專(zhuān)利名稱(chēng)：自升式海洋平臺(tái)樁腿應(yīng)力實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型發(fā)明涉及一種力學(xué)檢測(cè)裝置，尤其是一種自升式海洋平臺(tái)樁腿應(yīng)力實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)自升式海洋平臺(tái)占總平臺(tái)數(shù)的40%左右，大部分的役齡在20年以上，隨著海洋鉆井工藝和鉆井新技術(shù)的發(fā)展及要求，增加了許多設(shè)施，平臺(tái)已嚴(yán)重超重，一些老式的自升式鉆井平臺(tái)本身沒(méi)有配置專(zhuān)門(mén)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)平臺(tái)載荷變化的設(shè)備，主要靠估算值和經(jīng)驗(yàn)來(lái)大體了解平臺(tái)載荷情況。在現(xiàn)有技術(shù)中，例如2010年第12期第39卷《石油礦場(chǎng)機(jī)械》，《自升式平臺(tái)齒輪齒條升降系統(tǒng)受力分析》，樊敦秋，崔希君，曹宇光編著。采用有限元分析的方法，從樁腿內(nèi)力分析出發(fā)，研究齒輪齒條升降機(jī)構(gòu)受力，該文獻(xiàn)以三樁腿自升式平臺(tái)為模型，分析了在自重、可變載荷和風(fēng)載荷共同作用下各樁腿的受力情況，可以通過(guò)有 限元分析簡(jiǎn)單推算樁腿受力大小，但對(duì)于平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變化性大，不穩(wěn)定性強(qiáng)，受外界影響較明顯的特點(diǎn)，僅靠現(xiàn)有技術(shù)不能較為真實(shí)、完善、有效的得到分析數(shù)據(jù)，誤差較大。另外，2004年哈爾濱工程大學(xué)劉英杰編著的《自升式平臺(tái)樁腿的受力分析》，主要是通過(guò)相應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件，結(jié)合有限元分析的方法，分析了海上波浪對(duì)平臺(tái)樁腿的作用力，用斯托克斯波浪理論對(duì)海洋平臺(tái)所受的波浪載荷進(jìn)行分析計(jì)算。用高級(jí)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編制一套完整的程序，分別應(yīng)用斯托克斯三階波和五階波理論計(jì)算了平臺(tái)樁腿所受的波浪力及相應(yīng)的力矩，得出波浪力隨水深和相位的變化情況，以及單個(gè)樁腿所受的最大波浪力。只是提供一種分析平臺(tái)樁腿所受到的波浪載荷的方法，沒(méi)有形成一套可行的具體實(shí)施方案。沒(méi)有對(duì)具體現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施進(jìn)行考慮和論證，沒(méi)有形成一套可行的具體實(shí)施方案。一般的自升式海上鉆井平臺(tái)的承載檢測(cè)，是在每個(gè)傳動(dòng)齒輪軸一端安裝有負(fù)載傳感器，將齒輪承受重量以模擬量信號(hào)傳送，再將計(jì)算結(jié)果以通訊方式傳給升降控制臺(tái)，顯示在屏幕上。本身沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的適用于動(dòng)力齒輪的數(shù)據(jù)采集裝置，通過(guò)模擬量信號(hào)傳送，有線(xiàn)的方式操作不方便，線(xiàn)路在海上惡劣環(huán)境下易發(fā)生損壞，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性下降，無(wú)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)設(shè)備，對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析能力不足。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種自升式海洋平臺(tái)樁腿應(yīng)力實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，隨時(shí)掌握平臺(tái)重大作業(yè)時(shí)各種狀態(tài)載荷變化，防止超重和超負(fù)荷作業(yè)。本實(shí)用新型目的是這樣實(shí)現(xiàn)的自升式海洋平臺(tái)樁腿應(yīng)力實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，包括顯示設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、中心采集終端、無(wú)線(xiàn)連接、齒輪軸、通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端、導(dǎo)線(xiàn)、應(yīng)變片保護(hù)橡膠泥、電磁屏蔽鋁箔所組成。應(yīng)變片貼裝在鉆井平臺(tái)齒輪齒條升降系統(tǒng)齒輪軸組件處，保護(hù)橡膠泥固定于應(yīng)變片外側(cè)，電磁屏蔽鋁箔包覆在應(yīng)變片及附近范圍導(dǎo)線(xiàn)的外層，8通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端固定于齒輪軸上，與齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與應(yīng)變片相連接，中心采集終端，最多可與20臺(tái)8通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端，采用無(wú)線(xiàn)連接方式相連接，用無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)的傳輸方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸，組建整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)。中心采集終端與8通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端，采用無(wú)線(xiàn)連接來(lái)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接中心采集終端，存儲(chǔ)整理數(shù)據(jù)并與顯示設(shè)備連接。