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一种海底裸置管道振荡位移监测装置制造方法及图纸

技术编号:20617617 阅读:21 留言:0更新日期:2019-03-20 12:36
本发明专利技术提供了一种海底裸置管道振荡位移的监测装置,在极端海况下,当海底管道出现水平振荡和垂直振荡,在布设水平振荡系统的地方,管道带动固定连接的测量杆水平振荡,此时测量杆端部和支架之间的电阻发生变化,利用电阻的变化量换算出测量杆的水平位移量,不断发生变化的电阻信号经数据采集仪采集后,保存记录到记录仪里;在布设垂直振荡系统的地方,管道带动测量杆出现垂直振荡,同样测量杆端部和支架之间的电阻发生变化,电阻采集后保存记录;经过一段时间后,将密封舱整体从海底取出,更换电源,读取记录仪里的电阻数值,进一步换算出管道的振荡位移。上述的监测装置,具有结构简单、方便实施和精度较高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种海底裸置管道振荡位移监测装置
本专利技术涉及海洋工程
,具体是指一种用于实时测量海底裸置管道振荡位移的装置。
技术介绍
近些年来,海洋油气工程越来越多,开采的油气资源大都通过海底管道输送到陆地上,因此海底管道的正常工作是深海油气资源开采的重要保障。海底管道的埋设一般有裸置、部分裸置和完全埋入三种方式,裸置管道铺设较为简单、费用较低,缺点是容易受到波流等水动力作用,以及船锚的拖拽影响,后两者相对更安全,但铺设费用也相对较高。裸置管道在极端海况,如强台风和风暴潮天气作用下,海床表面的水动力作用加强,管道周边受到较强的水流力,容易发生水平振荡;管道底部局部土体被掏空时,管底产生水流力,此时管道还会发生上下振荡;当管道振荡周期与管道自振周期相同时,管道发生共振,对管道安全极为不利。而管道的振荡位移能够衡量振荡程度的大小,这种位移包括水平位移和垂直位移两种。对其位移量大小进行现场实测是最为可靠的手段,但极端海况下,潜水员下潜至管道附近进行实测难以实施,因此采用其它手段进行间接测量才具有可行性。迄今为止,尚未见到有关海底管道振荡位移测量的装置,有鉴于此,本专利技术提出一种用于监测海底裸置管道振荡位移的装置,具有结构简单、实施方便和结果可靠的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种海底裸置管道振荡位移的监测装置,具有结构简单、方便实施和精度较高的优点。为实现上述目的,本专利技术的技术方案是:一种海底裸置管道振荡位移的监测装置,包括两套子系统,每一套子系统分别包括:支架、铁环、测量杆、电极片、导线、数据采集仪、记录仪、电源和密封舱;其中,支架打入到海床土体内部;铁环焊接在支架上,用以穿过测量杆;测量杆包括高强塑料棒和外部缠绕的电阻丝;电极片有两片,焊接在铁环相对两侧的内部,呈弧形,测量杆穿过铁环时,电极片与测量杆得电阻丝紧密接触;导线连接支架、测量杆、数据采集仪、记录仪和电源;数据采集仪为测量电阻的仪器,设置一定的采集频率;记录仪记录到数据采集仪采集的电阻信号,并存储在记录仪内部;电源为数据采集仪、记录仪提供电能;密封舱由高强塑料制成,将数据采集仪、记录仪和电源密闭在内,隔绝水体。