[發明專利]一種海洋溫差能發電平臺海水管振動監測系統

有效

• 申請號: 202010410945.6
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111577516B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 蘭志剛;于汀;孫洋洲
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油研究總院有限責任公司
• 主分類號: F03B13/20
• 分類號: F03B13/20;F03B11/00;F03G7/05
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

本發明涉及一種海洋溫差能發電平臺海水管振動監測系統，其包括：平臺運動監測子系統、冷海水管運動監測子系統、溫海水管運動監測子系統和數據采集處理單元四部分；平臺運動監測子系統設置在海洋溫差能發電平臺上，用于對環境載荷下海洋溫差能發電平臺在X和Y方向的運動狀態進行監測；冷海水管運動監測子系統設置在海洋溫差能發電平臺的冷海水管上，用于對冷海水管的振動狀態進行監測；溫海水管運動監測子系統設置在海洋溫差能發電平臺的溫海水管上，用于對溫海水管的振動狀態進行監測；數據采集處理單元用于對各子系統監測數據進行處理，得到海洋溫差能發電平臺溫海水管和冷海水管的振動狀態。本發明可以廣泛應用于海洋能發電領域。

技術領域

本發明屬于海洋能發電領域，具體涉及一種海洋溫差能發電平臺的溫海水管和冷海水管振動監測系統。

背景技術

海洋溫差能是一種極具開采價值的海洋能源，它是一種利用表面溫暖海水和深冷海水之間的熱梯度進行發電的熱電轉換技術。海洋溫差能發電系統以海洋中受太陽能加熱的表層海水作為熱機系統的高溫熱源，以深處冷海水作為熱機系統低溫熱源，形成熱力循環系統，驅動透平進行發電，系統主要由蒸發器、冷凝器、透平發電機、溫海水泵和冷海水泵組成，如圖1所示。

為了獲取作為冷熱源的海水，海洋溫差能發電裝置運行過程中，需要利用泵和海水管分別把位于大約20米水深的溫水和位于約1千米水深的冷水吸取上來。因此利用漂浮式結構作為海洋溫差能發電系統的載體，形成浮式海洋溫差能發電站，成為海洋溫差能開發的主要形式之一。特別是為了獲取位于海面下約1千米的冷海水，需要在海洋溫差能發電浮式平臺上懸掛長度約1千米的冷海水管。

懸垂的溫海水和冷海水管路作為一種細長結構，會在波浪(波致流)、海流、內波流等環境載荷作用或運動的浮動平臺作用下產生振動，特別是由海水流動引發的渦激振動，會加劇管線的疲勞損傷,對冷水管的安全及穩定性造成很大的影響。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種海洋溫差能發電平臺海水管振動監測系統，用于實海況下測量浮式海洋溫差能發電平臺的溫冷海水管的振動狀態。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種海洋溫差能發電平臺海水管振動監測系統，其包括：平臺運動監測子系統、冷海水管運動監測子系統、溫海水管運動監測子系統和數據采集處理單元；所述平臺運動監測子系統設置在海洋溫差能發電平臺上，用于對環境載荷下海洋溫差能發電平臺在X方向和Y方向的運動狀態進行監測；所述冷海水管運動監測子系統設置在與所述海洋溫差能發電平臺連接的冷海水管上，用于對所述冷海水管的振動狀態進行監測；所述溫海水管運動監測子系統設置在與所述海洋溫差能發電平臺連接的溫海水管上，用于對所述溫海水管的振動狀態進行監測；所述數據采集處理單元通過通信纜與所述平臺運動監測子系統、冷海水管運動監測子系統、溫海水管運動監測子系統相連，用于對各子系統監測數據進行處理，得到所述海洋溫差能發電平臺、溫海水管和冷海水管的振動狀態。

進一步地，所述平臺運動監測子系統包括對稱設置在所述海洋溫差能發電平臺中心兩側的第一雙軸加速度傳感器和第一單軸加速度傳感器；所述第一雙軸加速度傳感器的X軸和Y軸分別與所述海洋溫差能發電平臺的X軸和Y軸平行，所述第一單軸加速度傳感器的X軸與所述海洋溫差能發電平臺的X軸平行。

進一步地，所述冷海水管運動監測子系統包括由上向下依次設置在所述冷海水管不同水深處管線外部的多個傳感器組；每一所述傳感器組均包括設置在同一管線圓切面的第二雙軸加速度傳感器、第二單軸加速度傳感器和海流傳感器；所述第二雙軸加速度傳感器和第二單軸加速度傳感器分別位于圓切面的兩側，并關于圓切面中心對稱；且所述第二雙軸加速度傳感器的Y軸指向該圓切面的徑向，在只受重力而無其他外力作用的自然狀態下，與所述海洋溫差能發電平臺的Y軸平行，所述第二雙軸加速度傳感器的X軸指向該圓切面的切向，在只受重力而無其他外力作用的自然狀態下，與所述海洋溫差能發電平臺的X軸平行；所述第二單軸加速度傳感器的X軸指向該圓切面的切向，在只受重力而無其他外力作用的自然狀態下，與所述海洋溫差能發電平臺的 X軸平行。