CN113049174A - 一种原油转驳船输油管状态检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原油转驳船输油管状态检测系统及方法，属于原油转驳船领域，包括监控端和油管检测单元；监控端包括绳索测量单元和数据处理单元，绳索测量单元与油管检测单元之间设有连接绳索；绳索测量单元用于检测连接绳索角度的变化量、连接绳索的伸长量以及连接绳索受到的拉力大小；油管检测单元用于检测输油管内部供油压力的大小；数据处理单元用于判断输油管当前状态是否超过安全阀值。本发明在原油转驳船上设置监控端并在原油转驳船与VLCC超大型油轮之间的输油管上设置油管检测单元，通过设置连接绳索并对连接绳索进行检测，实现了对输油管安全状态的实时监测，保证原油转驳船与VLCC超大型油轮之间的输油安全。
Description
技术领域
本发明涉及原油转驳船领域，尤其涉及一种原油转驳船输油管状态检测系统及方法。
背景技术
传统的原油转运通常采用“FPSO(浮式生产储油船)+穿梭油轮”的组合方式，考虑到FPSO作业海域附近风浪流联合作用下的复杂海况，具备良好动力定位性能的穿梭油轮能够比较好地接近FPSO，完成原油的转驳工作。但是目前国际油价持续在地位运行，“FPSO+穿梭油轮”的转运模式单次运输的原油量偏小，运输成本偏高，特别是对于长距离运输的情形，这种缺陷显得尤为显著，大大压缩了原油开采公司的利润空间。
相比穿梭油船，VLCC(超大型油船)单次的运输量更大，可以大大降低海上原油的转运成本。但是传统的VLCC船型动力定位能力差，如果靠近FPSO进行原油转运，则需要借助复杂的多点系泊及辅助船舶的帮助达到相对稳态，且对作业海域的海床条件有比较高的要求。所以，为了迎合上述市场需求，搭建VLCC和FPSO之间的转运桥梁，CTV（原油转驳船）应运而生。
原油转驳船与VLCC之间的输油管道的输油状态决定了输油过程的安全，由于在输油过程中，输油管与原油转驳船之间在海风、海浪等环境因素的影响下不可避免地会发生相对运动，因此如何设计一个针对原油转驳船的输油管传输安全检测系统是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种原油转驳船输油管状态检测系统及方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种原油转驳船输油管状态检测系统，包括安装在原油转驳船的输油接头上的监控端和安装在输油管上的油管检测单元；
所述监控端包括绳索测量单元和数据处理单元，所述绳索测量单元与所述油管检测单元之间设有连接绳索；
所述绳索测量单元用于检测连接绳索角度的变化量、连接绳索的伸长量以及连接绳索受到的拉力大小；
所述油管检测单元用于检测输油管内部供油压力的大小；
所述数据处理单元用于根据所述绳索测量单元及所述油管检测单元检测的结果进行计算，判断输油管当前状态是否超过安全阀值，若超过安全阀值则发出警报。
优选的，所述油管检测单元包括C形管和应力传感器，所述C形管的内侧与输油管的外侧贴合，所述应力传感器布设在所述C形管的外侧。
优选的，所述绳索测量单元包括球绞挂钩、拉力弹簧以及光电编码器，所述拉力弹簧的一端连接于光电编码器，所述拉力弹簧的另一端连接于所述球绞挂钩，所述连接绳索的一端连接于所述球绞挂钩，所述连接绳索的另一端连接于所述C形管。
优选的，所述油管检测单元还包括加速度传感器和倾角传感器，所述监控端还包括姿态传感器。
优选的，所述监控端还包括无线传输模块和报警装置；
所述无线传输模块用于接收加速度传感器和倾角传感器的检测结果；
所述报警装置用于当输油管当前状态超过安全阀值时发出警报。
本发明进一步提供了一种原油转驳船输油管状态检测方法，包括以下步骤：
步骤S10：安装监控端、油管检测单元及连接绳索；
步骤S20：记录连接绳索的初始角度、连接绳索的初始伸长量以及连接绳索所受到的初始拉力；
步骤S30：当输油管开始输油，在输油压力的作用下，输油管逐渐涨圆，油管检测单元实时监测输油管的压力变化；
步骤S40：当输油管的输油压力稳定后，测量并计算出连接绳索角度的变化量、连接绳索的伸长量以及连接绳索受到的拉力大小；
