CN102830165B - 一种结构动力响应的导管架平台的损伤诊断方法 - Google Patents
一种结构动力响应的导管架平台的损伤诊断方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102830165B CN102830165B CN201110163962.5A CN201110163962A CN102830165B CN 102830165 B CN102830165 B CN 102830165B CN 201110163962 A CN201110163962 A CN 201110163962A CN 102830165 B CN102830165 B CN 102830165B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- damage
- jacket
- platform
- sensor
- structural
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明涉及一种结构动力响应的导管架平台的损伤诊断方法;在导管架平台的导管架节点和上部组块的结点处安装振动加速度传感器;在平台甲板上安装测试记录仪器;采用自回归滑动平均模型对平台振动加速度信号进行模态参数识别,计算出平台结构的前五阶模态频率和阵型;识别出的模态参数频率和振型,采用遗传算法进行结构损伤诊断,得到两个诊断结果一致,反映了平台结构的实际状态;两个诊断结果不一致,则分别采用水平面内的导管架两个主轴方向第二阶模态,结构的第四和第五阶模态参数,采用遗传算法进行损伤诊断,分别根据同一方向的两个识别结果是否相同得出损伤诊断结果;本方法操作简单,能够准确定位结构的损伤,准确估计出结构的损伤程度。
Description
技术领域
本发明涉及一种结构动力响应的导管架平台的损伤诊断方法。
背景技术
导管架平台是浅海(<200m)石油开发的主要海洋工程结构,由于长期受风浪流等海洋环境因素的作用,其管节点极易发生因疲劳而引起的开裂和断裂。因此,每年需花费大量的资金进行损伤检测,以便及时发现损伤进行修复。目前,导管架平台的损伤检测均采用潜水员肉眼观察、超声波、磁粉、交流电场和X射线法进行定期的检测。这些方法不仅昂贵,而且效率低。如超声波检测时,潜水员需手持小探头(2cm2)在导管架上进行接触式扫描,为了解决探头与钢管表面的良好耦合,必须在检测部位的钢管表面涂抹耦合剂。此外,探头的扫描面积只能重叠而不能留有缝隙,否则缝隙处的缺陷将被漏检。其它方法只是原理不同,检测过程基本类似。因此,检测的可靠性完全取决于检测人员的技术水平。如果导管架比较大,如200m水深导管架,其节点有上百个,完成一次检测所需的时间是可以想象的。这些无损检测方法的实施是在对平台结构的损伤状态一无所知的情况下进行的,具有较大的盲目性,很多情况下,检测结果是没有发现任何裂纹或损伤。或不能准确地给出结构的损伤位置,而只能给出一个较大的范围,如导管架平台的三~五层等,并且不能给出损伤程度的准确判断。
现有的振动响应测试损伤诊断方法采用下述技术方案:
1、将运动测量传感器安装到导管架平台的所有管节点,利用传感器的适配器和数据采集仪连续采集传感器的输出信号;
2、采用自回归滑动平均算法对记录的传感器输出信号进行分析,识别出模态频率和振型;
3、基于导管架平台的前两阶模态参数或前三阶模态参数,采用模态应变能、时间序列分析进行损伤诊断;计算出每个杆件的损伤指标,根据损伤指标的大小来确定所有杆件是否发生损伤。
基于导管架平台是一个空间钢架结构,振动响应测试时,得到的前n阶模态分别是水平面内两个主轴方向的平动模态和绕竖直轴扭转的模态,排列顺序是水平方向的平动模态为一阶和二阶(它们分别是两个主轴方向的第一阶模态)、扭转模态为三阶(扭转振动的第一阶模态),四阶以上以此类推,如第四阶和第五阶分别为水平面内两个主轴方向的第二阶模态,第六阶为扭转的第二阶模态。
采用结构的前两阶(水平面内两个主轴方向的一阶模态)或前三阶模态(水平面内两个主轴方向的一阶模态和扭转一阶模态)作为损伤诊断的依据,而结构损伤时,理论上损伤杆件对自身所在方向的结构自由度有影响,对垂直杆件方向的自由度没有影响,对扭转模态影响较小。因此,损伤结构的前三阶模态中,只有与损伤杆件方向相同的模态和扭转模态受影响,其中扭转模态受影响较小。如果采用前两阶模态作为损伤诊断的依据,则与杆件垂直方向的响应信号与损伤前的信号理论上是相同的,但实际上由于测试系统误差等原因,损伤前后的信号并不完全相同,因此,如果将其作为损伤依据,误差信号将会被作为错误的损伤信息处理,从而得出错误的诊断结果。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于结构振动响应测试的导管架海洋平台的损伤诊断方法,无需潜水员进行水下作业,采用在导管架平台上安装振动测试传感器,由振动测试仪器连续采集结构的振动响应信号,然后利用本发明提出的处理方法对振动响应信号进行处理,并对处理后的信号进行分析从而得出结构是否发生损伤,并标出损伤的位置和损伤的严重程度。
本发明所述的一种导管架海洋平台的损伤诊断方法:
1)在导管架平台的导管架节点和上部组块的结点处安装振动加速度传感器,选择最低工作频率低于平台一阶固有频率的低频传感器,最好选择具有防水功能的传感器。
2)在平台甲板上远离电机和其它具有电磁场的设备处安装与所选传感器配套的测试记录仪器,采用屏蔽导线与传感器连接,传感器的屏蔽导线应远离动力电缆。
3)采用自回归滑动平均模型对平台振动加速度信号进行模态参数识别,计算出平台结构的前五阶模态(水平面内沿导管架两个主轴方向的一阶模态和水平面内转动的一阶模态)频率和阵型。
4)分别基于上一步识别出的导管架水平面内两个主轴方向的一阶模态参数(频率和振型),采用遗传算法进行结构损伤诊断,可以得到两个诊断结果,如果两个诊断结果一致,则损伤诊断结束,该结果给出的损伤杆件位置和损伤程度即反映了平台结构的实际状态。
5)如果两个诊断结果不一致,则应分别采用水平面内的导管架两个主轴方向第二阶模态(结构的第四和第五阶模态)参数,采用遗传算法进行损伤诊断,因为,损伤杆件引起的各阶模态变化是不同的,而系统噪声的影响是相同的。然后,分别根据同一方向的两个识别结果是否相同来得出损伤诊断结果。
