CN112034042A - 一种系泊链工作状态检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的是一种系泊链工作状态检测装置及检测方法，包括框架，设置在框架上用于驱动支架前进的履带轮驱动模块、用于对系泊链进行清洁的清洁模块、以及对系泊链进行探伤检测并将检测的结果数据记录并上传到数据中心的超声波检测模块。因此，本发明具有如下优点：1、可实现装置的无人自动运行，可以抵达潜水员无法抵达的检测区域；2、集高压射流清洗与多普勒效应超声波检测于一体，可对系泊链工作情况进行有效定时监测与维护；3、创新性的L形半包围结构与正交的悬挂系统结合，使得装置对不同工况下的系泊链有着较好的适应能力，且操作稳定性强。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种系泊链工作状态检测装置及检测方法。
背景技术
当今世界对海洋资源勘探和开采的需求迫切，海洋工程装备的发展突飞猛进。世界各地的浮动油气天然气生产系统呈指数增长，截至2013年11月共记录有277个浮式生产单位(FPU,Floating Point Unit)，其中62％被归类为浮式生产储存和卸载(FPSO,Floating Production Storage and Offloading)。
系泊链是指在海面设施与海床之间起连接及固定作用的链条，用来保证船体或浮式平台停留在所需的水位的装置。海洋平台需要长期在深海恶劣海域环境下服役，这对系泊链等海洋结构件提出了更高的性能要求，如高强度、高韧性、耐腐蚀等。
随着海洋工程需求的不断增加，海上采油、海洋勘探、国防建设等海洋设施需要大量的海洋系泊链，需求量逐年增长，服役锚链的直径和材料强度都逐渐升级。
虽然现阶段锚链的直径己达到100mm以上，但因系泊链破坏而导致的事故仍时有发生。浮式生产系统的设计寿命一般20-50年，而据北海(1980-2001)报告数据显示，每4.7年会经历1次系泊故障。有研究表明，链条过载、平面外弯曲、链节之间的磨损效应、腐蚀和制造缺陷是系泊链故障的主要原因，因此系泊系统必须进行定期检查与维护。
根据《Noble Denton Europe Limited,“Floating production system-JIP FPSmooring integrity,”Health And Safety Executive,Aberdeen,2016.》，单个系泊故障，会导致大约1750 到9200万人民币的经济损失，更会对人类和环境存在着巨大的潜在危害。
尽管出厂时，每节系泊链都进行了磁粉和超声波探伤检测，但因为其服役于深海恶劣环境，最常见的水下检查方法是经过培训的潜水员潜入水底进行手工无损检测，但出于健康和安全考虑，潜水员不允许检查飞溅区域的链条。视觉辅助ROV(Remote OperatedVehicle)检查在工业中应用很常见，中国专利申请号201711101476.4，该技术公开了一种用于水下系泊链的自动拆卸装置，工作时由ROV机器人协助。但是该技术并没有针对系泊链的无损检测，且根据系泊链事故和断裂的历史，常规的ROV检查不能被视为可靠的方法。
发明内容
本发明旨在针对现在系泊链水下无损检测的空缺，设计一款基于多普勒效应的FPSO系泊链无损检测装置，集高压射流清洗与多普勒效应超声波检测于一体，提高检测的可靠性，可以抵达潜水员无法抵达的检测区域，同时实时高频检测可极大程度降低链环损坏所造成的损失，创新性的L形半包围结构与正交的悬挂系统结合，提高装置对不同工况下的系泊链复杂几何特征的适应性，提高操作的稳定性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种系泊链工作状态检测装置，其特征在于，包括框架，设置在框架上用于驱动支架前进的履带轮驱动模块、用于对系泊链进行清洁的清洁模块、以及对系泊链进行探伤检测并将检测的结果数据记录并上传到数据中心的超声波检测模块。
在上述的一种系泊链工作状态检测装置，框架为半包围结构，履带轮驱动模块包括至少两组结构相同的四个正交分布的履带轮单元，每组中两个履带轮单元在一个链节上移动，另两个履带单元在相邻的正交链节上移动；每个履带轮驱动单元包含悬挂、变速机、直流电机、永磁体和履带组成；悬挂主体为四杆结构，有两个方向的自由度，对角处通过弹簧减震器组件固定在框架上；悬挂主体底部设置有永磁体，履带附在悬挂主体边缘并通过与直流电机配接的变速机驱动其运动。
在上述的一种系泊链工作状态检测装置，悬挂主体的组件包括弹簧减震器，避震器，平衡板；弹簧减震器通过弹簧的变形吸收能量，以缓冲震动；避震器藉由内部液体产生压力来推动阀体，以吸收震动的能量，并且减缓震动的作用；平衡板与弹簧减震器及避震器螺栓连接，当弹簧减震器或避震器受力发生上下移动，平衡板利用板件受力所产生的反作用力去使平衡板左、右两边维持恒定角度。
在上述的一种系泊链工作状态检测装置，通过控制直流电机以控制履带速度及扭矩；直流电机输出轴与变速器相连；所述变速器与履带驱动轮通过配接齿轮连接。
在上述的一种系泊链工作状态检测装置，清洁模块包括一个固定在框架上的固定环，以及周向设置在固定环上的若干高压喷头，所述高压喷头的输入端与由电机驱动的叶轮抽水泵连接。
