The invention relates to a device and a method for adjusting the structural parameters of a vertical tube system to avoid vortex induced resonance. The support system includes upper support ring, at the lower end of the support ring and eight support rods and the transmission system is composed of eight small motors, eight screws and eight blocks, the displacement sensor is installed on the outer wall of the riser, riser vibration displacement monitoring. When the riser vibration displacement to rise sharply, start small motor, drive screw rotation, the slider and the screw on the screw moves relatively, then drives a screw rod and a supporting rod to rotate, so that a triangular structure between the screw and the supporting rod and the vertical tube shape changed, thus changing the stiffness, damping and the natural frequency of the riser system, avoid vortex induced resonance, the amplitude decreased sharply.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋立管涡激振动抑制
,具体涉及一种调节立管系统结构参数避开涡激共振的装置及方法。
技术介绍
海洋立管是海洋矿藏资源开采的关键部位,承担着将海底矿物、油气资源安全输送至液面设施的重要任务,常被视为海洋矿藏资源开发的生命通道。然而,其服役于恶劣的海洋波、流环境,在海水绕流的作用下,不可避免地发生着涡激振动。尤其当立管振动频率与固有频率相近时,会引发共振,加速立管系统疲劳损伤。一旦立管疲劳失效,不仅会带来巨大的经济损失和人员伤亡,还会对局部海洋生态环境造成不可逆转的破坏。因此,抑制涡激振动,避开涡激共振是海洋立管安全服役的前提。目前,国内外众多学者研究提出了若干涡激振动抑制装置,包括主动控制类和被动控制类。被动控制装置主要通过改变表面形状,抑制旋涡的强度;主动控制则额外施加外部能量,改变边界层脱落点和旋涡能量。尽管这些主动控制和被动控制装置可以在一定的流速范围内实现振动的抑制,但不能完全避开涡激共振,而且不能快速调节以应急干预。起下立管必然造成巨大的经济损失和延长作业周期。因此,不用立管应急脱离,使其在正常作业状态下即可以通过简单调节避开共振,则具有十分重大的经济和社会价值。
技术实现思路
为解决
技术介绍
存在的不足,本专利技术提供一种简便有效、及时控制的调节立管系统结构参数避开涡激共振的装置及方法。一种调节立管系统结构参数避开涡激共振的装置由支撑系统、传动系统和位移传感器组成。支撑系统包括上端支撑环、下端支撑环和八根支撑杆,上端支撑环由对称的两个半圆环形构件组成,通过螺栓连接卡抱固定于立管外壁,上端支撑环的下表面沿周向均匀布设有八个铰支座,用 ...
【技术保护点】
一种调节立管系统结构参数避开涡激共振的装置,其特征在于:由支撑系统、传动系统和位移传感器(9)组成;支撑系统包括上端支撑环(2)、下端支撑环(5)和八根支撑杆(3),上端支撑环(2)由对称的两个半圆环形构件组成,通过螺栓连接卡抱固定于立管(1)外壁,上端支撑环(2)的下表面沿周向均匀布设有八个铰支座,用于与支撑杆(3)的上端铰接;下端支撑环(5)也由对称的两个半圆环形构件组成,通过螺栓连接卡抱固定于立管(1)外壁,下端支撑环(5)的上表面沿周向均匀布设八个凹槽,每个凹槽两侧分别固定一个半圆形固定支座(6),用于固定小型电机(7);支撑杆(3)为一实心直杆,两端设有与铰支座连接的圆孔,一端与上端支撑环(2)下表面的铰支座通过销钉连接,另一端与螺杆(4)上的滑块(8)铰支座通过销钉连接;传动系统由八个小型电机(7)、八根螺杆(4)和八个滑块(8)组成;小型电机(7)转动轴沿下端支撑环(5)的径向向外布置于下端支撑环(5)的凹槽中,与小型电机(7)转动轴垂直的小型电机(7)两侧壁上设有旋转轴,旋转轴安装限位于凹槽侧壁与固定支座(6)间,使小型电机(7)可以绕旋转轴自由旋转;螺杆(4)表面加工 ...
【技术特征摘要】
1.一种调节立管系统结构参数避开涡激共振的装置,其特征在于:由支撑系统、传动系统和位移传感器(9)组成;支撑系统包括上端支撑环(2)、下端支撑环(5)和八根支撑杆(3),上端支撑环(2)由对称的两个半圆环形构件组成,通过螺栓连接卡抱固定于立管(1)外壁,上端支撑环(2)的下表面沿周向均匀布设有八个铰支座,用于与支撑杆(3)的上端铰接;下端支撑环(5)也由对称的两个半圆环形构件组成,通过螺栓连接卡抱固定于立管(1)外壁,下端支撑环(5)的上表面沿周向均匀布设八个凹槽,每个凹槽两侧分别固定一个半圆形固定支座(6),用于固定小型电机(7);支撑杆(3)为一实心直杆,两端设有与铰支座连接的圆孔,一端与上端支撑环(2)下表面的铰支座通过销钉连接,另一端与螺杆(4)上的滑块(8)铰支座通过销钉连接;传动系统由八个小型电机(7)、八根螺杆(4)和八个滑块(8)组成;小型电机(7)转动轴沿下端支撑环(5)的径向向外布置于下端支撑环(5)的凹槽中,与小型电机(7)转动轴垂直的小型电机(7)两侧壁上设有旋转轴,旋转轴安装限位于凹槽侧壁与固定支座(6)间,使小型电机(7)可以绕旋转轴自由旋转;螺杆(4)表面加工有公螺纹的直杆,其一端与小型电机(7)的转动轴通过平键连接,可在小型电机(7)驱动下转动,螺杆(4)另一端设有端部限位帽;滑块(8)为圆环状结构,其内...
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