导管架海洋平台沉降监控

导管架海洋平台在长期使用中存在着桩基础沉降的问题。海上固定式结构物由于在海面上很难找到固定的参考点,因此很难采用常规土木工程中的沉降测量方法对沉降问题进行测量。根据土壤的压缩性质以及桩基沉降给平台带来的危害程度,制定了沉降的三级监控方法。通过对平台上部总荷载、单桩荷载以及不均匀沉降的监测来监控平台的沉降情况,并在渤海某平台上进行了实际应用。通过采用光纤光栅等先进的监测手段以及合理的监测方案,实现了导管架平台沉降的三级监控,实际应用效果良好。     

基于实测的导管架海洋平台振动对人员安全评价

目前我国的海洋工程结构中,导管架式海洋平台占有很大比重,动荷载作用下导管架式海洋平台的振动问题日益突出。随着石油开发向深海进军,平台结构柔性更大,振动问题更为显著,可能对结构、设备及人员造成一定的安全隐患。基于现场监测获得的导管架平台振动响应,结合相关规范给出振动对人体的影响,提出人员感受评价流程。最后,以渤海、南海海域的导管架平台为例,基于现场监测,分析了结构的振动特性及作业人员在相应振动环境下的感受。此方法对导管架平台上部作业人员的工作与安全保障提供了科学依据。     

基于实测应力的半潜平台疲劳损伤分析

疲劳破坏是海洋结构物发生破坏的一种主要形式,深水半潜平台在海上运输、作业、停滞时会受到交变的风、浪、流载荷作用,进而引起结构关键节点处的疲劳损伤,影响平台安全性。以"海洋石油981"半潜钻井平台为研究对象,利用光纤光栅应变传感器对结构高应力区进行应力监测,获取测点处应力时历数据。将监测位置划分为四个监测板块,采用四点雨流计数法对测点应力进行处理,得到以离散形式给出的应力循环幅度与相应循环周次。参照DNV《海上钢结构疲劳设计规范》推荐的S-N曲线,基于Miner线性疲劳累计损伤原则,得到各个测点处的总体疲劳损伤度。选取具有最大疲劳损伤度的危险测点,并结合海上实测总时长,预测半潜平台的总体疲劳寿命。     

浮托安装进船过程中护舷碰撞力实测研究

浮托安装法广泛应用于大型组块海上安装。导管架平台上部组块浮托安装进船过程中,风、浪、流引起的浮托驳船横向运动造成浮托驳船与导管架桩腿的碰撞,碰撞力可能会对导管架结构造成损伤。陆丰7-2上部组块浮托安装中,为了监测碰撞力大小,设计了碰撞力海上监测系统。通过在导管架外侧四个桩腿上安装光纤光栅应变传感器对碰撞过程中导管架桩腿进行应力监测,进而计算碰撞力。对碰撞过程,载荷作用位置、方向进行简化,并对载荷大小及垂向作用位置对计算的影响进行了研究。结构分析模型简化后,测点von-Mises应力与碰撞力大小成正比,对导管架整体结构建模计算并取局部结构计算比例系数,结合应力实测数据计算出进船过程中驳船对导管架桩腿碰撞力。     

光纤光栅称重传感器在大型海上浮吊中的应用

为了实现大型海上浮吊臂架结构健康状态监测,开发了大型海上浮吊光纤光栅称重传感器系统,提出了光纤光栅称重传感器设计理论,建立了传感器设计框架。通过悬臂梁理论,借助于有限元分析软件,提出了悬臂梁和受压弹性体复合结构;通过温度补偿理论与对比,提出了滤波温度补偿方案;通过迟滞效应原理,提出了双光栅式迟滞效应消除方案。进行光纤光栅称重传感器性能实验、反复性实验和稳定实验,讨论了系统的性能和可行性。并将大型海上浮吊光纤光栅实时称重系统应用于实际工程项目,成功实现了大型海上浮吊负重状况监测。     

SPAR平台拖拉装船作业风荷载计算研究

SPAR平台装船作业和运输过程中受到的风荷载对作业的安全性有极大的影响。采用计算流体动力学方法,针对作业和极限两种工况,对桁架式SPAR平台在不同方向下的风荷载进行数值模拟,然后将数值模拟的结果和规范计算的结果进行比较,证实了CFD计算方法对复杂结构风荷载的有效性,为计算桁架式SPAR平台这类复杂结构物的风荷载提供了一个新方法。     

辽东湾锥体平台结构疲劳冰荷载的蒙特卡洛模拟

利用辽东湾JZ20-2海域的海冰现场监测和数值推算资料,确定了海冰的厚度、速度和弯曲强度等海冰参数的概率分布特征;通过构造锥体结构动冰力函数,对该海域锥体平台结构的疲劳冰荷载进行了蒙特卡洛模拟.统计结果表明冰力幅值和冰力周期均符合对数正态分布.为更加合理地确定锥体平台结构的疲劳冰荷载,对冰力幅值和周期进行了联合概率分析.研究成果可用于辽东湾JZ20-2海域锥体平台结构的可靠性设计和疲劳寿命评估。     