在上述的一种系泊链工作状态检测装置，超声波检测模块包括超声波探伤头，A/D采样卡，超声波探伤头进行检测后发送信号至采样卡，采样卡完成转换后发送至软件进行处理。
一种系泊链工作状态检测装置的检测方法，其特征在于，包括：步骤1、启动电机、运行叶轮抽水泵；
步骤2、高压喷头喷水，清除系泊链上附着物；
步骤3、向超声波探伤头发送信号，进行探伤；
步骤4、将探伤头所返回信号进行采集处理，并上传至数据中心。
因此，本发明具有如下优点：1、可实现装置的无人自动运行，可以抵达潜水员无法抵达的检测区域；2、集高压射流清洗与多普勒效应超声波检测于一体，可对系泊链工作情况进行有效定时监测与维护；3、创新性的L形半包围结构与正交的悬挂系统结合，使得装置对不同工况下的系泊链有着较好的适应能力，且操作稳定性强。
附图说明
图1是本发明的整体示意图。
图2是履带轮单元。
图3是清洁模块。
图4是超声检测流程图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。图中，框架1、履带轮驱动模块2、清洁模块3、超声波检测模块4、履带轮单元5、悬挂6、变速机7、直流电机8、永磁体和履带9、弹簧减震器10、避震器11、平衡板 12、直流电机13、变速器14、固定环15、高压喷头16、叶轮抽水泵17、超声波探伤头 18。
如图1所示，本发明的系泊链工作状态检测装置包括：履带轮驱动模块Ⅰ，清洁模块Ⅱ和超声波检测模块。
本发明的履带轮驱动模块Ⅰ包括框架和四个按照图1所示的两组四个正交分布的履带轮单元以匹配系泊链的正交链节。一个履带轮单元在一个链节上移动，而另一个履带单元在相邻的正交链节上移动。从而由两组正交的履带轮单元组实现机器人沿链条连续移动，保证随时有三个履带单元与链节相接触。如图2所示，每个履带轮驱动单元包含悬挂、变速机、直流电机、永磁体和履带组成。悬挂主体为四杆结构，有两个方向的自由度，对角处连接一个弹簧减震器，提供阻力，保证了履带与系泊链的接触紧密，同时可以减缓运行时带来的冲击和振动。该悬挂可以使履带运行模块前后两端上下移动，也可以实现沿连接轴较小幅度的旋转，以适应复杂多变的系泊链环境。吸附方式的选择永磁磁吸附。
如图3所示，本发明的清洁模块上在不同方向设置有多个高压喷头以及六个由电机驱动的叶轮抽水泵，在运行时该模块喷射高压水流用于清除系泊链上附着物。
如图4所示，本发明的超声波检测模块由单片机控制、超声波探伤仪及探头、A/D采样卡等构成，在软件支持下完成回波信号的采集、缺陷波的特征提取以及处理，并上传至数据中心。
本发明的系泊链工作状态检测装置，其水下无损检测的设计，可广泛应用于海洋石油开采浮式生产系统、半潜式钻井平台、单点系泊结构以及浮式生产储油轮与其他海洋开发设施。
工作时，通过履带轮驱动模块带动装置行进；行进过程中通过电机运行叶轮抽水泵，高压喷头喷水，清除系泊链上附着物；完成清洁后，向超声波探伤头发送信号，进行探伤，将探伤头所返回信号进行采集处理，并上传至数据中心。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种系泊链工作状态检测装置，其特征在于，包括框架，设置在框架上用于驱动支架前进的履带轮驱动模块、用于对系泊链进行清洁的清洁模块、以及对系泊链进行探伤检测并将检测的结果数据记录并上传到数据中心的超声波检测模块。
2.根据权利要求1所述的一种系泊链工作状态检测装置，其特征在于，框架为半包围结构，履带轮驱动模块包括至少两组结构相同的四个正交分布的履带轮单元，每组中两个履带轮单元在一个链节上移动，另两个履带单元在相邻的正交链节上移动；每个履带轮驱动单元包含悬挂、变速机、直流电机、永磁体和履带组成；悬挂主体为四杆结构，有两个方向的自由度，对角处通过弹簧减震器组件固定在框架上；悬挂主体底部设置有永磁体，履带附在悬挂主体边缘并通过与直流电机配接的变速机驱动其运动。
3.根据权利要求1所述的一种系泊链工作状态检测装置，其特征在于，悬挂主体的组件包括弹簧减震器，避震器，平衡板；弹簧减震器通过弹簧的变形吸收能量，以缓冲震动；避震器藉由内部液体产生压力来推动阀体，以吸收震动的能量，并且减缓震动的作用；平衡板与弹簧减震器及避震器螺栓连接，当弹簧减震器或避震器受力发生上下移动，平衡板利用板件受力所产生的反作用力去使平衡板左、右两边维持恒定角度。
4.根据权利要求1所述的一种系泊链工作状态检测装置，其特征在于，通过控制直流电机以控制履带速度及扭矩；直流电机输出轴与变速器相连；所述变速器与履带驱动轮通过配接齿轮连接。
5.根据权利要求1所述的一种系泊链工作状态检测装置，其特征在于，清洁模块包括一个固定在框架上的固定环，以及周向设置在固定环上的若干高压喷头，所述高压喷头的输入端与由电机驱动的叶轮抽水泵连接。
6.根据权利要求1所述的一种系泊链工作状态检测装置，其特征在于，超声波检测模块包括超声波探伤头，A/D采样卡，超声波探伤头进行检测后发送信号至采样卡，采样卡完成转换后发送至软件进行处理。
7.一种系泊链工作状态检测装置的检测方法，其特征在于，包括：步骤1、启动电机、运行叶轮抽水泵；
步骤2、高压喷头喷水，清除系泊链上附着物；
步骤3、向超声波探伤头发送信号，进行探伤；
步骤4、将探伤头所返回信号进行采集处理，并上传至数据中心。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |