一种海上浮式风机平台安全综合监测系统技术方案

本发明专利技术属于平台安全监测技术领域，具体涉及一种海上浮式风机平台安全综合监测系统。本发明专利技术包括应力应变监测子系统、振动监测子系统、运动响应监测子系统、腐蚀监测子系统、气隙监测子系统、数据交换仪、电源模块。本发明专利技术将多种浮式风电平台的监测子系统集成到同一个监测系统中，可以实现对浮式风电平台应力应变、平台整体和局部振动、平台运动响应、腐蚀以及气隙的综合监测。结合基于监测数据建立的数据库以及计算模型可以比较分析浮式风机结构相关技术指标，为平台结构安全、疲劳损伤、结构强度等评估提供强有力的数据支撑。度等评估提供强有力的数据支撑。度等评估提供强有力的数据支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种海上浮式风机平台安全综合监测系统


[0001]本专利技术属于平台安全监测
，具体涉及一种海上浮式风机平台安全综合监测系统。

技术介绍

[0002]海上浮式风机平台为海上结构物，是一种新颖的发电装置。由于其特殊的工作环境，浮式风机平台在长期服役过程中，不断遭受风浪流等多种环境载荷作用，同时承受环境腐蚀、海生物附着、构件缺陷、材料缺陷等诸多不利因素影响，其结构强度和刚度会逐步衰减。浮式风机平台结构的失效破坏不仅会造成直接的重大经济损失和人员伤亡，还可能造成严重的环境污染和社会政治影响。因此，提高浮式风机平台及设备的可靠性，确保海洋作业安全的问题十分重要，浮式风机平台结构安全监测以及可靠性的评估已成为十分重要课题。
[0003]通过应力应变监测可反映平台的实际工作应力水平，从而对平台设计模型和相应规范做出客观的评估，可以结合力学分析对结构损伤的可能部位和程度进行诊断，做出对平台整体的安全评估。平台自身的振动特性会影响整个浮式风电装备运行状态，从而影响发电量和安全性。运动响应是平台设计和机组安全保障中的重要参数。同时，平台低频运动是正确估计系泊系统恢复力和动态电缆设计关键因素。腐蚀会严重影响钢结构材料的力学性能，降低结构强度，引发安全事故。平台气隙性能的好坏关系着平台结构及平台人员的安全，在结构设计中具有重要的意义，同时气隙的设计与平台建造难度和成本直接相关。因此急需一种用于海上浮式风机平台安全综合监测的系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种海上浮式风机平台安全综合监测系统。
[0005]一种海上浮式风机平台安全综合监测系统，包括应力应变监测子系统、振动监测子系统、运动响应监测子系统、腐蚀监测子系统、气隙监测子系统、数据交换仪、电源模块；
[0006]所述应力应变监测子系统包括光纤光栅应变传感器、温度补偿传感器；所述光纤光栅应变传感器和温度补偿传感器布置在海上浮式风机平台的应力应变监测位置，海上浮式风机平台的应力应变监测位置通过对模型分析选择高应力区域及疲劳强度关注位置；所述光纤光栅应变传感器与温度补偿传感器将采集数据经解调仪传输到数据交换仪；
[0007]所述振动监测子系统包括耐压水密壳、加速度传感器、信号采集控制电路；所述加速度传感器与信号采集控制电路一起布置于海上浮式风机平台的塔筒振动测点位置，海上浮式风机平台的塔筒振动测点位置据对海上浮式风机平台的模态分析确定；所述加速度传感器用于采集加速度信号；所述信号采集控制电路中的输出信号调理器主要实现信号放大和抗混叠滤波功能，A/D转换器和主控芯片负责信号的采集、处理和交换；所述耐压水密壳布置于加速度传感器与信号采集控制电路外侧，用于保护整个终端在水下或潮湿位置能正常工作；所述信号采集控制电路通过水密插件、水密电缆直接与数据交换仪连接；
[0008]所述运动响应监测子系统包括天线、GNSS、IMU；所述GNSS和IMU安装在海上浮式风机平台的塔架底部；所述天线布置在海上浮式风机平台的立柱甲板上；所述GNSS通过天线利用星站差分得到高精度RTK信息，并传输给IMU，IMU解算之后输出海上浮式风电平台的运动监测信息，包括海上浮式风机平台的加速度、角速度和GPS信息，IMU将海上浮式风电平台的运动监测信息传输至数据交换仪；
[0009]所述腐蚀监测子系统包括腐蚀传感器和腐蚀电位采集仪；所述腐蚀传感器安装在海上浮式风机平台的腐蚀监测点位置，包括海上浮式风机平台的飞溅区、风机底部立柱飞溅区、浮箱飞溅区；所述腐蚀电位采集仪通过腐蚀传感器的电位差变化监测钢板腐蚀速率，并将数据传输至数据交换仪；
[0010]所述气隙监测子系统包括摄像仪和视频采集仪；所述摄像仪和视频采集仪之间采用SPI连接，视频采集仪与数据交换仪之间通过网线连接；所述摄像仪安装在为海上浮式风机平台的上横撑底部，选择主波浪方向的迎浪方向布置；
[0011]所述电源模块用于为整个海上浮式风机平台安全综合监测系统供电；所述数据交换仪通过海底光纤可以将数据传回陆地服务器。
[0012]进一步地，所述解调仪、腐蚀电位采集仪、视频采集仪、数据交换仪、均设计有相应的专用监测系统机柜安装保护。