锥体导管架海洋平台冰激结构振动响应分析

渤海冰区油气开发中,在桩腿上安装抗冰锥体的导管架平台是最常见的结构形式.冰激结构振动不仅会造成平台结构的损伤,还将对平台上部管线和设备的安全运行构成极大的威胁,并影响平台作业人员的正常生活和生产操作.针对渤海冰区锥体平台结构冰激振动响应的三种计算方法进行了研究,即平台结构的有限元分析、简化的结构动力分析和冰振响应幅值统计分析.以辽东湾JZ20-2油气田的MUQ平台为例,对以上三种冰振响应计算方法进行对比,以讨论它们的一致性和各自的适用条件.结果表明,这三种分析方法的计算结果基本一致,但有些计算参数需要现场实测资料的确定.     

光纤光栅技术在周界入侵报警系统中应用研究

基于光纤光栅应变传感理论,开发以光纤光栅振动传感器为核心的周界入侵报警系统。由理论出发,建立了光纤光栅振动传感器设计框架。通过对不同尺寸质量块的实验研究,提出使用规格为4.5×20(mm×mm)的质量块;通过对不同光栅拉伸量的实验研究,提出0.8～1.0nm之间光栅拉伸量的光纤光栅振动传感器;通过对不同封装材料的对比实验,采用石英玻璃材料封装的方法。最后,将周界入侵报警系统进行了现场试验,波长检测范围是1 280～1 580nm,响应时间在3s以内,报警定位准确无误。     

中国南海极端风暴海况下固定式平台结构可靠性分析

基于中国南海海域风暴环境条件,研究分析南海海域固定式导管架平台结构整体性和可靠性,以及新建固定式平台结构设计准则。采用海洋环境数据后报方法,得到南海海域1972~2011共40年的风、浪、流联合数据,从中抽取风暴环境条件;利用通用荷载模型,将40年间的风暴环境数据转变成结构的荷载数据,即基底剪力或倾覆力矩;并计算得到风暴环境荷载的短期及长期分布,以及任意风暴下荷载的概率分布;根据结构可靠性模型,结合荷载的长期分布,研究基于结构暴露等级及失效概率的固定式平台结构强度储备比。根据计算,得到了不同暴露等级下中国南海平台的强度储备比,并与墨西哥湾及北海海域进行了比较,为新建平台提供设计参考。     

海洋平台阴极保护监测系统的研制及应用

介绍了自行研制的海洋平台阴极保护监测系统，它由双电极电位测量探头，牺牲阳极输出电流测量探头，信号传输电缆系统和微机数据采集系统组成，并结合近10a其在南海北部近海石油开发区的应用和运行状况，对阴极保护监测系统的性能，作用及意义进行了系统论述，以期为进一步的工作奠定基础。     

深水半潜式平台锚链倾角监测的自容式传感器的设计

深水半潜式平台系泊锚链的倾角变化是评价平台系泊状态与锚链受力的重要指标,是半潜式平台重要的监测内容。目前,深水锚链的测量主要是采用自容式的传感器,针对其水下长时间测量的应用特点,要求它的设计必须具有低功耗、高可靠性、大存储量、体积小、防水耐压等指标。根据我国南海流花平台的锚链监测需要,设计与制作了专用的水下自容式倾角传感器,并在实际应用中进行了检验。     

南海A平台导管架阴极保护监测结果讨论与分析

通过对南海A平台导管架阴极保护监测结果的分析,研究了该平台下水一年后导管架的阴极保护状态。结果表明,该平台下水后,导管架各节点电位及牺牲阳极电位均达到保护,阴极保护状态良好。阴极保护监测系统运行稳定,双电极探头未发现损坏,所得监测结果翔实可靠,对该海域新建平台导管架监测系统有着重要的借鉴价值。     

海床基自动监测平台技术的研究应用

介绍了海床基自动监测技术国内外进展，就海床基自动监测平台系统的关键技术进行了论述。海床基自动监测平台系统是携带众多海洋环境观测传感器在海底工作的、自容式综合测量装置。它可布设于河口、港湾或者近海海底，对悬浮泥沙参数、海洋动力参数、温、盐和水质进行长期、同步、自动测量；系统回收后，通过系统软件建立各种海洋动力条件下特别是大风浪条件下悬浮泥沙的运移规律；建立温、盐、水位、流速剖面和通量、水质的时空变化规律。将多个站点的监测数据进行综合处理建立起海洋水体交换生态环境的时空联系，为科学地管理、治理和利用海洋自然环境造福人们提供决策依据。     