所述两套子系统相隔一定距离安装在海床上,分别测量海底管道的水平振荡位移和垂直振荡位移,其中水平振荡位移系统的支架为两根竖直钢管,其顶部焊接有所述铁环,分别布设在海底管道的两侧一定距离处,测量杆为水平状态,测量杆固定连接在海底管道的顶部,测量杆的两端分别伸出支架的两侧,测量杆与海底管道的轴线相互垂直;铁环的中心与测量杆的中心在同一高度上;垂直振荡位移系统的支架成“门”形,跨过海底管道,支架上部的横杆中部固定连接有铁环,测量杆竖直固定在海底管道的顶部,并从横杆中部的铁环内竖直穿过;测量杆的中间位置位于铁环处。在一较佳实施例中:所述支架由钢管制成,直径50mm~100mm,支架打入到海床土体内部0.6~1.0m。在一较佳实施例中:所述电极片为铜片。在一较佳实施例中:所述水平振荡位移系统中的两根钢管,其与海底管道之间的距离为1~2m。在一较佳实施例中:所述水平振荡位移系统中,测量杆的两端伸出支架的长度均为1m相较于现有技术,本专利技术的技术方案具备以下有益效果:本专利技术提供了一种海底裸置管道振荡位移的监测装置,在极端海况下,当海底管道出现水平振荡和垂直振荡,在布设水平振荡系统的地方,管道带动固定连接的测量杆水平振荡,此时测量杆端部和支架之间的电阻发生变化,利用电阻的变化量换算出测量杆的水平位移量,不断发生变化的电阻信号经数据采集仪采集后,保存记录到记录仪里;在布设垂直振荡系统的地方,管道带动测量杆出现垂直振荡,同样测量杆端部和支架之间的电阻发生变化,电阻采集后保存记录;经过一段时间后,将密封舱整体从海底取出,更换电源,读取记录仪里的电阻数值,进一步换算出管道的振荡位移。上述的监测装置,具有结构简单、方便实施和精度较高的优点。附图说明图1为本专利技术优选实施例的水平振荡系统示意图;图2为本专利技术优选实施例的垂直振荡系统示意图;图中:支架1、铁环2、测量杆3、电极片4、导线5、数据采集仪6、记录仪7、电源8、密封舱9、管道10。具体实施方式下文结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。参考图1和2,一种海底裸置管道振荡位移的监测装置,包括两套子系统,每一套子系统分别包括支架1、铁环2、测量杆3、电极片4、导线5、数据采集仪6、记录仪7、电源8和密封舱9,其中,支架1由钢管制成,直径50mm~100mm,支架1打入到海床土体内部0.6~1.0m;铁环2焊接在支架1上,用以穿过测量杆3;测量杆3包括高强塑料棒和外部缠绕的电阻丝;电极片4为铜片,有两片,焊接在铁环2相对两侧的内部,呈弧形,测量杆3穿过铁环2时,能够与测量杆3紧密接触;导线5为普通电线制成,外侧包裹有绝缘膜,连接支架1、测量杆3、数据采集仪6、记录仪7和电源8;数据采集仪6为能够测量电阻的仪器,设置一定的采集频率,如1s采集一个信号;记录仪7能够记录到数据采集仪6采集的电阻信号,并存储在内部;电源8为数据采集仪6、记录仪7提供电能;密封舱9由高强塑料制成,将数据采集仪6、记录仪7和电源8密闭在内,隔绝水体。所述两套子系统,相隔一定距离安装在海床上,分别测量海底管道的水平振荡位移和垂直振荡位移。其中水平振荡位移系统的支架1为竖直钢管,顶部焊接有铁环2,有两根,分别布设在海底管道的两侧一定距离处,每侧距离控制在1~2m,测量杆3为水平状态,测量杆3固定连接在海底管道的顶部,测量杆3伸出支架1两侧的长度均为1.0m左右,测量杆3与海底管道的轴线相互垂直,支架1打入到海床内,使得铁环2的中心与测量杆3的中心在同一高程上;垂直振荡位移系统的支架1成“门”形,跨过海底管道,打入到海床一定深度处,支架1上部的横杆中部固定连接有铁环2,测量杆3竖直固定在海底管道的顶部,其长度约为2.0m,并从横杆中部的铁环2内竖直穿过,支架1打入海床后,测量杆3的中间位置约位于铁环2处。