步骤S50：将步骤S30和步骤S40的检测结果作为数据处理单元输入参数，通过数据处理单元计算输油管当前状态，判断是否超过安全阀值，当超过安全阈值时发出报警。
优选的，所述步骤S10中，具体包括以下步骤：
步骤S11：将监控端固定安装在原油转驳船的输油接头处；
步骤S12：将输油管穿入油管检测单元，并使输油管的一端与原油转驳船的输油接头对接；
步骤S13：将连接绳索的两端分别与绳索测量单元及油管检测单元安装固定。
优选的，步骤S40中，连接绳索角度的变化量是通过监控端的光电编码器确定的；连接绳索的伸长量是通过连接绳索的初始长度与拉力弹簧的伸长量之和确定的；连接绳索受到的拉力是拉力弹簧的伸长量与拉力弹簧的弹簧刚度的乘积确定的。
优选的，步骤S40还包括：通过监控端的姿态传感器检测原油转驳船上的输油泵及管路系统的中频振动，通过油管检测单元的加速度传感器及倾角传感器检测输油管的低频振动。
本发明的有益效果为：本发明在原油转驳船上设置监控端并在原油转驳船与VLCC超大型油轮之间的输油管上设置油管检测单元，通过设置连接绳索并对连接绳索进行检测，从而获取输油管和原油转驳船上的输油管接头之间的相对运动，并通过油管检测单元对输油管内部供油压力的检测，实现了对输油管安全状态的实时监测，保证原油转驳船与VLCC超大型油轮之间的输油安全。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的状态检测系统结构示意图；
图2是本发明其中一个实施例的状态检测方法的流程图；
图3是本发明其中一个实施例的输油接头在原油转驳船上的位置示意图。
其中：输油接头41、监控端1、输油管、油管检测单元2、绳索测量单元12、数据处理单元11、连接绳索3、球绞挂钩121。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例的一种原油转驳船输油管42状态检测系统，参考附图1，包括安装在原油转驳船的输油接头41上的监控端1和安装在输油管42上的油管检测单元2；输油接头41在原油转驳船上的位置如附图3所示；
监控端1包括绳索测量单元12和数据处理单元11，绳索测量单元12与油管检测单元2之间设有连接绳索3；
绳索测量单元12用于检测连接绳索3角度的变化量、连接绳索3的伸长量以及连接绳索3受到的拉力大小；
油管检测单元2用于检测输油管42内部供油压力的大小；
数据处理单元11用于根据绳索测量单元12及油管检测单元2检测的结果进行计算，判断输油管42当前状态是否超过安全阀值，若超过安全阀值则发出警报。
优选的，油管检测单元2包括C形管和应力传感器，C形管的内侧与输油管42的外侧贴合，应力传感器布设在C形管的外侧。
由于原油转驳船与VLCC超大型油轮之间的输油管42为软管，因此在输油开始时，输油管42会产生由松软状态逐渐涨圆的变化，设置C形管内侧与输油管42的外侧贴合，使得输油管42在逐渐涨圆的过程中产生对C形管扩张的应力，而设置应力传感器对该应力的检测，实现了输油管42内部供油压力的大小的实时监测。待输油压力稳定时，应力传感器所检测到的输油管42内部供油压力值稳定不变；在输油过程中当应力传感器所检测到的输油管42内部供油压力值明显减小时，则说明输油管42发生泄漏。由此，通过设置C形管和应力传感器，实现对输油管42是否存在泄漏现象进行实时监测，当输油管42发生泄漏时立即发出警报，保证了输油过程中的安全。C形管为截面为C形并具有弹性的圆柱管结构。
优选的，绳索测量单元包括球绞挂钩121、拉力弹簧以及光电编码器，拉力弹簧的一端连接于光电编码器，拉力弹簧的另一端连接于球绞挂钩121，连接绳索3的一端连接于球绞挂钩121，连接绳索3的另一端连接于C形管。
球绞挂钩121用于固定连接绳索3的一端；拉力弹簧设在球绞挂钩121与光电编码器之间，当受到连接绳索3的拉力时，拉力弹簧发生伸缩，通过检测拉力弹簧的伸长量即可确定通过连接绳索3的伸长量及连接绳索3受到的拉力；光电编码器用于检测连接绳索3角度的变化量。
优选的，油管检测单元2还包括加速度传感器和倾角传感器，监控端1还包括姿态传感器。
姿态传感器设在原油转驳船上的输油接头41处，用于检测原油转驳船上的输油泵及管路系统的中频振动；而加速度传感器和倾角传感器则用于检测输油管42在水流、风流以及两船相对运动影响下所发生的低频振动。