本发明在于以结构的一阶模态参数作为损伤诊断的依据,从而避免了非损伤杆件所在方向的模态参数对损伤诊断精度的影响。因为,基于振动响应测试的损伤诊断方法主要是根据损伤前后结构模态参数的变化来诊断结构是否存在损伤。而损伤杆件理论上仅仅因其余杆件方向平行的结构自由度模态参数变化,但实际上,由于测试系统及传感器安装问题,与损伤杆件垂直方向的模态参数往往也会识别出“变化”,这个变化反映的不是损伤信息,而是系统误差造成的。因此,如果测试时采用了与损伤杆件垂直方向上的模态参数,则该模态参数将作为误差被分析处理,从而影响损伤诊断的准确性。
基于上述分析,本发明提出了仅采用一个自由度的模态参数进行损伤诊断的方法。
1)与传统的无损检测方法相比,本发明提出的方法操作简单,无需潜水员和水面支撑船;
2)与现有的基于振动响应测试的损伤诊断方法相比,本发明能够准确定位结构的损伤,并准确估计出结构的损伤程度。
附图说明
图1导管架海洋平台的损伤诊断方法流程图。
具体实施方式
2009年6月,在渤海湾NP1-29导管架平台上进行了现场测试。该导管架共有16个导管架结点,每个结点沿导管架两个主轴方向分别安装一个压电加速度传感器,分别测试导管架平台在波浪作用下的振动响应,通过对振动响应信号的分析,识别出了导管架平台的前三阶固有频率和振型,然后采用本发明提出的方法进行损伤识别。
Claims (1)
1.一种结构动力响应的导管架平台的损伤诊断方法,其特征在于:方案如下:
1)在导管架平台的导管架节点和上部组块的结点处安装振动加速度传感器,应选择最低工作频率低于平台一阶固有频率的低频传感器,和具有防水功能的传感器;
2)在平台甲板上的远离电机和其它具有电磁场的设备处安装与所选传感器配套的测试记录仪器,并采用屏蔽导线与传感器连接,电压类传感器的屏蔽导线应远离动力电缆;
3)采用自回归滑动平均模型对平台振动加速度信号进行模态参数识别,计算出平台结构的前五阶模态频率和振型,包括水平面内沿导管架两个主轴方向的一阶模态和水平面内转动的一阶模态;
4)分别基于上一步识别出的导管架水平面内两个主轴方向的一阶模态参数频率和振型,采用遗传算法进行结构损伤诊断,得到两个诊断结果,如果两个诊断结果一致,则损伤诊断结束,该结果给出的损伤杆件位置和损伤程度即反映了平台结构的实际状态;
5)如果两个诊断结果不一致,则应分别采用水平面内的导管架两个主轴方向第二阶模态,即结构的第四和第五阶模态参数,采用遗传算法进行损伤诊断,然后分别根据同一方向的两个识别结果是否相同来得出损伤诊断结果。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110163962.5A CN102830165B (zh) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | 一种结构动力响应的导管架平台的损伤诊断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201110163962.5A CN102830165B (zh) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | 一种结构动力响应的导管架平台的损伤诊断方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102830165A CN102830165A (zh) | 2012-12-19 |
CN102830165B true CN102830165B (zh) | 2014-08-06 |
Family
ID=47333373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201110163962.5A Active CN102830165B (zh) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | 一种结构动力响应的导管架平台的损伤诊断方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102830165B (zh) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103913512B (zh) * | 2014-04-04 | 2016-04-13 | 大连理工大学 | 斜拉索定期检测的损伤定位系统 |
CN106338338A (zh) * | 2016-10-21 | 2017-01-18 | 河海大学 | 一种大跨度空间网格结构失效杆件监测方法 |
CN107085037B (zh) * | 2017-04-25 | 2019-10-11 | 湘潭大学 | 振型加权模态柔度的梁结构损伤识别方法 |
CN112749457A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-05-04 | 天津大学 | 一种导管架式海洋平台损伤智能识别方法 |
CN114295656B (zh) * | 2021-12-29 | 2024-03-08 | 海默新宸水下技术(上海)有限公司 | 一种海上平台水下导管检测仪框架 |
CN117113859B (zh) * | 2023-10-24 | 2024-02-20 | 清华大学 | 海洋弃置导管架的受力与稳定性预测方法及装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101498688A (zh) * | 2009-02-25 | 2009-08-05 | 中国海洋大学 | 基于结构振动的海洋平台整体无损检测方法 |
-
2011
- 2011-06-17 CN CN201110163962.5A patent/CN102830165B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101498688A (zh) * | 2009-02-25 | 2009-08-05 | 中国海洋大学 | 基于结构振动的海洋平台整体无损检测方法 |
Non-Patent Citations (8)
Title |
---|
