[发明专利]海洋平台上部组块重量的实时监测系统

说明书

本发明涉及一种海洋平台上部组块重量的实时监测系统，包括压电式加速度传感器、光栅光纤应变传感器、数采模块、光纤解调仪、工控机、上位机、船用电缆和光缆，由压电式加速度传感器和光栅光纤应变传感器采集上部组块甲板运动加速度信号和导管架帽垂向应变信号，通过船用光缆将加速度信号和应变信号传输汇总至工控机，经数据处理与融合后上传至上位机，在上位机进行上部组块重量计算与可视化显示；在上部组块甲板与主立柱相交位置布置多个两向压电式加速度传感器，形成加速度传感网络，用于对海洋平台在水平面内的振动响应进行有效测量；在海洋平台的各桩腿导管架帽位置安装两组应变传感器网络。

技术领域

本发明涉及一种在役固定式海洋平台上部组块重量的实时监测系统，包括加速度实时监测系统和应变实时监测系统，能够简便、实时、高精度、可靠的测量上部组块重量。

背景技术

随着我国经济、社会的高速发展，对能源的需求量与日俱增。与开发成本高昂的各类新能源相比，传统化石能源仍然在目前的能源市场上占主要地位。我国领海区域蕴藏着丰富的油气资源，是我国油气勘探开发的重要发展方向。以导管架平台为代表的固定式平台，是我国近海油气开发的主要工程设施。经过长期发展，技术已十分成熟，我国自主设计建造的导管架平台已可大量应用于南海200m以上水深海域。随着导管架平台规模日益增大，上部组块安装的设备数量和复杂度随之增加，平台人员数量和相应物资也有显著变化。同时，伴随着导管架平台漫长的服役期，上部组块设备需要随油气田开发阶段的不同而改造、更换、增减，组块结构也需要根据设备情况的不同而进行必要的优化改造。平台生产作业模式的复杂性也会导致物资和人员的不断调整。这些因素都造成平台上部组块重量处于动态变化之中。

上部组块重量是工程设计人员和平台现场工作人员十分关心的重要参数，对海洋平台的安全性有明显影响，特别是对桩腿沉降影响显著。然而，在目前的工程实际中，各固定式平台的上部组块重量是较为模糊的。通常上部组块在建造完成后，会在陆上建造场地进行称重，随后即运输至工程场址海域安装在导管架结构上。在这一过程中，平台上部组块重量只能通过称重时的空载重量与后期安装设备重量叠加获得。在平台正式服役过程中，会对平台装卸物资的重量进行估计和记录，可以对上部组块重量进行一定的修正。然而，这些估计和修正大多依靠现场工作人员的经验获得，具体重量并不准确，经过长期误差积累使得上部组块的真实重量难以获知。并且，平台作业过程中消耗材料的重量，以及维护改造结构时发生的重量变化等情况，均难以在上部组块重量变化中予以考虑。

服役状态下固定式海洋平台上部组块重量的模糊性，使得对平台进行结构和设备改造设计时缺少明确依据，需要花费大量的人力物力进行检验和论证。同时，作业状态下平台难以测量上部组块的重量。基于上述情况，需要研发一套可靠、有效的海洋平台上部组块重量实时监测系统，能够实时确定上部组块的重量及其变化情况。

发明内容

本发明的目的在于解决上述背景技术中的不足，提供一套海洋平台上部组块重量实时监测系统，通过对平台加速度和应变响应信号的监测，简便、实时、高精度、可靠的评估上部组块重量。技术方案如下：

一种海洋平台上部组块重量的实时监测系统，包括压电式加速度传感器、光栅光纤应变传感器、数采模块、光纤解调仪、工控机、上位机、船用电缆和光缆，由压电式加速度传感器和光栅光纤应变传感器采集上部组块甲板运动加速度信号和导管架帽垂向应变信号，通过船用光缆将加速度信号和应变信号传输汇总至工控机，经数据处理与融合后上传至上位机，在上位机进行上部组块重量计算与可视化显示。

在上部组块甲板与主立柱相交位置布置多个两向压电式加速度传感器，形成加速度传感网络，用于对海洋平台在水平面内的振动响应进行有效测量；