廊安装式可变磁阻测量技术钢筋束张力监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种浮式平台系泊且涉及一种改进的配置有廊安装式可变磁阻测量技术传感器的平台安装式钢筋束张力监测系统。此系统的所述可变磁阻测量技术传感器经优化以用于廊安装。所述廊安装式钢筋束张力监测系统也可配置成使得所述廊安装式优化可变磁阻测量技术传感器是能够更换的。可更换传感器以延长钢筋束张力监测系统的期望使用寿命，或在传感器发生故障的情况下更换传感器。多个可变磁阻测量技术传感器可配置成在各个角处或在钢筋束张力监测可用于浮式平台的其它位置处的传感器包中。

Gallery-mounted Variable Magnetoresistance Measurement Technology Tension Monitoring System of Reinforcement Beam

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】廊安装式可变磁阻测量技术钢筋束张力监测系统
本专利技术涉及一种浮式平台廊安装式钢筋束张力监测系统。
技术介绍
张力腿平台或“TLP”已在石油和天然气的海上生产中使用一段时间。张力腿平台通常由平台的每个角处的钢筋束组系泊。给定平台的寿命可能在20年到50+年之间的任何时间，且因此需要将系统放置在适当位置以检测平台的钢筋束张力，从而确保平台可以继续可靠且安全的操作。随着时间的推移，几种不同的钢筋束张力监测配置已成为海上TLP的首选解决方案。每种配置都涉及负载测量单元和传感器的使用。一种配置使用内嵌传感器，而另一种配置使用廊安装式传感器。内嵌系统类型通常安装为钢筋束链的一部分，而廊安装式系统类型不是钢筋束的一部分，而是代替地预安装为钢筋束顶部连接设备的一部分。内嵌钢筋束张力监测系统(“TTMS”)通常将配置成采用由钢筋束管或锻造管件的相对较长区段组成的负载测量单元，且连接在内嵌靠近钢筋束主体顶部处。在内嵌系统可变磁阻测量技术(“VRMT”)传感器的已知配置中，所述传感器可配置且安装在面对的凸缘上，所述面对的凸缘附接到内嵌系统的负载测量区段外。相比于内嵌系统，廊安装式钢筋束张力监测系统(“TTMS”)通常配置有三个或多于三个压缩类型测力计，其布置成围绕钢筋束顶部连接器组合件(“TCA”)中的开口且介于定位在顶部连接器柔性元件上方或下方的轴承板之间。随着时间推移，变得显而易见的是，配置于内嵌钢筋束张力监测系统上的可变磁阻测量技术传感器明显比通常配置在廊安装式钢筋束张力监测系统中的测力传感器更可靠。内嵌系统的初始成本远远超过廊安装式系统的初始成本。然而，传统廊安装式系统不能提供超过五到十年的使用寿命，且维护廊安装式系统需要巨大的额外成本，这是因为必须移除受维护钢筋束的张力。因此，期望在廊安装式系统中配置更可靠的可变磁阻测量技术传感器。此种设置的一个问题是传统可变磁阻测量技术传感器不具有充分的位移灵敏度，不能用作廊安装式系统的一部分。由于钢筋束廊与钢筋束顶部连接器组合件之间的可用空间有限，因此还存在空间方面的考虑因素。传统可变磁阻测量技术传感器还不拟合典型廊安装式系统要求的空间轮廓。关于可变磁阻测量技术传感器，若干现有技术文档公开了内嵌VRMT传感器设计，这些文档包含第7,493,827号、第6,752,039号和第6,422,089号美国专利；以及第10/848,525号美国专利申请。若干现有技术文档中还公开了机械放大器系统和方法，这些文档包含第6,880,408号美国专利、第60/375,789号美国专利申请以及第PCT/US03/12869号PCT申请。现有技术文档中还公开了负载监测系统和方法，这些文档包含第6,748,809号美国专利、第10/848,600号和第11/152,303号美国专利申请以及第PCT/US03/15974号PCT申请。关于VRMT传感器设计，现有技术第7,493,827号美国专利描述了VRMT传感器，作为使用支撑件管中含有的相对磁芯的传感器，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。磁芯中的每一个附接到支撑管的相对端。因此，当支撑管沿着管轴延伸时，垂直于管轴的支撑管的端部分离。形成磁路，其具有由磁芯之间的间隙大小限定的电感。因此，当附接到管端的磁芯分离时，磁芯之间的间隙大小增大。因此，当更改电感时，可确定已发生延伸的量。已知支撑管材料的弹性特性，可以计算出施加到支撑管的力的量。类似地，支撑管的收缩导致指示应力减少的量的电感改变。替代地，支撑管相对于其安装在其上的结构可具有极小刚度，使得没有负载穿过支撑管，且其仅位移与附接点之间的区中的结构位移相同的量。在已知负载下测试组合以提供校准。第7,493,827号美国专利继续指出，磁芯中的一个通常优选地以C形配置，且借助于托架附接到端板。端板可以是管端中的一个，或又附接到支撑管的另一板。C形优选用于磁芯中的一个，使得绕组可放置在C形芯的端部处。另一磁芯优选地是I形，且借助于第二托架附接到第二端板。与第一端板类似，第二端板可以是另一管端，或又附接到支撑管的另一板。