IDENTIFICATION OF OFFSHORE PLATFORM STRUCTURAL DAMAGE USING MODAL ANALYSIS TECHNIQUES;NEY ROITMAN 等;《Mechanical Systems and Signal Processing》;19921231;第6卷(第3期);287-295 * |
Modal Parameters for Structural Integrity Monitoring of Fixed Offshore Platforms;V.G. Idichandy 等;《Experimental Mechanics》;19901231;382-391 * |
NEY ROITMAN 等.IDENTIFICATION OF OFFSHORE PLATFORM STRUCTURAL DAMAGE USING MODAL ANALYSIS TECHNIQUES.《Mechanical Systems and Signal Processing》.1992,第6卷(第3期),287-295. |
V.G. Idichandy 等.Modal Parameters for Structural Integrity Monitoring of Fixed Offshore Platforms.《Experimental Mechanics》.1990,382-391. |
基于遗传算法的海洋平台损伤诊断研究;黄维平 等;《工程力学》;20031231;055-058 * |
杨和振 等.海洋平台结构环境激励的实验模态分析.《振动与冲击》.2005,第24卷(第2期),129-133. |
海洋平台结构环境激励的实验模态分析;杨和振 等;《振动与冲击》;20051231;第24卷(第2期);129-133 * |
黄维平 等.基于遗传算法的海洋平台损伤诊断研究.《工程力学》.2003,055-058. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102830165A (zh) | 2012-12-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102830165B (zh) | 一种结构动力响应的导管架平台的损伤诊断方法 | |
Du et al. | Damage detection techniques for wind turbine blades: A review | |
Márquez et al. | A review of non-destructive testing on wind turbines blades | |
KR101369212B1 (ko) | 회전 구조물의 레이저 초음파 영상화 방법 및 장치 | |
Muñoz et al. | New pipe notch detection and location method for short distances employing ultrasonic guided waves | |
US7660690B2 (en) | Method for verifying sensors installation and determining the location of the sensors after installation in a structural health management system | |
US8640544B2 (en) | Method for analyzing structure safety | |
CN103076394B (zh) | 基于振动识别频率和振型综合的海洋平台安全评定的方法 | |
CN102183226B (zh) | 基于多源信息融合的锚杆无损检测方法 | |
Doliński et al. | Detection of delamination in laminate wind turbine blades using one-dimensional wavelet analysis of modal responses | |
RU2635751C2 (ru) | Система и способ для инспектирования подводных трубопроводов | |
CN102625912A (zh) | 缺陷检测方法和系统 | |
CN109403395A (zh) | 桥梁桩基础一种新型无损检测方法 | |
JP2011027571A (ja) | 配管減肉検査装置および配管減肉検査方法 | |
Yunus et al. | A review on bridge dynamic displacement monitoring using global positioning system and accelerometer | |
CN108508093A (zh) | 一种工件缺陷高度的检测方法及系统 | |
CN104280457A (zh) | 一种自升式平台损伤识别方法及装置 | |
KR101410923B1 (ko) | 회전 구조물의 레이저 초음파 영상화 방법 및 장치 | |
KR20150104459A (ko) | 기계 구조물의 결함 진단 시스템 및 그 방법 | |
US20220299406A1 (en) | Inspection system, inspection apparatus, and inspection method | |
CN111474300B (zh) | 基于时空回归模型的结构局部缺陷检测方法 | |
CN111579645A (zh) | 一种水下近源波场无损检测装置及方法 | |
KR101539599B1 (ko) | 다중 밀도 비접촉식 레이저 스캐닝을 통한 구조물 손상 진단 고속화 장치 및 이의 진단 방법 | |
KR101851718B1 (ko) | 손상 검출 방법 및 이를 수행하는 손상 검출 장치 | |
CN212646579U (zh) | 一种水下近源波场无损检测装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |