[发明专利]一种海洋平台井架工况监测与疲劳寿命预测系统

说明书

本发明涉及一种海洋平台井架工况监测与疲劳寿命预测系统，属于海洋结构物监测技术领域，包括监测模块、信息收集与无线传输模块和井架疲劳寿命预测模块。监测模块包括井架应变与运动响应检测模块和风载与平台运动检测模块；所测数据以无线传输方式传送到信息收集与无线传输模块，信息收集与无线传输模块包括数据收集与传输装置；数据再传输到具有数据处理与计算模块、报警装置、接收/存储装置和显示装置的井架疲劳寿命预测模块，其中数据处理与计算模块和接收/存储模块间双向连接。本发明能为开展海洋平台井架实时监测与疲劳寿命计算提供手段，实时判别井架疲劳损伤程度，增强海洋平台钻机工作安全性，为新井架设计提供数据支持。

技术领域

本发明属于海洋结构物监测技术领域，特别是涉及一种海洋平台井架工况监测与疲劳寿命预测系统。

背景技术

海洋平台井架，受到风、浪、流、地震(如导管架式)和腐蚀等的影响，对海洋平台安全作业产生严重威胁，同时也加剧了海洋平台井架的疲劳破坏。许多海洋作业安全事故的发生造成了重大经济损失，海洋受到严重污染，所以海洋平台系统性监测已成为研究发展的重要议题，而平台钻机井架作为钻机系统核心组成部分，其安全性与可靠性尤为重要。

为了保证海洋井架的正常作业，不仅要实时对井架安全性做出监测，同时也需要监测评估井架疲劳损伤状况，以便做出疲劳计算和剩余寿命的预测。但对井架的疲劳评估监测较为复杂，需要良好的监测设备、运算能力较强的计算机和简便、科学的计算方法。同时海洋环境复杂多变，要求各设备具有较强抗干扰能力和较好适应性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋平台井架工况监测与疲劳寿命预测系统，在结合理论分析计算和实际测量分析计算的条件下，保证监测与运算数据的准确性，同时对平台井架的疲劳破坏做出了寿命与剩余寿命的有效计算。

一种海洋平台井架工况监测与疲劳寿命预测系统,该系统划分为三个模块，分别为监测模块、信息收集与无线传输模块、井架疲劳寿命预测模块。监测模块又划分为井架应变与运动响应检测模块和风载与平台运动检测模块。通过划分为两部分，能从理论分析计算和实际监控测算，比较与修正评估值的正确性。从监测模块传递出来的数据传送到信息收集与无线传输模块，通过数据收集与传输装置分类汇总后，再传送到接收/存储装置，对数据进行计算。

风载与平台运动检测模块主要基于对风况进行直接监测，对海洋平台进行运动监测和对井架负载进行监测。风况的监测主要是对风速与风向的检测，采用风速传感器与风向传感器；海洋平台运动监测主要采用加速度传感器(I)、倾角传感器(I)、位移传感器(I)、速度传感器(I)、角速度传感器(I)和角加速度传感器(I)，基于平台所测数据将求出井架的惯性载荷；井架负载监测主要是对大钩受载的监测，采用应变传感器。

井架应变与运动响应监测模块主要是对井架运动响应的监测和井架实时节点应变监测。井架运动响应的监测采用加速度传感器(II)、倾角传感器(II)、位移传感器(II)、速度传感器(II)、角速度传感器(II)和角加速度传感器(II)，所测数据将是井架运动响应的实际监测值；井架实时节点应变监测，采用应变传感器，监测各节点受力后的应变变化。

信息收集与无线传输模块主要由数据收集与传输装置构成，收集分别来自井架应变与运动响应检测模块和风载与平台运动检测模块各个传感器传送的数据，将传送的数据加以分类整理后往下一级进行传送，由于监测部分需要对海洋平台井架做出实时监测，所以监测数据量庞大，需要单独将信息收集与无线传输模块从监测模块和井架疲劳寿命预测模块中分离出来。