[發明專利]海洋平臺導管架全生命周期失效性監測系統及方法

在審

• 申請號: 202310289529.9
• 申請日: 2023-03-22
• 公開（公告）號: CN116481591A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 張福東;劉豪壯;馮加偉;吳永鵬;蔣川東;李天雄;白星曄;林君
• 申請（專利權）人: 南方海洋科學與工程廣東省實驗室（湛江）;吉林大學;中海石油（中國）有限公司湛江分公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 屈芳

本發明屬于海洋平臺安全監測技術領域，具體為一種海洋平臺導管架全生命周期失效性監測系統及方法，監測系統包括窄線寬激光器輸出一束中心波束為1550nm的激光，經過耦合器分為上路與下路；上路為探測光路，進入分布式應變傳感光纖。下路為脈沖光路，從環形器進入分布式應變傳感光纖中；攜帶應變傳感信息的探測光通過環形器，進入光電平衡探測器中，再由高速采集卡進行采集，由信號綜合處理單元進行3D可視化處理，最后通過上位機進行顯示及預警。本發明相較于傳統的光纖光柵監測方法，采用分布式光纖應變傳感進行監測，監測密度高，且光纖本身具有無源、耐腐蝕高溫高壓、外形可變等特點，使其在深遠海環境下也能對導管架整體結構進行實時監測。

技術領域

本發明屬于海洋平臺安全監測技術領域，具體為一種海洋平臺導管架全生命周期失效性監測系統及方法。

背景技術

海洋導管架平臺是一類海洋工程領域的結構物，它為海洋資源的開發和利用提供了海上作業與生活的場所。海洋平臺導管架結構長期服役于惡劣的海洋環境中，不僅要面對海洋的腐蝕作用以及上層平臺組件的壓力，有時還會受到船舶、臺風、惡劣天氣、地震、海嘯等的破壞，一旦導管架結構出現問題，將嚴重威脅平臺工作人員的生命安全，還將造成嚴重的經濟損失。因此，為了保證海洋平臺正常的生產生活安全，需要長期對導管架結構進行實時監測，及時對危險情況進行預警。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種海洋平臺導管架全生命周期失效性監測系統，本發明另一方面還提供了一種海洋平臺導管架全生命周期失效性監測方法。

本發明是這樣實現的，一種海洋平臺導管架全生命周期失效性監測系統，包括：

窄線寬激光器、耦合器、脈沖調制器、摻餌放大器、電光調制器、光濾波器、環形器、分布式應變傳感光纖、光電平衡探測器、高速采集卡、信息綜合處理單元以及上位機；

其中，所述窄線寬激光器輸出一束中心波束為1550nm的激光，經過耦合器分為上路與下路；

所述上路為探測光路，激光從耦合器輸出，經過電光調制器調制產生11GHz移頻的光信號，由光濾波器將除移頻信號上邊帶部分之外的信號濾除，作為探測光進入分布式應變傳感光纖。

下路為脈沖光路，激光從耦合器輸出，經過脈沖調制器調制為脈沖光，由摻餌放大器放大后，從環形器進入分布式應變傳感光纖中；

攜帶應變傳感信息的探測光通過環形器，進入光電平衡探測器中，再由高速采集卡進行采集，由信號綜合處理單元進行3D可視化處理，最后通過上位機進行顯示及預警。

進一步地，所述分布式應變傳感光纖采用外部黏貼布設，分布式應變傳感光纖用水下膠黏劑與橡膠皮粘結在導管架結構表面，再使用不銹鋼打包帶綁扎固定在導管架腿柱和腿柱間的橫縱桿上。

一種海洋平臺導管架全生命周期失效性監測方法，將一束中心波束為1550nm的激光分為兩路，一路調制為脈沖光并進行放大，一路經過移頻并濾波，兩路光分別從分布式應變傳感光纖兩頭輸入，攜帶應變傳感信息的探測光通過環形器，進入光電平衡探測器中，再由高速采集卡進行采集，由信號綜合處理單元進行3D可視化處理，最后通過上位機進行顯示及預警。

進一步地，所述一路調制為脈沖光并進行放大，包括：激光從耦合器輸出，經過電光調制器調制產生11GHz移頻的光信號，由光濾波器將除移頻信號上邊帶部分之外的信號濾除，作為探測光進入分布式應變傳感光纖。

進一步地，所述一路經過移頻并濾波，包括：激光從耦合器輸出，經過脈沖調制器調制為脈沖光，由摻餌放大器放大后，從環形器進入分布式應變傳感光纖中。

進一步地，上位機通過有限元建模，確定導管架各結構所能承受的應力極限，確定系統應變與各結構應力對應關系，并設定閾值，當分布式應變傳感光纖傳輸信號超出閾值時，上位機發出警報。