿件主應(yīng)變值：