應(yīng)變片的粘貼位置與齒輪軸軸向成45°，且粘貼點(diǎn)為每根軸同截面的互成120°的三個(gè)點(diǎn)，通過(guò)軟件對(duì)鉆井平臺(tái)載荷變化實(shí)時(shí)檢測(cè)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有對(duì)自升式海洋平臺(tái)樁腿應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)功能，對(duì)自升式平臺(tái)樁腿應(yīng)力進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，隨時(shí)掌握平臺(tái)重大作業(yè)時(shí)各狀態(tài)的載荷變化情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)?？梢噪S時(shí)掌握平臺(tái)重大作業(yè)時(shí)各種狀態(tài)，如拔樁、升降、預(yù)壓載、鉆井等載荷變化，防止超重和超負(fù)荷作業(yè)。這對(duì)保證服役多年的自升式平臺(tái)的安全使用，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實(shí)用新型應(yīng)變片及采集終端位置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I為顯示設(shè)備，2為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，3為中心采集終端，4為無(wú)線(xiàn)連接，5為齒輪軸，6為8通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端，7為導(dǎo)線(xiàn)，8為應(yīng)變片，9為保護(hù)橡膠泥，10為電
磁屏蔽鋁箔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖所示，自升式海洋平臺(tái)樁腿應(yīng)力實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，包括顯示設(shè)備(I)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器(2)、中心采集終端(3)、無(wú)線(xiàn)連接(4)、齒輪軸(5)、8通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端(6)、導(dǎo)線(xiàn)(7)、應(yīng)變片(8)、保護(hù)橡膠泥(9)、電磁屏蔽鋁箔(10)所組成。應(yīng)變片(8)貼裝在鉆井平臺(tái)齒輪齒條升降系統(tǒng)齒輪軸(5)組件處，保護(hù)橡膠泥(9)固定于應(yīng)變片(8)外側(cè)，電磁屏蔽鋁箔(10)包覆在應(yīng)變片(8)及附近范圍導(dǎo)線(xiàn)(7)的外層，8通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端(6)固定于齒輪軸(5)上，與齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)(7)與應(yīng)變片相(8)連接。中心采集終端(3)與8通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端￠)，采用無(wú)線(xiàn)連接(4)來(lái)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器(2)連接中心采集終端(3)，存儲(chǔ)整理數(shù)據(jù)并與顯示設(shè)備(I)連接。應(yīng)變片(8)的粘貼位置與齒輪軸(5)軸向成45°，且粘貼點(diǎn)為每根軸同截面的互成120°的三個(gè)點(diǎn)，通過(guò)軟件對(duì)鉆井平臺(tái)載荷變化實(shí)時(shí)檢測(cè)。應(yīng)變片(8)靈敏數(shù)K相同，且電阻絲柵無(wú)形狀缺陷，片內(nèi)無(wú)氣泡、霉斑、銹點(diǎn)，用溫度補(bǔ)償?shù)囊唤M應(yīng)變計(jì)，阻值相差不超過(guò)±0.5。應(yīng)變片(8)的粘貼位置與軸向成45°，且粘貼點(diǎn)為每根軸同截面的互成120°的三個(gè)點(diǎn)。貼片位置光滑平整，應(yīng)變片(8)由快速粘結(jié)劑與齒輪軸迅速結(jié)合。應(yīng)變片(8)具備IP67防護(hù)等級(jí)，具有普通應(yīng)變片所不具備的防水防潮放鹽霧性能，并且其結(jié)構(gòu)形式、測(cè)量精度、保護(hù)等級(jí)和適用環(huán)境等非常適合海上鉆井平臺(tái)樁腿應(yīng)力實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用。應(yīng)變片(8)粘貼正確后，采用保護(hù)橡膠泥(9)、電磁屏蔽鋁箔(10)，專(zhuān)門(mén)滿(mǎn)足海上惡劣環(huán)境的需要和防止電磁干擾。8通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端(6)專(zhuān)門(mén)用于動(dòng)力齒輪的應(yīng)力監(jiān)測(cè)，適合海上特殊環(huán)境要求，高頻率、多通道、測(cè)量精度高，完成實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集功能。齒輪軸(5)與樁齒嚙合傳動(dòng)，平臺(tái)重量主要集中在樁腿上，嚙合力側(cè)面反映到了齒輪軸(5)的扭曲變形上，可通過(guò)在齒輪軸(5)上貼應(yīng)變片(8)的方法進(jìn)行測(cè)量。齒輪軸(5)只傳遞扭矩，不存在彎曲，軸受力狀態(tài)即為純剪切。應(yīng)變片(8)的粘貼位置是與軸向成45°，應(yīng)變片⑶的粘貼點(diǎn)選為每根軸同截面的互成120°的三個(gè)點(diǎn)。保護(hù)橡膠泥是適用于室外溫差變化大，潮濕，風(fēng)化，鹽霧腐蝕的等的特殊材料。在海上惡劣環(huán)境下，起到對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)變片的保護(hù)作用。