一种海底管道悬跨涡激振动主动监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及海底管道监测领域，尤其涉及一种海底管道悬跨涡激振动主动监测系统。
【背景技术】
[0002]海底管道是海洋石油集输与储运系统的重要组成部分，在海洋石油资源的开发中发挥重要作用，被誉为海上油田的“生命线”。自1936年，第一条海底管线在美国加尔维斯顿(Galvestan)铺设以来，海底管线已经在世界范围内的海洋油气开发中得到了广泛应用。1985年我国在埕北油田铺设第一条海底管线。截至2013年底，我国在役海底管线已经超过6000公里。但是，由于海洋石油集输的特殊性和海洋环境的复杂性，海底管道在服役期间的安全完整性遭遇多方面的严峻挑战。其中，悬跨管段因涡激振动导致的疲劳失效，是威胁海底管线安全完整性的重要因素之一。海床起伏、地震、波流冲刷等导致海底管线的某些区段失去支撑，形成悬跨。一定条件下，洋流流经悬跨时，发生以流固耦合为特征的涡激振动。涡激振动产生的交变应力将导致悬跨疲劳乃至失效，严重危及海底管线的安全运行。
[0003]针对海底管线悬跨面临疲劳失效问题，国外已开展涡激振动监测技术的研究，通过采集悬跨的加速度来监测其涡激振动。目前的涡激振动监测方法都是基于被动理念，定期地进行数据采集、传输和分析。考虑到海洋环境的限制，数据传输是悬跨涡激振动监测最具挑战的环节。
[0004]现有的数据传输存在机械传输法、线缆传输法和水声传输法三种。机械传输通过R0V (无人遥控潜水器)将传输监测设备取回后，进行数据分析，然后，再判断是否发生涡激振动。该方法的数据5?6个月传输一次，严重滞后，无法及时对悬跨的涡激振动进行预警。线缆传输法的数据由电缆或光缆传输。该方法费用高昂，安全性和冗余度极低，一旦某个位置出现故障，整个系统将陷入瘫痪状态。在深远海域，大规模线缆铺设面临多重困难。水声传输法，即各测点数据通过水声通信进行无线传输。由于采用能量受限的电池供电，所以监测设备的寿命有限。基于被动的涡激振动监测时，若没发生涡激振动，也要进行数据传输，导致能量浪费，降低监测设备的使用寿命。国内尚未发现相关的技术研究。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供了一种海底管道悬跨涡激振动主动监测系统，本实用新型提高了海底管线悬跨涡激振动监测的效率，减少了数据传输次数，降低了涡激振动的危害，详见下文描述:
[0006]一种海底管道悬跨涡激振动主动监测系统，所述监测系统包括:设置在海底管线悬跨上的涡激振动监测装置、设置在位于水面或岸基的接收与显示装置、以及涡激振动监控中心，
[0007]所述涡激振动监测装置，用于获取并传输所述悬跨的涡激振动信息；
[0008]所述悬跨，用于在X轴加速度数据的频率为Y轴加速度数据频率的2倍时发生涡激振动；
[0009]所述涡激振动监测装置，用于将涡激振动频率通过水声信道传输至所述涡激振动监控中心；
[0010]所述接收与显示装置，用于通过水声信道接收声信号并转换为电信号，显示涡激振动的频率信息。
[0011]所述涡激振动监测装置包括:双轴加速度传感器，
[0012]所述双轴加速度传感器包括:X轴加速度传感器和Y轴加速度传感器。
[0013]所述接收与显示装置包括:水声接收换能器、滤波器、前置放大器、A/D转换器、解调器和解码器，
[0014]所述水声接收换能器将水声信道传来的声信号转换为电信号；所述滤波器滤除噪声，滤波后的电信号经所述前置放大器放大后，通过所述A/D转换器进行A/D转换，并获得数字信号；
[0015]所述数字信号在所述解调器和所述解码器中分别被解调解码后，成为涡激振动频率?目息Ο
[0016]本实用新型提供的技术方案的有益效果是:与原有的水声传输相比，本实用新型改变了以往悬跨涡激振动被动监测的观念，涡激振动发生时才进行数据传输，降低了数据传输频率，降低了监测装置的能耗，缩短了确知涡激振动的时间，提高了悬跨监测与治理的效率。本实用新型可以用于中海油四个海域(渤海、东海、南海东部和南海西部)，水深小于300米的海底管道悬跨管段涡激振动监测。
【附图说明】
[0017]图1为海底管道悬跨涡激振动主动监测系统的结构示意图；
[0018]图2为涡激振动监测装置和接收与显示装置的结构示意图；
[0019]图3为笛卡尔坐标系下的加速度传感器布放示意图。
[0020]其中，X轴为水平方向，此轴向传感器采集的数据为X轴加速度，代表了悬跨涡激振动的线内振动；γ轴为竖直方向，该轴向传感器采集的数据为Υ轴加速度，代表了悬跨涡激振动的横向振动。
[0021]附图中，各部件的列表如下:
[0022]1:悬跨；2:涡激振动监测装置；
[0023]3:接收与显示装置；4:涡激振动监控中心；
[0024]21:双轴加速度传感器；22:DSP ；
[0025]23:信源编码器；24:信道编码器；
[0026]25:信号调制器；26:功率放大器；
[0027]27:控制器；28:水声发射换能器；
[0028]31:水声接收换能器；32:滤波器；
[0029]33:前置放大器；34:A/D转换器；
[0030]35:解调器36:解码器。
【具体实施方式】
[0031]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0032]实施了1
[0033]一种海底管道悬跨涡激振动主动监测系统，参见图1，监测系统包括:设置在海底管线悬跨1上的涡激振动监测装置2、设置在位于水面或岸基的接收与显示装置3、以及涡激振动监控中心4。
[0034]参见图2，涡激振动监测装置2用于获取并传输悬跨1的涡激振动信息，该涡激振动监测装置2包含:双轴加速度传感