铺管船托管架结构实时监测系统的研究与应用
发布时间：2021-03-17 06:02
针对结构健康监测技术已成熟应用于桥梁、隧道、船舶和海洋平台等结构物的健康监测中,但面向铺管船托管架结构的健康监测技术的应用研究仍处于空白的现状,以某铺管船为例,研究开发一套适用于铺管船托管架结构的作业动态监测及预警系统,实现对托管架结构健康状况的实时、科学监测。为保证监测系统的安全性,对防护密封方案进行研究,并通过模型试验验证方案的可靠性。此外,通过海上测试采集监测数据,并对这些数据进行分析,确保托管架的安全性。
【文章来源】：船舶工程. 2020,42(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
弦杆位置监测选点
图1 弦杆位置监测选点表1为托管架监测系统监测点布设及所需应变片总结。托管架在上下弦杆承担着结构的整体强度，具有y方向和z方向的弯曲应力，其中z方向的弯曲应力明显大于y方向的弯曲应力。为保证测量精度，在z方向设置2组应变片，每组设置1个备份，共计4个应变片；在y方向设置2组应变片，共计2个。
托管架在深水作业过程中可能会出现整体结构失稳或局部杆件节点失效等现象，因此需监测主要部位，以实时掌握安全状态。但是，托管架结构在作业时绝大部分位于水下，最深处可达100 m左右，且作业周期长达几个月，这对监测系统的设计提出了极为严苛的要求。此外，由于监测点位比较多，所用传感器数量多达144个，分布在4节托管架上，这就要求系统连接相对简单，便于海上作业，同时具有良好的水密性和耐腐蚀性。对此，本文设计一种分布式应力监测传统，在每段托管架上布设数据采集分析设备，该段托管架上的所有传感器都采用防海水电缆连接到采集器上，采集器之间用防海水网线连接。该布置方案能极大地减少布线连接工作量，关键问题是做好水密和防腐蚀处理。图3为监测系统布设原理图由图3可知，该监测系统主要由3部分组成，其中：1）第一部分为监测点位置的传感器系统，防护装置对表面式应力计进行防护，通过防海水电缆与采集分析装置连接；2）第二部分为采集分析装置，通过防水装置保护防水密闭处理，通过光纤网线与船尾的计算机主机连接；3）第三部分为工控室内的计算机主机，内部装有动态信号采集分析系统，可采集、分析、处理和存储收集到的应变信号，对托管架应力状态进行实时评估和预警。
【参考文献】：
期刊论文
[1]深海油气开发装备调研与前景分析[J]. 孙伟. 科技视界. 2016(22)
[2]作业状态下铺管船托管架联合体的水动力性能研究[J]. 陈永訢,闫宏生,王雄之. 船舶工程. 2016(02)
[3]深水S型铺管托管架结构的非参数化敏感性分析[J]. 王晓波,梁楷,闫宏生. 船舶工程. 2015(09)
[4]用于船舶结构监测的大量程光纤布拉格光栅应变传感器[J]. 吴晶,吴晗平,黄俊斌,顾宏灿. 光学精密工程. 2014(02)
[5]深水S型铺管托管架-船体-管线耦合分析[J]. 宋林峰,孙丽萍,王德军. 哈尔滨工程大学学报. 2013(04)
[6]铺管船托管架设计与强度校核[J]. 吴灿,龙进军. 南通航运职业技术学院学报. 2011(02)
[7]光纤布拉格光栅应变测量在天津奥体中心工程中的应用[J]. 田德宝,张大煦,孙俊良,张海川. 施工技术. 2008(11)
博士论文
[1]海底管道—流体—海床相互作用机理和监测技术研究[D]. 吴钰骅.浙江大学 2007
硕士论文
[1]基于监测的平台结构全寿命期疲劳强度衰减规律研究[D]. 李政润.大连理工大学 2017
[2]基于船舶监测系统的光纤光栅传感器诊断及试验研究[D]. 张鲁迪.哈尔滨工程大学 2017
[3]船舶结构应力监测与评估系统设计与试验研究[D]. 周承明.哈尔滨工程大学 2017
[4]海洋平台监测与数据分析[D]. 徐川川.大连理工大学 2015
