一种自升式平台损伤识别方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种自升式平台损伤识别方法及装置，属于海洋工程结构检测【技术领域】。该方法在同样的正弦波激励下，根据待测自升式平台各关键节点的实测加速度曲率曲线偏离加速度曲率基准曲线图的情况，定性判断所述待测自升式平台的损伤位置，操作方便、技术成熟且测量精确度较高。该装置以该方法为依据，不仅能够对自升式平台损伤做出精确的定性识别，自动化程度也较高。
【专利说明】一种自升式平台损伤识别方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及海洋工程结构检测【技术领域】，特别涉及一种自升式平台损伤识别方法 及装置。
【背景技术】
[0002] 随着海上油气资源的不断开发，作为海上生产作业和生活基础设施的自升式平台 数量近年来成倍增加。与陆地结构相比，自升式平台长期服役在恶劣的海洋环境中，同时， 受到海上风、浪、流等荷载的持续作用，再加上环境腐蚀和材料老化的共同作用，其抗力衰 减比较明显，出现损伤的几率也逐年增大，一旦发生事故损坏，不仅会造成重大的经济损失 与人员伤亡，还将可能造成严重的环境污染和社会政治影响。因此，及时发现自升式平台在 使用期间存在的损伤，对预防事故损坏有着极其重要的现实意义。
[0003] 现有技术中，自升式平台的损伤检测方法大多采用肉眼观察、磁粉、超声波、交流 电场和X射线等方法进行定期检测，这些方法不仅检测范围小，而且工作效率低。
[0004] 例如，应用磁粉对自升式平台的损伤进行检测时，需要再被检区域直接喷撒磁粉， 然后将被检区域置于强磁场中，损伤部位由于漏磁场会吸住磁粉，形成可见的磁粉痕迹。这 种方法对被检测表面的光滑度要求很高，并且，不能过量使用磁粉，否则，会影响检测效果， 检测可靠性完全取决于检测人员的技术和经验。另外，由于自升式平台较大，检测点可能多 达上百个，完成一次检测需要耗费大量的人力和物力，在对结构整体损伤情况一无所知的 情况下，具有较大的盲目性。
[0005] 针对上述检测方法存在的不足，曾有一种基于振动特性的损伤识别方法问世，该 方法利用完好状态下结构模态作为识别损伤的指纹信息，与损伤结构的模态进行比较，从 而判定结构损伤的位置和程度。这种方法操作简便、经济快捷，但是，在检测前需要测得处 于完好状态下的结构模态信息，单个构建或小型结构模态识别比较容易，但是，对于自升式 平台等大型结构，模态信息识别则非常困难；另外，该方法对损伤敏感的高阶模态识别难度 较大，环境噪声对识别结果的影响也较大，容易造成错误的损伤识别结果。因此，这种识别 方法在工程实际应用过程中尚处在探索阶段。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述问题，本发明提出了一种以自升式平台关键节点损伤前后在振动测 试时的加速度曲率为基础而对自升式平台损伤进行识别的自升式平台损伤识别方法及装 置。
[0007] 本发明提供的自升式平台损伤识别方法包括以下步骤：
[0008] 根据对自升式平台基准有限元模型的结构动力响应分析确定固有频率和各关键 节点的位置；
[0009] 对自升式平台基准有限元模型施加正弦波激励，采集所述各关键节点的基准加速 度信号；
[0010] 将所述各关键节点的基准加速度信号换算成加速度曲率，并绘制所述各关键节点 的加速度曲率基准曲线图；
[0011] 在待测自升式平台的各关键节点安装加速度传感器，所述加速度传感器具有防水 功能；
[0012] 对待测自升式平台施加所述正弦波激励，采集所述各关键节点的实测加速度信 号；
[0013] 将所述各关键节点的实测加速度信号换算成实测加速度曲率，并绘制所述各关键 结点的实测加速度曲率曲线图；
[0014] 根据所述实测加速度曲率曲线图偏离所述加速度曲率基准曲线图的情况定性判 断所述待测自升式平台的损伤位置。
[0015] 作为优选，所述加速度传感器的最低工作频率低于所述自升式平台的一阶固有频 率。