基于北斗卫星导航系统的海洋环境监测系统

为提高我国海洋环境监测技术水平,保障海洋环境信息安全,文章基于我国自主研发的北斗卫星导航系统,设计海洋环境监测系统。研究结果表明:基于北斗卫星导航系统的海洋环境监测系统包括北斗海洋环境监测终端和海洋信息综合服务平台2个部分,具有实时定位、实时监测、数据处理、信息预警、电子围栏、数据总览和用户管理7项功能;终端集成微控制单元和传感器等模块,平台包括服务器等硬件和数据处理等软件;经实地部署和严格测试,系统功能和性能均达到设计要求,且安全、稳定、方便和实用。     

Introduction to the airborne marine surveillance platform and its application to water quality monitoring in China

China Marine Surveillance Force was equipped with modern aerial equipments for marine lawexecute with the advantage of functioning agilely at a large scale of surveillance coverage, providing powerful all-round safeguard, which is of benefit to the harmonious and sustainable development of coastal economy. Onboard the planes, three kinds of remote sensing sensors have been installed, including a marine airborne multi-spectrum scanner (MAMS), an optical-electronic platform, and an airborne hyper-spectral system AISA+. The specifications of remote sensing platforms were introduced briefly first, then examples of water quality monitoring by airborne remote sensing were presented, including the monitoring in coastal suspended material, oil-spill and abnormal warm water, etc.     

海洋生态在线监测技术研究进展

在人类活动和气候变化的双重压力下,当前我国各类生态灾害多发、典型生态系统普遍退化、海洋生物资源持续衰退,海洋生态安全形势不容乐观,海洋生态监测工作面临迫切需求。现有的传统监测技术和手段频率低、数据量小、趋势分析难,难以满足当前生态监测的需求。海洋生态在线监测技术具有实时性、连续性的特点,可以实现全时段、全天候、不间断地获取海洋环境监测数据,及时准确掌握环境质量的变化,具有传统监测手段无法比拟的优势。本文从综合性在线观监测系统、监测平台手段、在线监测传感器/分析仪器不同层次,深入分析了国内外生态在线监测技术发展现状,探讨了我国在海洋生态监测领域存在的问题,并提出了相应的发展建议,推进我国生态监测业务化工作的开展。     

海洋生态环境监测传感器的应用与发展

受人类活动的影响,海洋污染日益严重。我国海岸带、河口和海湾生态系统均受到了不同程度的破坏。海洋生态环境监测传感器的应用可实现实时海洋环境的监测和快速预警,对于预防海洋灾害、调节海洋经济发展与环境之间的矛盾有重要意义。文中归纳了海洋生态环境类传感器所应用的分析检测技术,总结了目前所研发的各类海洋生态环境传感器,预测了传感器的发展趋势,并对我国未来传感器的研究工作提出了建议。     

舱体式防渔拖海床基的研制和应用

介绍了一种新型舱体式防渔拖海床基,可布放在200m以浅海域进行长期、定点、连续、综合观测。该型海床基由坐底平台、浮体仪器舱和释放器等配件组成,可以搭载多种观测传感器进行多学科综合观测。同时,针对该型海床基设计了安全有效的布放回收方法。通过实际海上应用,结果表明舱体式防渔拖海床基具有长时间自动观测、隐蔽性好及有效防渔拖等优点,可实现对海洋环境的长期综合观测。     

Structural monitoring of offshore platforms using impulse and relaxation response

Monitoring offshore platforms, long span bridges, high rise buildings, TV towers and other similar structures is essential for ensuring their safety in service. Continuous monitoring assumes even greater significance in the case of offshore platforms, which are highly susceptible to damage due to the corrosive environment and the continuous action of waves. Also, since a major part of the structure is under water and covered by marine growth, even a trained diver cannot easily detect damage in the structure. In the present work, vibration criterion is adopted for structural monitoring of jacket platforms. Artificial excitation of these structures is not always practicable and ambient excitation due to wind and waves may not be sufficient for collecting the required vibration data. Alternate methods can be adopted for the same purpose, for example, the application of an impact or a sudden relaxation of an applied force for exciting the structure. For jacket platforms, impact can be applied by gently pushing the structure at the fender while relaxation can be accomplished by pulling the structure and then suddenly releasing it using a tug or a supply vessel in both cases. The present study is an experimental investigation on a laboratory model of a jacket platform, for exploring the feasibility of adapting vibration responses due to impulse and relaxation, for structural monitoring. Effects of damage in six members of the platform as well as changes in deck masses were studied. A finite element model of the structure was used to analyze all the cases for comparison of the results as well as system identification. A data acquisition and analysis procedure for obtaining the response signatures of the platform due to the impulse and relaxation procedure was also developed for possible adoption in on-line monitoring of offshore platforms. From the study, it has been concluded that both impulse and relaxation responses are useful tools for monitoring offshore jacket platforms. The present work forms the basis for the development of an automated, on-line monitoring system for offshore platforms, using neural networks.