固定式海洋平臺安全可靠性的定量、在線的檢測方法技術

本發明專利技術涉及一種固定式海洋平臺安全可靠性、危險點定位的定量監測方法。在海洋平臺工作甲板外沿的水平面上，在正東、正南、正西、正北、東南、南西、西北、北東八個方向上，分別建立等角度分布的測量點，在同一測量點的垂直方向、正北水平方向、正東水平方向上同時安裝低頻加速度傳感器和速度傳感器，分別測量固定式海洋平臺工作甲板在這8個測量點上的垂直方向、正北水平方向和正東水平方向上的振動加速度和速度；以相同的采樣時間間隔同步采集各傳感器信號，并分別對各個測量點的相應方向上的加速度和速度進行相位差計算，以最大相位差值作為該測量點安全狀況的量化值。本發明專利技術實現對固定式海洋平臺健康安全狀況的24小時定量跟蹤。

Quantitative and on-line detection method for safety reliability of fixed offshore platform

The invention relates to a quantitative monitoring method for safe reliability and dangerous point positioning of a fixed offshore platform. In the ocean platform deck outer level, in the East, South, West, north, Southeast, southwest, northwest, North East eight directions, respectively set up distribution measurement point of low frequency acceleration sensors and speed sensors installed at the same time upward in the vertical direction, the same measuring point north horizontal direction square, East water, vibration acceleration and velocity were measured in vertical direction, fixed offshore platform deck work in the 8 measuring points on the North East horizontal direction and the horizontal direction; at the same sampling time interval with each sensor signal acquisition step, calculate the phase difference of acceleration and velocity and separately for each measurement point the corresponding direction, with the maximum phase difference as the quantization of the measuring point security situation value. The invention realizes the quantitative tracking of the safe and safe state of the fixed offshore platform in 24 hours.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于固定式海洋平臺安全可靠性監測方法研究領域，涉及一種固定式海洋平臺安全可靠性在線、定量的檢測方法。
技術介紹
我國繼大慶油田、中原油田等一系列陸上大型油田建成的同時,渤海、東海、南海等海上油田也相應開采。因陸上油田經數十年的開采,它們的油氣產量不斷下降,此外，隨著我國近年來于能源的需求利益增加,因此對于海上油氣田的開發就越來越重要。目前,我國的海洋石油開發平臺主要結構形式為固定式海洋平臺。固定式海洋平臺適用于水深幾米至幾百米的水域。在海洋環境隨機載荷的作用下,固定式海洋平臺經常會產生疲勞損傷而產生疲勞破壞,這對平臺工作甲板上的工作人員生命及財產安全造成極大的威脅。在我國及世界范圍內有不少固定式海洋平臺由于各種疲勞損傷導致海洋平臺垮塌事故發生的報道。在固定式海洋平臺安全狀況監測領域，目前還沒有一種利用固定式海洋平臺的工作平臺隨機微振動進行分析、監測的有效方法。實際上，從固定式海洋平臺安全的性態發展、防患固定式海洋平臺事故于未然的角度，則要更多地重視固定式海洋平臺隨機微振動的測量和分析。固定式海洋平臺的垮塌是有一個過程的，這個過程的發生與發展是一個從量變到質變的過程，在這個過程中對固定式海洋平臺工作甲板平臺微振動測量分析就能夠及時地盡早發現問題，并即時采取措施制定維修方案，通過對固定式海洋平臺的修復和應力的調整來避免垮塌危險事故的發生。