[0016] 作为优选，所述关键节点远离在所述正弦波激励下振型变换处。
[0017] 作为优选，所述加速度曲率的计算方法是：
[0018]
【权利要求】
1. 一种自升式平台损伤识别方法，其特征在于，包括以下步骤： 根据对自升式平台基准有限元模型的结构动力响应分析确定固有频率和各关键节点 的位置； 对自升式平台基准有限元模型施加正弦波激励，采集所述各关键节点的基准加速度信 号； 将所述各关键节点的基准加速度信号换算成加速度曲率，并绘制所述各关键节点的加 速度曲率基准曲线图； 在待测自升式平台的各关键节点安装加速度传感器，所述加速度传感器具有防水功 能； 对待测自升式平台施加所述正弦波激励，采集所述各关键节点的实测加速度信号； 将所述各关键节点的实测加速度信号换算成实测加速度曲率，并绘制所述各关键结点 的实测加速度曲率曲线图； 根据所述实测加速度曲率曲线图偏离所述加速度曲率基准曲线图的情况定性判断所 述待测自升式平台的损伤位置。
2. 根据权利要求1所述的自升式平台损伤识别方法，其特征在于，所述加速度传感器 的最低工作频率低于所述自升式平台的一阶固有频率。
3. 根据权利要求1所述的自升式平台损伤识别方法，其特征在于，所述关键节点远离 在所述正弦波激励下振型变换处。
4. 根据权利要求1所述的自升式平台损伤识别方法，其特征在于，所述加速度曲率的 计算方法是： 6 f (.V, / j 6^-! + 丨丨- dx1 Δ2 其中， i，第i个关键节点， ay同一时刻i个关键节点的加速度值， Λ，相邻两个关键节之间的距离。
5. 根据权利要求1所述的自升式平台损伤识别方法，其特征在于，所述加速度传感器 远离电机、动力电缆和其他电磁设备。
6. -种自升式平台损伤识别装置，其特征在于，包括自升式平台基准有限元模型、若干 个加速度传感器、正弦波输出振源，数据采集模块、数据运算模块、数据拟合模块和判断模 块， 所述自升式平台基准有限元模型用于根据对其结构动力响应分析确定固有频率、各关 键节点的位置，并作为绘制加速度曲率基准曲线的基础； 所述若干个加速度传感器装设至待测自升式平台的若干个关键节点，用于测量所述若 干各关键节点处的加速度，所述若干个加速度传感器具有防水功能； 所述正弦波输出振源用于对自升式平台基准有限元模型或者待测自升式平台施加正 弦波激励； 所述数据采集模块用于采集由所述各关键节点的加速度数据； 所述数据运算模块用于将所述加速度数据换算成各关键节点的加速度曲率； 所述数据拟合模块根据所述加速度曲率拟合得到各关键节点的加速度曲率曲线图； 所述判断模块对比从所述待测自升式平台得到的实测加速度曲率曲线图和从所述自 升式平台基准有限元模型得到的加速度曲率基准曲线图，并所述实测加速度曲率曲线图偏 离所述加速度曲率基准曲线图的情况定性判断所述待测自升式平台的损伤位置。
7. 根据权利要求6所述的自升式平台损伤识别装置，其特征在于，所述加速度传感器 的最低工作频率低于所述自升式平台的一阶固有频率。
8. 根据权利要求6所述的自升式平台损伤识别方法，其特征在于，所述关键节点远离 在所述正弦波激励下振型变换处。
9. 根据权利要求6所述的自升式平台损伤识别方法，其特征在于，所述数据运算模块 将所述加速度数据换算成各关键节点的加速度曲率的方法是： ο ?(χ,?^ l + u..t! - 2.uj δχ1 Δ2 其中， i，第i个关键节点， ay同一时刻i个关键节点的加速度值， Λ，相邻两个关键节之间的距离。
10. 根据权利要求6所述的自升式平台损伤识别装置，其特征在于，所述加速度传感器 远离电机、动力电缆和其他电磁设备。
【文档编号】G01N29/04GK104280457SQ201410584716
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】曹文冉, 刘振纹, 徐爽, 许浩, 李春, 罗小桥 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团海洋工程有限公司, 中国石油集团工程技术研究院