[实用新型]一种可自发电的环抱式海洋立管振动监测系统

说明书

技术领域

本实用新型属于海洋工程装备技术领域，涉及海洋立管振动监测系统，尤其是一种可自发电的环抱式海洋立管振动监测系统。

背景技术

随着海洋石油开采逐步向深水推进,以立管为代表的海洋结构物的涡激振动问题日益备受重视。立管是海洋平台和海底井口之间的主要构件,同时也是比较容易损坏的构件。当一定速度的海流和波浪流经立管时,会在其周侧形成交替脱落的旋涡,旋涡的脱落会对立管产生一个周期性的交变力,使得其管道产生涡激振动,管道的振动反过来又对流场产生影响,使得旋涡增强。当旋涡脱落频率和立管自振频率接近时,旋涡的泄放将被结构的振动所控制,发生“锁频”现象,从而导致立管振动加剧,造成疲劳破坏。目前对于立管运动特性的监测方法是在立管上安装监测仪器，通过电缆为仪器提供电力，同时将监测数据进行输出。该方法虽然可以有效地监测立管振动，但未能有效节省能源，同时在线路损坏时会导致监测失败。

上述立管在涡激状态下产生的振动，对立管结构可能造成破坏，但同时也是一种能源。

中国专利申请(申请号：201510381858.1)“一种摆锤式海洋立管涡激振动自发电监测装置”，公开了一种可自发电的立管监测装置，其是在立管周围的某一个位置安装自发电监测装置，随着立管发生往复振动使安装在立管上的装置也产生往复的相对运动，振动切割磁感线后产生电流用于立管监测装置。但该方案的发电效果会受到立管振动方向和来流方向的影响，发电效果有一定的局限性。中国专利申请(申请号：201510215304.4)“翼摆式海洋立管涡激振动自发电监测装置”，由于其将立管运动状态的监测信息仅储存于SD卡中，对立管运动情况的监测无法实现实时反馈。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可自发电的环抱式海洋立管振动监测系统，无论来流方向如何，均可利用立管涡激振动所产生的能量发电，同时可将电力提供给监测传感器和水声换能器，并能将监测数据自动发回平台或基地。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案。

本实用新型的一种可自发电的环抱式海洋立管振动监测系统，包括立管、壳体、水声换能器、发电装置、整流器、蓄电池组、升压变压器和传感器；

所述的壳体包括至少2个可拆分的水密空腔壳体组件，采用环抱方式固定于立管上；

所述的每个可拆分的空腔壳体组件内，分别设置有至少2层隔板；在环绕于立管周边的所述每层隔板上重量平衡地设置有所述的发电装置、整流器、蓄电池组、升压变压器和传感器；

所述的发电装置包括空心线圈；每个空心线圈内放置一个磁铁，其两端与一个弹簧端相连，弹簧的另一端固定在一个发电装置支撑架上；多个所述的发电装置均布于立管周边；

所述的立管振动时带动发电装置振动发电，产生的交流电经电缆传输到整流器并转变为直流电，储存于蓄电池组；

所述的蓄电池组内的电流经过所述的升压变压器后供给所述的传感器；传感器监测立管在深海中的运动状态；

所述的水声换能器设置于壳体的顶部，将传感器监测到的电信号转化为声信号，水介质将声信号传递到水上接收换能器并转换为电信号，从而海洋工作平台的电接收机将电信号转换成所需要的声音、图片及文字监测信息。

进一步的，所述的采用环抱方式固定于立管上的壳体，包括左、右两个半圆环状水密空腔壳体组件。

而且，所述的右半圆环状水密空腔壳体组件内用隔板分成至少4层，每层放置至少3个发电装置，并分别用一个发电装置支撑架进行固定。

其中，所述的左半圆环状水密空腔壳体组件内用隔板分成至少4层；第一层放置升压变压器，传感器，第二层放置整流器和蓄电池组；另两层放置发电装置。

进一步的，所述的蓄电池组，包括多个锂电池用电池支架相互固定，连接片安装在每个锂电池的上方用于电路连接。

进一步的，所述的发电装置的电路系统包括主电路和辅助电路；所述的主电路包括依次串联的发电装置、整流器、蓄电池组、升压变压器、传感器和水声换能器；所述的辅助电路分别与传感器、以及蓄电池组的输出端相连，用于控制主电路的通断和保护主电路的正常工作。

与现有技术相比，本实用新型包括以下优点和有益效果：

1.本实用新型的监测系统，可以利用立管涡激振动所产生的能量发电，同时可将电力提供给监测传感器和无线天线，并能将监测数据自动发回平台或基地。