技術實現思路
為了克服現有固定式海洋平臺安全監測技術中的不足，本專利技術提供了一種以實時、動態的方式，實現對固定式海洋平臺安全狀況的24小時的定量跟蹤的檢測方法。本專利技術的技術方案如下：一種固定式海洋平臺安全可靠性在線、定量的檢測方法，其包括以下步驟：步驟S1：工作甲板的外沿水平面上，在正東、正南、正西、正北、東南、南西、西北、北東八個方向上，建立等角度分布的測量點，分別布置測量裝置；步驟S2：在同一測量點的垂直方向、正北水平方向、正東水平方向上安裝低頻加速度傳感器和速度傳感器，實現對固定式海洋平臺工作甲板在8個測量點上的垂直方向上和各水平方向的振動加速度和速度進行動態測量；其中將測量點的垂直方向記為Z方向，正北水平方向記為N方向，正東水平方向記為E方向；以測量點為原點建立直角坐標系，其中Z方向為Z軸、N方向為X軸，E方向為Y軸；步驟S3：以相同的采樣時間間隔，同步采集工作甲板的八個測量點上(X、Y、Z)的振動加速度和振動速度信號；并對獲取地8個測量點的X、Y、Z軸上工作甲板的振動加速度和振動速度信號分別進行相位差計算，得出該測量點在X、Y、Z軸上的振動加速度對振動速度的相位差值；多次重復測量計算得到的平均相位差值，即作為固定式海洋平臺在該測量點和該方向上的健康安全狀況定量值；步驟S4：通過對固定式海洋平臺的定期檢測，記錄并跟蹤計算這個測量點相位差值的變化，當相位差值達到臨界值時，就對應著固定式海洋平臺的安全狀況發生了危險變化并預警；步驟S5：通過對各測量點的相位差值進行相對定量比較，從而確定固定式海洋平臺的危險點及危險方向。在本專利技術一實施例中，所述低頻加速度傳感器和速度傳感器與固定式海洋平臺工作甲板剛性連接。在本專利技術一實施例中，所述采樣時間間隔為10ms。進一步的，所述相位差值計算包括以下步驟：以一個同步時鐘以及同一個觸發信號來控制多個信號采集器，實現多信號的完全同步的采集，保證振動加速度對振動速度的相位差值計算精度；在同步采集數據的基礎上，對采集數據進行離散快速傅立葉變換，獲得信號的相頻特性，由此計算得到振動加速度對振動速度的相位差值，具體為：設振動加速度an表示為振動速度表示vn為其中T為振動加速度和振動速度信號的周期，Am，Vm分別為振動加速度和振動速度的各傅立葉變換幅值，分別為振動加速度和振動速度相位，Ts為采樣間隔；對an和vn進行離散快速傅立葉變換后，an和vn的離散頻譜特性中的第p根譜線分別為則an和vn對應的相位差為其中NTs＝pT，p為自然數；取前5根譜線(p＝1，2，3，4，5)相位差絕對值之和，作為振動加速度對振動速度的相位差值。本專利技術使用低頻加速度傳感器和速度傳感器來實時檢測固定式海洋平臺工作甲板的各個方向上的振動加速度和振動速度，并計算得出各測量點各方向振動加速度對振動速度的相位差值，記錄并跟蹤這個相位差值。通過此方法能夠實現固定式海洋平臺的24小時在線實時檢測及危險點定位，及時反映出固定式海洋平臺的實際健康狀況。附圖說明圖1為本專利技術的流程圖。具體實施方式為詳細說明本專利技術的
技術實現思路
、構造特征、所實現目的及效果，以下結合具體實施例加以說明。一種固定式海洋平臺安全可靠性在線、定量的檢測方法，其包括以下步驟：步驟S1：固定式海洋平臺工作甲板的外沿水平面上，在正東、正南、正西、正北、東南、南西、西北、北東八個方向上，建立等角度分布的測量點；步驟S2：在同一測量點的垂直方向、正北水平方向、正東水平方向上安裝低頻加速度傳感器和速度傳感器，實現對固定式海洋平臺工作甲板在8個測量點上的垂直方向上和各水平方向的振動加速度和速度進行動態測量；其中將測量點的垂直方向記為Z方向，正北水平方向記為N方向，正東水平方向記為E方向；以測量點為原點建立直角坐標系，其中Z方向為Z軸、N方向為X軸，E方向為Y軸；步驟S3：以相同的采樣時間間隔，同步采集工作甲板的八個測量點上(X、Y、Z)的振動加速度和振動速度信號；并對獲取地8個測量點的X、Y、Z軸上工作甲板的振動加速度和振動速度信號分別進行相位差計算，得出該測量點在X、Y、Z軸上的振動加速度對振動速度的相位差值；多次重復測量計算得到的平均相位差值，即作為固定式海洋平臺在該測量點和該方向上的健康安全狀況定量值；步驟S4：通過對固定式海洋平臺的定期檢測，記錄并跟蹤計算相位差值，當相位差值增加到臨界值時，就對應著固定式海洋平臺在對應測量點相應方向上的安全狀況發生了危險變化并預警；步驟S5：通過對各測量點的相位差進行定量對比，確定固定式海洋平臺的危險點。