[发明专利]导管架平台杆件应力测量的传感器系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域的装置，具体地涉及一种布设在导管架平台水下杆件上的应变、应力测量的方法与相应的安装装置，能更加准确的监测杆件的应力情况。

背景技术

中海油渤海BZ25-1WHPB平台水下巡检时发现-18m处杆件焊缝出现裂口，从检测报告上看，目前共有6处泥面处水平撑与导管腿存在裂口或者已经脱落。

因此，对导管架平台健康状况进行实时在线准确的评估，对结构的安全性、完整性进行实时的监测，从而对受损杆件及早进行定位和修复，可以降低海上油气事故的发生率，减小经济损失。然而，依靠人工检测或者ROV检测、超声波法、放射法检测，只能是“事后”监测，不能在恶劣海况下实现结构完整性和安全性的在线实时监测。与此相比，采用结构的振动响应数据，包括结构固有频率、固有阵型、模态应变能等，来识别和诊断结构的损伤，是一种研究较多而且成本低的无损检测方法。但是这种方法有一定的局限性，不规则波浪的有色噪声和测试噪声对模态识别存在干扰，对诊断结果影响很大。

另一方面，对于平台杆件应力的准确监测一直以来都是工程上的难题，现在的应变传感器往往只能监测到杆件某一侧的表面应变，不能准确反应整个杆件的工作状况。与此同时，如果利用现有的传感器方法得到的平台应变会与真实值产生相对较大的误差。对于杆件的安全评估工作更重要的是关心杆件内部的最大变形与应力，因此传统的传感器布置与测量得到的数据对于开发平台的健康监管系统是很不利的。

发明内容

对于现有技术中的缺陷，本发明的目的是针对导管架水下测量的特点，提供一种应力、应变测量方案，能够方便的安装在平台导管杆件上，并方便在水下进行安装、测量作业。实时监测杆件的工作状态，反应出杆件的最大应力、应变情况。本发明旨在解决现有的应力、应变测量仪器只能测得杆件表面的应力，难以真实准确的获得整体杆件的受力、变形状况的问题，希望通过合理的设计做到方便、有效的在水下安装、作业；准确、及时获得监测点的应力、应变值，并与安全软件结合连续时时监测平台的安全状况。

根据本发明提供的一种导管架平台杆件应力测量的传感器系统，包括：位于同一圆周上且间隔设置的多个应变传感器、传感器连接基座；

应变传感器安装在传感器连接基座上，用于安装在杆件上。

优选地，所述多个应变传感器之间以等角度间隔分布，传感器连接基座呈半圆弧形。

优选地，还包括槽型保护外壳，槽型保护外壳安装于传感器连接基座，且槽口朝向传感器连接基座，应变传感器位于槽型保护外壳的槽道内，槽型保护外壳上设置有与基座形式相配的滑动槽口，使得槽型保护外壳能够通过滑动槽口在传感器连接基座上滑动，并通过定位螺栓进行角度定位。

根据本发明提供的一种导管架平台杆件应力测量的测量方法，包括如下步骤：

步骤1：根据杆件的直径，将钢板弯制成半圆弧形状，得到传感器连接基座；

步骤2：在传感器连接基座上标定用于安装应变传感器的定位点；

步骤3：将应变传感器安装于定位点，从而得到导管架平台杆件应力测量的传感器系统，其中，应变传感器的中心线落在定位点上；

步骤4：将导管架平台杆件应力测量的传感器系统，安装到杆件上，其中，应变传感器与杆件平行安装；

步骤5：根据如下公式计算得到杆件的轴向应变的最大值，并将杆件的轴向应变的最大值作为杆件主应变值。

优选地，应变传感器的数量为3个；

所述步骤5通过如下公式计算得到杆件的轴向应变的最大值，并将杆件的轴向应变的最大值作为杆件主应变值：