本专利技术的工作原理是,在极端海况下,当海底管道出现水平振荡和垂直振荡,在布设水平振荡系统的地方,管道带动固定连接的测量杆3水平振荡,此时测量杆3端部和支架1之间的电阻发生变化,利用电阻的变化量换算出测量杆3的水平位移量,不断发生变化的电阻信号经数据采集仪6采集后,保存记录到记录仪7里;在布设垂直振荡系统的地方,管道带动测量杆3出现垂直振荡,同样测量杆3端部和支架1之间的电阻发生变化,电阻采集后保存记录;经过一段时间后,将密封舱9整体从海底取出,更换电源8,读取记录仪7里的电阻数值,进一步换算出管道的振荡位移。以上仅为本专利技术的优选实施例,但本专利技术的范围不限于此,本领域的技术人员可以容易地想到本专利技术所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本专利技术的范围内。因此,本专利技术的保护范围应由权利要求的范围确定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底裸置管道振荡位移的监测装置,其特征在于包括两套子系统,每一套子系统分别包括:支架、铁环、测量杆、电极片、导线、数据采集仪、记录仪、电源和密封舱;其中,支架打入到海床土体内部;铁环焊接在支架上,用以穿过测量杆;测量杆包括高强塑料棒和外部缠绕的电阻丝;电极片有两片,焊接在铁环相对两侧的内部,呈弧形,测量杆穿过铁环时,电极片与测量杆得电阻丝紧密接触;导线连接支架、测量杆、数据采集仪、记录仪和电源;数据采集仪为测量电阻的仪器,设置一定的采集频率;记录仪记录到数据采集仪采集的电阻信号,并存储在记录仪内部;电源为数据采集仪、记录仪提供电能;密封舱由高强塑料制成,将数据采集仪、记录仪和电源密闭在内,隔绝水体。所述两套子系统相隔一定距离安装在海床上,分别测量海底管道的水平振荡位移和垂直振荡位移,其中水平振荡位移系统的支架为两根竖直钢管,其顶部焊接有所述铁环,分别布设在海底管道的两侧一定距离处,测量杆为水平状态,测量杆固定连接在海底管道的顶部,测量杆的两端分别伸出支架的两侧,测量杆与海底管道的轴线相互垂直;铁环的中心与测量杆的中心在同一高度上;垂直振荡位移系统的支架成“门”形,跨过海底管道,支架上部的横杆中部固定连接有铁环,测量杆竖直固定在海底管道的顶部,并从横杆中部的铁环内竖直穿过;测量杆的中间位置位于铁环处。...

【技术特征摘要】
1.一种海底裸置管道振荡位移的监测装置,其特征在于包括两套子系统,每一套子系统分别包括:支架、铁环、测量杆、电极片、导线、数据采集仪、记录仪、电源和密封舱;其中,支架打入到海床土体内部;铁环焊接在支架上,用以穿过测量杆;测量杆包括高强塑料棒和外部缠绕的电阻丝;电极片有两片,焊接在铁环相对两侧的内部,呈弧形,测量杆穿过铁环时,电极片与测量杆得电阻丝紧密接触;导线连接支架、测量杆、数据采集仪、记录仪和电源;数据采集仪为测量电阻的仪器,设置一定的采集频率;记录仪记录到数据采集仪采集的电阻信号,并存储在记录仪内部;电源为数据采集仪、记录仪提供电能;密封舱由高强塑料制成,将数据采集仪、记录仪和电源密闭在内,隔绝水体。所述两套子系统相隔一定距离安装在海床上,分别测量海底管道的水平振荡位移和垂直振荡位移,其中水平振荡位移系统的支架为两根竖直钢管,其顶部焊接有所述铁环,分别布设在海底管道的两侧一定距离处,测量杆为水平状态,测量...

【专利技术属性】
技术研发人员:常方强
申请(专利权)人:华侨大学
类型:发明
国别省市:福建,35

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