[5]海洋平台结构健康监测系统的研究[D]. 任丽娜.江苏科技大学 2015
[6]在役老龄导管架海洋平台实时监测及预警条件研究[D]. 朱龙欢.天津大学 2014
本文编号：3086804
【文章来源】：船舶工程. 2020,42(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
弦杆位置监测选点
图1 弦杆位置监测选点表1为托管架监测系统监测点布设及所需应变片总结。托管架在上下弦杆承担着结构的整体强度，具有y方向和z方向的弯曲应力，其中z方向的弯曲应力明显大于y方向的弯曲应力。为保证测量精度，在z方向设置2组应变片，每组设置1个备份，共计4个应变片；在y方向设置2组应变片，共计2个。
托管架在深水作业过程中可能会出现整体结构失稳或局部杆件节点失效等现象，因此需监测主要部位，以实时掌握安全状态。但是，托管架结构在作业时绝大部分位于水下，最深处可达100 m左右，且作业周期长达几个月，这对监测系统的设计提出了极为严苛的要求。此外，由于监测点位比较多，所用传感器数量多达144个，分布在4节托管架上，这就要求系统连接相对简单，便于海上作业，同时具有良好的水密性和耐腐蚀性。对此，本文设计一种分布式应力监测传统，在每段托管架上布设数据采集分析设备，该段托管架上的所有传感器都采用防海水电缆连接到采集器上，采集器之间用防海水网线连接。该布置方案能极大地减少布线连接工作量，关键问题是做好水密和防腐蚀处理。图3为监测系统布设原理图由图3可知，该监测系统主要由3部分组成，其中：1）第一部分为监测点位置的传感器系统，防护装置对表面式应力计进行防护，通过防海水电缆与采集分析装置连接；2）第二部分为采集分析装置，通过防水装置保护防水密闭处理，通过光纤网线与船尾的计算机主机连接；3）第三部分为工控室内的计算机主机，内部装有动态信号采集分析系统，可采集、分析、处理和存储收集到的应变信号，对托管架应力状态进行实时评估和预警。
【参考文献】：
期刊论文
[1]深海油气开发装备调研与前景分析[J]. 孙伟. 科技视界. 2016(22)
[2]作业状态下铺管船托管架联合体的水动力性能研究[J]. 陈永訢,闫宏生,王雄之. 船舶工程. 2016(02)
[3]深水S型铺管托管架结构的非参数化敏感性分析[J]. 王晓波,梁楷,闫宏生. 船舶工程. 2015(09)
[4]用于船舶结构监测的大量程光纤布拉格光栅应变传感器[J]. 吴晶,吴晗平,黄俊斌,顾宏灿. 光学精密工程. 2014(02)
[5]深水S型铺管托管架-船体-管线耦合分析[J]. 宋林峰,孙丽萍,王德军. 哈尔滨工程大学学报. 2013(04)
[6]铺管船托管架设计与强度校核[J]. 吴灿,龙进军. 南通航运职业技术学院学报. 2011(02)
[7]光纤布拉格光栅应变测量在天津奥体中心工程中的应用[J]. 田德宝,张大煦,孙俊良,张海川. 施工技术. 2008(11)
博士论文
[1]海底管道—流体—海床相互作用机理和监测技术研究[D]. 吴钰骅.浙江大学 2007
硕士论文
[1]基于监测的平台结构全寿命期疲劳强度衰减规律研究[D]. 李政润.大连理工大学 2017
[2]基于船舶监测系统的光纤光栅传感器诊断及试验研究[D]. 张鲁迪.哈尔滨工程大学 2017
[3]船舶结构应力监测与评估系统设计与试验研究[D]. 周承明.哈尔滨工程大学 2017
[4]海洋平台监测与数据分析[D]. 徐川川.大连理工大学 2015
[5]海洋平台结构健康监测系统的研究[D]. 任丽娜.江苏科技大学 2015
[6]在役老龄导管架海洋平台实时监测及预警条件研究[D]. 朱龙欢.天津大学 2014
本文编号：3086804
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