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走向深藍丨BDI結構監測系統在導管架平臺監測中的應用
發布時間:2019-03-01 瀏覽次數:2713 來源:歐美大地
 
 
 

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作為海上石油資源開發的大型基礎設施,海洋平臺是海上生產作業和生活的基地。近年來,我國有許多海洋平臺逐漸趨于老齡化,針對海洋平臺的安全評估被越來越多的石油企業企業和海洋工程設計部門所重視,其中海洋導管架平臺的結構監測分析是安全評估的重要組成部分。

導管架平臺是海洋石油平臺的一種,一般作為淺海地區生產、采油平臺,對于淺海地區確定具有較大儲量的地區也可作為鉆井平臺。由上部結構(即平臺甲板)和基礎結構組成。上部結構一般由上下層平臺甲板和層間桁架或立柱構成,基礎結構(即下部結構)包括導管架和樁,樁支承全部荷載并固定平臺位置。導管架平臺承受包括風、波浪、潮汐、海流、地震等復雜的環境的日常沖擊。
 


導管架平臺


南海現有大量處于后服役期以及超期服役的導管架平臺,為了保障這些平臺的安全,需要對導管架實施應力/振動監測,采集在操作條件和極端環境條件時的應變和振動數據,再借助于實測數據和理論計算,對現役平臺結構評估,為導管架平臺全生命周期結構完整性管理提供技術依據。

 

 
 
 

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導管架平臺振動應力監測模擬試驗


地點:東北石油大學機械學院試驗室

模型:1:50的導管架平臺模型

監測系統:BDI STS4

監測數據:應力和振動

該導管架平臺模型具有水平雙向模擬風、浪、海流等加載裝置,以及垂直方向加載裝置。該試驗結合實驗室數據對比,來預測平臺壽命以及實現在極端環境下的平臺安全性評估。
 

 

 
 
 

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BDI STS4監測系統主要有傳感器、節點模塊、數據采集儀等硬件組成,配有數據采集軟件,遠程設置監控軟件和數據文件提取等軟件,為一整套“交鑰匙”監測解決方案。數據傳輸方式分為無線方式和有線方式。

無線方式


無線方式中,傳感器與節點模塊有線連接,借助于基站,節點模塊與采集儀通過網絡協議802.11b/g/n無線通訊,而采集儀可以通過互聯網,或手機GPRS,或衛星電話等通訊方式將數據傳輸到遠程終端。
 

有線方式

有線方式中,傳感器,節點,和采集儀均采用有線方式連接,采集儀與終端數據傳輸與無線方式相同。

傳感器
 

STS4監測系統配置:
●  5個應變傳感器
●  3個加速度傳感器

BDI應變傳感器是專為惡劣環境結構測試而設計。這些高精、堅固,并且全面防水的傳感器特別適合海上應變、應力測試使用
 


5個應變傳感器均布置在平臺的一個導管架上,其中上部,下部的同一位置上按兩個方向各布置一個傳感器,導管架中間位置布置一個傳感器。


3個單軸加速度計傳感器有2個布置在上層平臺的2個方向上,用于拾取水平方向的振動數據,另外一個布置在平臺模型的立面的結構節點附近。
 


節點模塊

BDI節點模塊采用模塊化設計,有4通道和16通道兩種,支持無線和有線兩種方式通訊,適合各種應用環境。
 


實驗室這套采用了TE4系列的四通道節點模塊2個。該模塊有四個模擬通道和一個數字通道。模擬通道用于連接單端或差分式傳感器,如應變傳感器等;而數字通道可以連接數字相機,風速計,水位計等數字式傳感器。為了演示方便,現場直接將其固定在導管架平臺模型上。
 


采集儀

BDI STS4監測系統采集儀通過連接一個無線路由器,與辦公室內部的終端電腦無線通訊。
 


STS4 采集儀內置256 G固態硬盤,當數據存儲滿后,新來的數據會自動刷新舊數據,循環存儲。采集儀也留有USB接口,可以連接外置硬盤擴展存儲空間,由此提供一個可選方案,即采用人工定期更換硬盤,以節約數據傳輸成本。采集儀通過繼電器控制節點模塊電源,在緊急情況下斷電,以便保護節點模塊和傳感器。
 


終端電腦

終端電腦經無線網絡設置后,通過無線路由器訪問采集儀STS4。終端電腦安裝有兩套BDI軟件STS_NET 和STS_Sync。前者用來設置采集參數和瀏覽實測數據,后者用于提取數據文件到本地。

 

 
 
 

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數據采集方法與數據文件回傳


導管架平臺監測主要是采集平臺在極端惡劣條件下的應力和振動動態數據。因此,我們設置采集方法為“事件觸發”,即以水平方向的兩個加速度計測得的振幅絕對值超出設定的閾值為觸發條件。兩個加速度計中任何一個達到觸發條件,啟動數據記錄。記錄的數據文件還可以設定觸發條件前若干秒和觸發后若干秒,形成一條完整的事件數據文件。
 


 

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