保護(hù)橡膠泥采用防水、防潮、防鹽霧、抗風(fēng)化、耐腐蝕的特殊橡膠材料制成。與貼裝的應(yīng)變片(8)相連接，可以實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確得采集到測(cè)量數(shù)據(jù)。本發(fā)明通訊方式采用無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)，每天至少測(cè)量一次或測(cè)量多次，每通道可測(cè)量不低于20個(gè)月的數(shù)據(jù)。中心采集終端(3)，最多可與20臺(tái)8通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端￠)，采用無(wú)線(xiàn)連接(4)方式相連接。用無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)的傳輸方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸，組建整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)。能夠?qū)崟r(shí)掌握平臺(tái)的受力情況和平臺(tái)的受力分布范圍，對(duì)平臺(tái)關(guān)鍵部件和部位進(jìn)行檢測(cè)。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)平臺(tái)載荷變化，指導(dǎo)平臺(tái)安全操作，分析數(shù)據(jù)結(jié)果，掌 握平臺(tái)拔樁、升降、預(yù)壓載、鉆井等作業(yè)時(shí)各種狀態(tài)載荷變化數(shù)據(jù)，平臺(tái)安全預(yù)警。
權(quán)利要求1.一種自升式海洋平臺(tái)樁腿應(yīng)力實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，包括顯示設(shè)備(I)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器(2)、中心采集終端(3)、無(wú)線(xiàn)連接(4)、齒輪軸(5)、通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端(6)、導(dǎo)線(xiàn)(7)、應(yīng)變片(8)所組成，其特征在于應(yīng)變片(8)貼裝在鉆井平臺(tái)齒輪齒條升降系統(tǒng)齒輪軸(5)組件處，保護(hù)橡膠泥固定于應(yīng)變片(8)外側(cè)，鋁箔包覆在應(yīng)變片(8)及附近范圍導(dǎo)線(xiàn)(7)的外層，通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端(6)固定于齒輪軸(5)上，與齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)(7)與應(yīng)變片相(8)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自升式海洋平臺(tái)樁腿應(yīng)力實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，其特征在于中心采集終端(3)與8通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端￠)，采用無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)連接(4)來(lái)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器(2)連接中心采集終端(3)，存儲(chǔ)整理數(shù)據(jù)并與顯示設(shè)備(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自升式海洋平臺(tái)樁腿應(yīng)力實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置，其特征在于應(yīng)變片(8)的粘貼位置與齒輪軸(5)軸向成45°，且粘貼點(diǎn)為每根軸同截面的互成120°的三個(gè)點(diǎn)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種自升式海洋平臺(tái)樁腿應(yīng)力實(shí)時(shí)檢測(cè)裝置。包括顯示設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、中心采集終端、無(wú)線(xiàn)連接、齒輪軸、通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端、導(dǎo)線(xiàn)、應(yīng)變片所組成。應(yīng)變片貼裝在鉆井平臺(tái)齒輪齒條升降系統(tǒng)齒輪軸組件處，保護(hù)橡膠泥固定于應(yīng)變片外側(cè)，EMC鋁箔包覆在應(yīng)變片及附近范圍導(dǎo)線(xiàn)的外層，通道動(dòng)力齒輪專(zhuān)用數(shù)據(jù)采集終端固定于齒輪軸上，與齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與應(yīng)變片相連接，通過(guò)軟件對(duì)鉆井平臺(tái)載荷變化實(shí)時(shí)檢測(cè)。本實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)平臺(tái)載荷變化，指導(dǎo)平臺(tái)安全操作，分析數(shù)據(jù)結(jié)果，掌握平臺(tái)拔樁、升降、預(yù)壓載、鉆井等作業(yè)時(shí)各種狀態(tài)載荷變化數(shù)據(jù)，平臺(tái)安全預(yù)警。
文檔編號(hào)E02D33/00GK202519711SQ201220037859
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者史建剛, 呂國(guó)升, 孫正義, 安長(zhǎng)武, 張躍, 張金龍, 彭吉友, 王治娟, 許海庭 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局海洋鉆井公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司