[0013]进一步地，所述海上浮式风机平台的应力应变监测位置包括水平横撑与立柱连接处、立柱下浮体与压载水舱角隅连接处、甲板锚链止链器处、塔筒底部与立柱连接处。
[0014]进一步地，所述光纤光栅应变传感器与温度补偿传感器采用不锈钢作为封装材料，安装方式为电流焊接。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016]本专利技术将多种浮式风电平台的监测子系统集成到同一个监测系统中，可以实现对浮式风电平台应力应变、平台整体和局部振动、平台运动响应、腐蚀以及气隙的综合监测。结合基于监测数据建立的数据库以及计算模型可以比较分析浮式风机结构相关技术指标，为平台结构安全、疲劳损伤、结构强度等评估提供强有力的数据支撑。
附图说明
[0017]图1是本专利技术中应力应变监测子系统的监测位置示意图。
[0018]图2是本专利技术中振动监测子系统的示意图。
[0019]图3是本专利技术中运动响应监测子系统的示意图；
[0020]图4是本专利技术中腐蚀监测点的位置示意图。
[0021]图5是本专利技术中气隙测点的位置示意图。
[0022]图6是本专利技术中布线方案的示意图。
[0023]图7是本专利技术整体系统工作框架示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术做进一步描述。
[0025]本专利技术的目的是针对海上浮式风机平台安全多方位共同监测而提供的一种用于海上浮式风机平台安全综合监测的系统。可以实现应力应变、平台整体和局部振动、平台运
动响应、腐蚀以及气隙的监测，可以为平台结构安全、疲劳损伤、结构强度等评估提供强有力的数据支撑。
[0026]一种海上浮式风机平台安全综合监测系统，包括应力应变监测子系统、振动监测子系统、运动响应监测子系统、腐蚀监测子系统、气隙监测子系统、数据交换仪、电源模块；
[0027]所述应力应变监测子系统包括光纤光栅应变传感器、温度补偿传感器；所述光纤光栅应变传感器和温度补偿传感器布置在海上浮式风机平台的应力应变监测位置1，海上浮式风机平台的应力应变监测位置1通过对模型分析选择高应力区域及疲劳强度关注位置；所述光纤光栅应变传感器与温度补偿传感器将采集数据经解调仪传输到数据交换仪；
[0028]所述振动监测子系统包括耐压水密壳2、加速度传感器3、信号采集控制电路4；所述加速度传感器3与信号采集控制电路4一起布置于海上浮式风机平台的塔筒振动测点位置10，海上浮式风机平台的塔筒振动测点位置10根据对海上浮式风机平台的模态分析确定；所述加速度传感器3用于采集加速度信号；所述信号采集控制电路4中的输出信号调理器主要实现信号放大和抗混叠滤波功能，A/D转换器和主控芯片负责信号的采集、处理和交换；所述耐压水密壳2布置于加速度传感器3与信号采集控制电路4外侧，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上浮式风机平台安全综合监测系统，其特征在于，包括应力应变监测子系统、振动监测子系统、运动响应监测子系统、腐蚀监测子系统、气隙监测子系统、数据交换仪、电源模块；所述应力应变监测子系统包括光纤光栅应变传感器、温度补偿传感器；所述光纤光栅应变传感器和温度补偿传感器布置在海上浮式风机平台的应力应变监测位置(1)，海上浮式风机平台的应力应变监测位置(1)通过对模型分析选择高应力区域及疲劳强度关注位置；所述光纤光栅应变传感器与温度补偿传感器将采集数据经解调仪传输到数据交换仪；所述振动监测子系统包括耐压水密壳(2)、加速度传感器(3)、信号采集控制电路(4)；所述加速度传感器(3)与信号采集控制电路(4)一起布置于海上浮式风机平台的塔筒振动测点位置(10)，海上浮式风机平台的塔筒振动测点位置(10)根据对海上浮式风机平台的模态分析确定；所述加速度传感器(3)用于采集加速度信号；所述信号采集控制电路(4)中的输出信号调理器主要实现信号放大和抗混叠滤波功能，A/D转换器和主控芯片负责信号的采集、处理和交换；所述耐压水密壳(2)布置于加速度传感器(3)与信号采集控制电路(4)外侧，用于保护整个终端在水下或潮湿位置能正常工作；所述信号采集控制电路(4)通过水密插件(5)、水密电缆(12)直接与数据交换仪连接；所述运动响应监测子系统包括天线(6)、GNSS(7)、IMU(8)；所述GNSS(7)和IMU(8)安装在海上浮式风机平台的塔架底部；所述天线(6)布置在海上浮式风机平台的立柱甲板上；所述GNSS(7)通过天线(6)利用星站差分得到高精...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢耀国，曲先强，崔洪斌，向希，倪远翔，李辉，张猛，刘红兵，李宏涛，陈凯文，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：