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助力智慧海洋建设 结构物监测系统有望解决难题

浏览: 作者: 来源: 时间:2021-02-22 分类:
海洋平台结构物是在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物,石油开发的重大基础性设施,具有非常重要的作用。 但是因为海洋平台结构物所处的环境十分复杂,不但要承受海风、海浪、潮汐、地震等带来的多重风险,还要面临环境腐蚀、海生物附着、材料老化、构件缺陷、机械损伤等多种

    海洋平台结构物是在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物,石油开发的重大基础性设施,具有非常重要的作用。

    但是因为海洋平台结构物所处的环境十分复杂,不但要承受海风、海浪、潮汐、地震等带来的多重风险,还要面临环境腐蚀、海生物附着、材料老化、构件缺陷、机械损伤等多种复杂情况,诸多不利因素累积起来,极有可能导致海洋平台结构抵抗力衰减。

    海洋平台结构物一旦遭到破坏,将影响平台的整体稳定性。这不仅会造成环境污染和重大的经济损失,还可能造成人员伤亡和其他严重的社会影响。2001年,当时世界上最大的半浮动式海上油井平台,巴西P-36号平台沉入大西洋底。该平台耗资3.6亿美元,仅事故造成的油井停产就使巴西每天损失300多万美元,该平台的沉没不仅给巴西造成了巨大的经济损失,还带来了环境污染问题。

    所以为了减少因为海洋平台结构物损坏带来的损失,必须加强对海洋平台结构物的监测,并及时进行修复工作。

    目前,检测海洋平台结构物有水下探摸、机器人检测等众多方式,通过这些方式能发现平台结构是否发生损伤及发生损伤的位置,却不能预测平台在此状态下能继续服役的时间。渤海油田“十三五”国家重大海洋工程示范课题结构物安全健康监测课题,正在尝试从根本上解决这一问题。

    结构安全健康监测技术是对结构物进行实时、无损和全面的损伤评估技术。它是利用实测的结构物动力响应信号,提取结构本身的参数或与结构本身参数相关的指标,并由此推断结构损伤情况,涉及到传感器技术、结构动力学、信号处理技术、概率统计、神经网络等领域。

    2016年8月25日,美国海军研究实验室的研究人员演示了新型光纤传感技术,可适用于结构健康监测系统。这种技术可以使声学发射,温度和应变等关键结构参数进行自主监控,收集的信息可以用于监测裂纹,以便及时修复。

    而渤海油田进行的课题是拟建立一套主动监测系统,实时获取平台上大型转动设备的运行状态及关键杆件的应力应变状态等参数,通过解析不同测点数据之间的相关性和随结构损伤变化的规律,准确评估结构物的疲劳损伤程度和剩余寿命,从而对平台的在役状态进行评估。

    在课题完成后,将为科学评估海洋平台在役状态、准确预测平台剩余寿命提供技术支持,也为提高海洋平台的安全可靠性、提升平台利用效率提供技术保障。

    我国目前正在致力于拓展蓝色经济空间,壮大海洋经济,科学开发海洋资源,维护我国海洋权益,建设海洋强国,此项课题研究成果有利于“智慧海洋”的建设。