所述低頻加速度傳感器和速度傳感器與固定式海洋平臺工作平臺剛性連接。在本專利技術一實施例中，所述采樣時間間隔為10ms。進一步的，所述相位差值計算包括以下步驟：以一個同步時鐘以及同一個觸發信號來控制多個信號采集器，以實現多信號的完全同步的采集，保證振動加速度對振動速度的相位差值計算精度；在同步采集數據的基礎上，對采集數據進行離散快速傅立葉變換(FFT)，獲得信號的相頻特性，由此計算得到振動加速度對振動速度的相位差值。FFT可由計算機進行，采樣點數越大，分辨的頻率越精確。具體為：設振動加速度an表示為振動速度表示vn為其中T為振動加速度和振動速度信號的周期，Am，Vm分別為振動加速度和振動速度的各傅立葉變換幅值，分別為振動加速度和振動速度相位，Ts為采樣間隔；對an和vn進行離散快速傅立葉變換后，an和vn的離散頻譜特性中的第p根譜線分別為則an和vn對應的相位差為因為同步采樣，因此NTs＝pT，p為自然數。取前5根譜線(p＝1，2，3，4，5)相位差絕對值之和，作為振動加速度對振動速度的相位差值。在本專利技術一實施例中：固定式海洋平臺安全可靠性的定量、在線的檢測方法包括以下步驟：①固定式海洋平臺工作甲板的外沿水平面上，在正東、正南、正西、正北、東南、南西、西北、北東八個方向上，等角度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種固定式海洋平臺安全可靠性的在線、定量的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1：工作甲板的外沿水平面上，在正東、正南、正西、正北、東南、南西、西北、北東八個方向上，建立等角度分布的測量點，分別布置測量裝置；步驟S2：在同一測量點的垂直方向、正北水平方向、正東水平方向上安裝低頻加速度傳感器和速度傳感器，實現對固定式海洋平臺工作甲板在8個測量點上的垂直方向上和各水平方向的振動加速度和速度進行動態測量；其中將測量點的垂直方向記為Z方向，正北水平方向記為N方向，正東水平方向記為E方向；以測量點為原點建立直角坐標系，其中Z方向為Z軸、N方向為X軸，E方向為Y軸；步驟S3：以相同的采樣時間間隔，同步采集工作甲板的八個測量點上(X、Y、Z)的振動加速度和振動速度信號；并對獲取8個測量點的X、Y、Z軸上工作甲板的振動加速度和振動速度信號分別進行相位差計算，得出該測量點在X、Y、Z軸上的振動加速度對振動速度的相位差值；多次重復測量計算得到的平均相位差值，即作為固定式海洋平臺在該測量點和該方向上的健康安全狀況定量值；步驟S4：通過對固定式海洋平臺的定期檢測，記錄并跟蹤計算這個測量點相位差值的變化，當相位差值達到臨界值時，就對應著固定式海洋平臺的安全狀況發生了危險變化并預警；步驟S5：通過對各測量點的相位差值進行不同測量時間的相對定量比較，從而確定固定式海洋平臺的危險點及危險方向。...

【技術特征摘要】
1.一種固定式海洋平臺安全可靠性的在線、定量的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟S1：工作甲板的外沿水平面上，在正東、正南、正西、正北、東南、南西、西北、北東八個方向上，建立等角度分布的測量點，分別布置測量裝置；步驟S2：在同一測量點的垂直方向、正北水平方向、正東水平方向上安裝低頻加速度傳感器和速度傳感器，實現對固定式海洋平臺工作甲板在8個測量點上的垂直方向上和各水平方向的振動加速度和速度進行動態測量；其中將測量點的垂直方向記為Z方向，正北水平方向記為N方向，正東水平方向記為E方向；以測量點為原點建立直角坐標系，其中Z方向為Z軸、N方向為X軸，E方向為Y軸；步驟S3：以相同的采樣時間間隔，同步采集工作甲板的八個測量點上(X、Y、Z)的振動加速度和振動速度信號；并對獲取8個測量點的X、Y、Z軸上工作甲板的振動加速度和振動速度信號分別進行相位差計算，得出該測量點在X、Y、Z軸上的振動加速度對振動速度的相位差值；多次重復測量計算得到的平均相位差值，即作為固定式海洋平臺在該測量點和該方向上的健康安全狀況定量值；步驟S4：通過對固定式海洋平臺的定期檢測，記錄并跟蹤計算這個測量點相位差值的變化，當相位差值達到臨界值時，就對應著固定式海洋平臺的安全狀況發生了危險變化并預警；步驟S5：通過對各測量點的相位差值進行不同測量時間的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳維青，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：福建;35