[发明专利]一种深水钻井隔水管系统振动主动控制系统

摘要

本发明涉及一种深水钻井隔水管系统振动主动控制系统，其特征在于：它包含传感器，作动器，信号处理模块，控制模块；采用传感器监测深水钻井隔水管系统振动信息，然后通过信号处理模块确定隔水管系统振动的响应谱，识别深水钻井隔水管系统振动激发模态，并基于模态叠加法完成隔水管系统振动响应和载荷重构，确定隔水管系统所需控制载荷；通过控制模块将控制载荷转换为压电作动器所需电压，并将控制电压输入到压电作动器，通过正对称和反对称布置作动器可同时实现深水钻井隔水管系统横向振动和纵向振动的主动控制，从而避免了因隔水管系统振动而产生的一系列问题，达到控制深水钻井隔水管系统失效的目的。

主权项

1.一种深水钻井隔水管系统振动主动控制系统，其特征在于：它包含传感器，作动器，信号处理模块，控制模块；所述传感器用于监测隔水管系统纵向振动和横向振动，所述传感器沿隔水管系统轴向的布置位置由以下步骤得到：(1)建立深水钻井隔水管系统动力学分析模型；(2)开展深水钻井隔水管系统模态分析、波激振动分析和涡激振动分析；(3)识别深水钻井隔水管系统纵向和横向振动激发模态；(4)在纵向模态振型峰值布置一个所述传感器，在横向模态振型峰值沿周向呈90°间隔布置两个所述传感器；所述作动器沿隔水管系统轴向的布置步骤与所述传感器沿隔水管系统轴向的布置步骤一致，但同一轴向位置处的所述作动器和任一所述传感器沿隔水管系统轴向的布置位置要有固定的间距，防止所述作动器引起的局部效应影响所述传感器的监测效果；在所述作动器轴向安装位置处沿隔水管系统周向每间隔90°布置一个所述作动器，所述作动器在横向模态振型峰值布置方式采用反对称布置，所述作动器在纵向模态振型峰值布置方式为正对称布置；所述信号处理模块的处理步骤为：(1)接收所述传感器测得的深水钻井隔水管系统监测点处的振动信号；(2)采用快速傅里叶变换确定振动信号的响应谱，识别深水钻井隔水管系统振动激发模态；(3)建立深水钻井隔水管系统动力学模型，基于模态叠加法进行隔水管系统振动响应和载荷重构；(4)基于深水钻井隔水管系统动力学模型计算所需控制载荷；所述控制模块的反馈控制步骤为：(1)将所述控制载荷转换成所述作动器所需电压值；(2)将得到的控制电压输入到所述作动器；(3)通过所述传感器监测作动器控制后的振动信号，并反馈到所述信号处理模块；(4)依次进行下一轮的深水钻井隔水管系统振动主动控制。