[發明專利]一種用于海洋平臺單點滑環安全運維的原型監測裝置

在審

• 申請號: 202011093645.6
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112146911A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 武文華;郭沖沖;呂柏呈;金鋒;童韻
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01B21/02;G01H17/00;G01B21/32;G01M3/38;G01B21/22;G08C17/02
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 郭海英;花向陽

一種用于海洋平臺單點滑環安全運維的原型監測裝置，屬于海洋石油工程領域。這種用于海洋平臺單點滑環安全運維的原型監測裝置包括數據采集傳感器、無線數據通訊模塊、串口服務器模塊和中心監測服務器。該監測裝置由多源數據采集傳感器構成，并根據單點滑環的結構形式與受力行為設計布點方案，采集傳感器的數據統一集成到串口服務器模塊，由串口服務器模塊將所有采集數據傳輸至中心監測服務器。該監測裝置有效測量單點滑環運行服役階段的角度變化數據、間隙變化數據、振動響應數據和結構應變數據等，并將數據實時傳輸存儲到中心監測服務器，并通過算法分析為單點滑環安全運維進行預警預報，及時有效規避作業風險，最大程度降低海洋平臺的經濟損失。

技術領域

本發明涉及一種用于海洋平臺單點滑環安全運維的原型監測裝置，可用于海洋平臺定位系統中單點滑環傳輸介質（海水、原油等）安全狀態的實時監測，屬于海洋石油工程領域。

背景技術:

石油及石油產品不僅是民生必需品，更是現代化的工業、農業、國防的重要物資，被稱為“工業的血液”。隨著陸地石油的日益枯竭，海上石油的開采越來越受到人們的重視。海洋平臺作為海上油氣開發的重要載體，在復雜惡劣的海洋環境下服役會面臨諸多嚴峻的挑戰。海洋平臺的海上定位依靠系泊系統實現，對于單點系泊的海洋平臺而言，滑環是單點系統的關鍵裝置，起著井口平臺與FPSO （或核動力平臺）之間傳輸井液、天然氣、電力、光纖信號的重要作用。單點滑環的運動機理是外環通過驅動臂、外框架等結構隨FPSO（或核動力平臺）做無規則的往復轉動，在內、外環產生相對運動的情況下，內、外環的環形腔道將油氣介質從內環傳輸到外環。由于設計不足以及制造缺陷等因素，單點滑環在復雜海洋環境下長期服役，會發生結構失效引發事故。例如單點滑環密封失效，意味著油氣等介質傳輸功能的喪失，從而造成原油泄漏，導致嚴重的海洋環境污染和巨大的經濟損失。

對于海洋平臺單點滑環的安全運維，國內外科研院校和生產單位開展了相關的研究工作，并取得了一些積極的研究成果。但是，現有的研究方法都是基于數值仿真研究，或者縮比模型物理實驗，這些方法在一定程度上對邊界條件和載荷進行了簡化，并且存在顯著的比尺效應，無法真實準確的反映單點滑環在服役狀態下的運動特性和受力行為。

發明內容：

為了克服上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種用于海洋平臺單點滑環安全運維的原型監測裝置，該監測裝置通過在單點滑環內、外環布點方案位置布設角度傳感器、位移傳感器、加速度和應變傳感器，監測單點滑環的角度變化、間隙變化、振動響應和結構應變等數據。基于原型監測數據計算單點滑環的長期運行姿態和受力行為，并通過算法分析為單點滑環的安全失效進行預警預報，為單點滑環的故障診斷和運維保養提供數據支持，及時有效規避作業風險，最大程度降低海洋平臺的經濟損失。

本發明采取的技術方案是：一種用于海洋平臺單點滑環安全運維的原型監測裝置包括數據采集傳感器、無線數據通訊模塊、串口服務器模塊和中心監測服務器，所述數據采集傳感器包含安裝在單點內滑環上的內環數據采集傳感器和安裝在單點外滑環上的外環數據采集傳感器。

所述內環數據采集傳感器包含4個內環位移傳感器和1個內環角度傳感器，單點內滑環上的內環位移傳感器相間90°角設置，其中兩個內環位移傳感器位于X-X軸線上，內環的中心處設置1個內環角度傳感器。

所述外環數據采集傳感器包含6個外環位移傳感器、2個外環角度傳感器、2個加速度傳感器和10個應變傳感器，單點外滑環上的外環位移傳感器與X-X軸線相間45°角設置，外環角度傳感器位于X-X軸線上，加速度傳感器設置在與X-X軸線垂直的Y-Y軸線上，位于X-X軸線上與單點外滑環連接的兩個驅動臂表面各設置5個以Y-Y軸線對稱的應變傳感器和1個外環位移傳感器，其中4個應變傳感器對稱布置在X-X軸線兩側，1個布置在X-X軸線上。

外環數據采集傳感器電連接串口服務器模塊，內環數據采集傳感器通過無線數據通訊模塊連接串口服務器模塊，串口服務器模塊電連接中心監測服務器。