因此，在含有传感器的支撑管内形成腔。优选地，含有传感器的腔以阻止水或其它破坏剂进入腔并损坏传感器或其布线的方式密封。腔也可填充有低硬度弹性体灌封材料、硅油或用于保护组件免受例如水等环境试剂的影响的任何其它适合的材料。可根据传感器的预期环境暴露来选择弹性体灌封材料。举例来说，在某些应用中，如果在高海拔或空间处使用传感器，则低排气材料可能是适当的，而如果在海平面以下例如水下或地下使用传感器，则低压缩材料可能更好。连续对VRMT传感器的描述，第7,493,827号美国专利还描述了激励线圈卷绕在磁芯中的一个上的磁极周围，并针对电感提供电连接，所述电感的值可随间隙的宽度以及支撑管的轴向失真变化而变。在优选实施例中，存在两个激励线圈，各自围绕C形芯的分离端。此布置使由于边缘效应引起的响应的非线性最小化。两个线圈的电线扭转并附接到将其连接到外部电路的电缆线。因此，当受外部AC电压激励时，C芯、I芯和C芯与I芯之间的间隙形成磁路的元件。此元件的磁阻由间隙决定，这是因为C芯和I芯由具有极小磁阻的高磁导率磁性材料构成。传感器电感与谐振电感-电容(LC)电路中的固定、预先确定的电容耦合。LC电路的谐振频率是C形芯与I形芯之间的间隙的函数。因此，间隙尺寸的改变导致振荡频率的改变频率。由于传感器中的唯一可变组件是激励线圈的数量，因此传感器不受漂移影响。最后，当描述内嵌传感器配置中使用的VRMT传感器时，第7,493,827号美国专利指出，为了测量例如系泊海上平台的链条等静态装置上的负载，支撑管固定地附接到传感器连杆的表面，且传感器连杆作为链条中的连杆放置。可使用螺栓，通过焊接或任何其它合适的附接方式将支撑管附接到传感器连杆的表面。为了使传感器测量传感器连杆上的负载，优选的是传感器管材料和传感器连杆材料是兼容的，更优选地是相同材料或具有相同或类似热膨胀系数的材料。在优选实施例中，支撑管和传感器连杆是钢制的。当用于海上应用时，优选的是对支撑管和传感器连杆施加保护涂层。机械放大器也已经与VRMT传感器结合使用，其中一种此类放大器配置在现有技术第6,880,408号美国专利中已进行描述，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。此种放大器被描述为通常通过将位移乘以承载构件的刚度来放大给定负载，以便获得可靠的位移测量。测量精确度占满量程负载的百分比取决于装置可以解决的最小位移与满载下的位移之比。在此专利中，机械放大器的实施例被描述为包括：第一放大器安装垫和第二放大器安装垫，第一放大器安装垫和第二放大器安装垫中的至少一个连接到承载构件；第一传感器安装垫和第二传感器安装垫，其经由柔性连接构件连接到第一放大器安装垫和第二放大器安装垫；以及传感器，其连接到第一传感器安装垫和第二传感器安装垫。关于廊安装式系统的传统设计，压缩测力计已用于此类系统中，且如所配置，它们具有所需的灵敏度以在钢筋束廊与钢筋束顶部连接器组合件之间的有限可用空间中工作。通常配置在廊安装式系统中的压缩测力计的一个主要缺点是在仅仅几年的服务之后，它们开始提供不可靠的测量信号。这对于可能具有20年到50年的使用寿命的浮式平台是不利的，因为这意味着压缩测力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种廊安装式钢筋束张力监测设备，其包括：一对基本上平行的安装凸缘，其分离轴向距离；多个可变磁阻测量技术传感器，其位于所述一对基本上平行的安装凸缘之间且配置成测量所述安装凸缘之间的所述轴向距离的改变；以及一个或多个圆柱形压缩单元，其位于所述安装凸缘之间且支撑所述安装凸缘。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.13 US 62/433,4941.一种廊安装式钢筋束张力监测设备，其包括：一对基本上平行的安装凸缘，其分离轴向距离；多个可变磁阻测量技术传感器，其位于所述一对基本上平行的安装凸缘之间且配置成测量所述安装凸缘之间的所述轴向距离的改变；以及一个或多个圆柱形压缩单元，其位于所述安装凸缘之间且支撑所述安装凸缘。2.根据权利要求1所述的廊安装式钢筋束张力监测设备，其中所述多个可变磁阻测量技术传感器中的每一个安装于所述一对基本上平行的安装凸缘之间的机械应变放大器中。3.根据权利要求2所述的廊安装式钢筋束张力监测设备，其中所述一对基本上平行的安装凸缘包括凹口，其中每个机械应变放大器接合至少一个凹口。4.根据权利要求1所述的廊安装式钢筋束张力监测设备，其进一步包括保护罩，所述保护罩包围所述多个可变磁阻测量技术传感器。5.根据权利要求4所述的廊安装式钢筋束张力监测设备，其中所述保护罩包括橡胶。6.根据权利要求4所述的廊安装式钢筋束张力监测设备，其中由所述一对基本上平行的安装凸缘、所述保护罩和所述一个或多个圆柱形压缩单元包围的体积填充有非导电流体。7.根据权利要求6所述的廊安装式钢筋束张力监...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·百雷斯，M·E·霍根，J·M·奥尼尔，D·J·泰伊，
申请(专利权)人：石油国家工业公司，
类型：发明
国别省市：美国,US