[发明专利]一种FPSO火炬塔安装过程的姿态检测方法

说明书

本发明公开了一种FPSO火炬塔安装过程的姿态检测方法，包括步骤：在火炬塔基座顶面平面建立基座三维坐标系，塔体的顶面分别固定有四个悬臂，四个悬臂下分别通过钢丝固定有一个激光传感器，可测得塔体顶面到火炬塔基座顶面的距离；通过四个激光传感器的读数可确定其在基座三维坐标系内的坐标；根据得到的四个坐标，通过最小二乘法拟合出一个平面；计算拟合出的平面相对于火炬塔基座顶面平面的倾斜角度以及倾斜的方向，即为塔体的倾斜角度以及倾斜的方向；步骤五、如果倾斜角为零，则固定火炬塔，结束姿态检测。采用本方法提高了火炬塔吊装作业效率。

技术领域

本发明涉及姿态检测方法，尤其涉及一种FPSO火炬塔安装过程的姿态检测方法。

背景技术

FPSO火炬塔是FPSO上一种较为特殊的结构，它一端固定于FPSO甲板结构上，另一端悬伸至天空。它主要用于燃烧石油开采过程中产生的可燃气体，防止可燃气体大量聚集爆炸产生的工程事故。目前火炬塔的安装通常采用吊装的方式进行安装。整个过程通过现场测量人员与吊车操作员的互相配合完成。测量人员现场测量火炬塔效率低下，且无法连续实时的检测火炬塔的姿态信息。测量效率低下，直接减缓安装速度，延长了吊装时间，增加了安装成本的同时，给吊装作业增加了风险。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种FPSO火炬塔安装过程的姿态检测方法, 通过该方法可实时计算出FPSO火炬塔安装过程中的姿态，可大大减少现场测量工人的工作量，提高火炬塔吊装作业效率。

本发明的一种FPSO火炬塔安装过程的姿态检测方法，包括以下步骤：

步骤一、在FPSO甲板面上安装火炬塔基座并制备火炬塔，然后在基座上以火炬塔基座顶面平面的中心点为原点O建立基座三维坐标系O-XYZ，XOY平面与甲板面平行，Z轴垂直于甲板面竖直向上；

所述的火炬塔包括塔体，在所述的塔体的顶面上以塔体的顶面的中心点为原点O₁建立火炬塔三维坐标系O₁-X₁Y₁Z₁，所述的火炬塔三维坐标系的X₁轴、Y₁轴、Z₁轴分别与X轴、Y轴、Z轴平行，在所述的塔体的顶面的四角处沿水平方向分别固定有第一悬臂、第二悬臂、第三悬臂和第四悬臂，四个悬臂向外伸展，并关于X₁轴和Y₁轴对称分布，在第一悬臂、第二悬臂、第三悬臂和第四悬臂的末端分别通过第一钢丝、第二钢丝、第三钢丝、第四钢丝连接有第一激光传感器、第二激光传感器、第三激光传感器、第四激光传感器，记第一悬臂与第一钢丝的固定点、第二悬臂与第二钢丝的固定点、第三悬臂与第三钢丝的固定点、第四悬臂与第四钢丝的固定点分别为A、B、C、D，A、B、C、D关于X₁轴和Y₁轴对称分布且A、 B、C、D沿顺时间或者逆时间依次设置，四台激光传感器在自身重力的作用下始终保持竖直向下，且在所述的火炬塔直立时，四台激光传感器的激光发射点都位于火炬塔顶面水平面上；

步骤二、将火炬塔吊装到甲板的基座上并对火炬塔的位置进行调整，然后打开四台激光传感器，记第一激光传感器、第二激光传感器、第三激光传感器、第四激光传感器的读数分别为h₁、h₂、h₃、h₄，所述的h₁、h₂、h₃、h₄分别为从每一台激光传感器的发射点到基座平面的距离，记A点与D点之间的距离为L₁，A点与B点之间的距离为L₂；

则，四台激光传感器的发射点在基座三维坐标系下的坐标分别为

步骤三、通过四台激光传感器在基座三维坐标系下的坐标，运用最小二乘法，拟合出距离四个坐标点平均距离最近的平面Π₁，记为：ax+by+cz＝d；火炬塔基座顶面平面，即OXY 平面的平面方程为z＝0；