优选的，监控端1还包括无线传输模块和报警装置；
无线传输模块用于接收加速度传感器和倾角传感器的检测结果，实现监控端1与油管检测单元2之间的无线通信；
报警装置用于当输油管42当前状态超过安全阀值时发出警报，提醒操作人员排除安全隐患。
通过无线传输模块接收的加速度传感器和倾角传感器的检测结果，使得加速度传感器和倾角传感器的检测结果也能作为数据处理单元11的输入参数，由此数据处理单元11结合绳索测量单元12、油管检测单元2以及姿态传感器、加速度传感器及倾角传感器检测的振动进行计算，使得计算出的安全阀值更全面、准确。数据处理单元11通过专家系统进行计算，专家系统采用船舶制造领域应用成熟的神经网络系统。
本实施例的监控端1还可安装在VLCC超大型油轮上，对VLCC超大型油轮的输油接头41与输油管42之间的安全状态进行检测。
本实施例进一步提供了一种原油转驳船输油管42状态检测方法，参考附图2，包括如下步骤：
步骤S10：安装监控端1、油管检测单元2及连接绳索3；
步骤S20：记录连接绳索3的初始角度、连接绳索3的初始伸长量以及连接绳索3所受到的初始拉力；
步骤S30：当输油管42开始输油，在输油压力的作用下，输油管42逐渐涨圆，油管检测单元2实时监测输油管42的压力变化；
步骤S40：当输油管42的输油压力稳定后，测量并计算出连接绳索3角度的变化量、连接绳索3的伸长量以及连接绳索3受到的拉力大小；
步骤S50：将步骤S30和步骤S40的检测结果作为数据处理单元11输入参数，通过数据处理单元11计算输油管42当前状态，判断是否超过安全阀值，当超过安全阈值时发出报警。
优选的，步骤S10中，具体包括以下步骤：
步骤S11：将监控端1固定安装在原油转驳船的输油接头41处；
步骤S12：将输油管42穿入油管检测单元2，并使输油管42的一端与原油转驳船的输油接头41对接；
步骤S13：将连接绳索3的两端分别与绳索测量单元12及油管检测单元2安装固定。
由此，通过对监控端1及油管检测单元2的固定安装，并将连接绳索3的两端分别安装在绳索测量单元12的拉力弹簧的一端以及油管检测单元2的C形管上，使得检测出的绳角度的变化量、连接绳索3的伸长量以及连接绳索3受到的拉力大小即为原油转驳船的输油接头41与输油管42之间相对运动所产生的变化结果。
优选的，步骤S40中，连接绳索3角度的变化量是通过监控端1的光电编码器确定的；连接绳索3的伸长量是通过连接绳索3的初始长度与拉力弹簧的伸长量之和确定的；连接绳索3受到的拉力是拉力弹簧的伸长量与拉力弹簧的弹簧刚度的乘积确定的。通过与步骤S20中所记录的初始数据进行比较，即可得出连接绳索3角度的变化量、连接绳索3的伸长量及连接绳索3受到的拉力变化。
进一步的，步骤S40还包括：通过监控端1的姿态传感器检测原油转驳船上的输油泵及管路系统的中频振动，通过油管检测单元2的加速度传感器及倾角传感器检测输油管42的低频振动。
通过设置姿态传感器、加速度传感器及倾角传感器，实现了对原油转驳船输油管42在输油过程中所产生的振动进行实时监测。
步骤S50中，通过对油管检测单元2实时监测输油管42的压力、连接绳索3角度的变化量、连接绳索3的伸长量、连接绳索3受到的拉力大小、转驳船的输油接头41的振幅及输油管42工作时的振幅作为数据处理单元11输入参数，数据处理单元11通过专家系统计算输油管42当前状态，判断输油管42当前状态是否超过安全阀值，当超过安全阈值时发出报警，提醒操作人员排除安全隐患，保证原油转驳船在原油中转工作时的输油安全。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种原油转驳船输油管状态检测系统，其特征在于，包括安装在原油转驳船的输油接头上的监控端和安装在输油管上的油管检测单元；
所述监控端包括绳索测量单元和数据处理单元，所述绳索测量单元与所述油管检测单元之间设有连接绳索；
所述绳索测量单元用于检测连接绳索角度的变化量、连接绳索的伸长量以及连接绳索受到的拉力大小；
所述油管检测单元用于检测输油管内部供油压力的大小；
所述数据处理单元用于根据所述绳索测量单元及所述油管检测单元检测的结果进行计算，判断输油管当前状态是否超过安全阀值，若超过安全阀值则发出警报。
2.根据权利要求1所述的一种原油转驳船输油管状态检测系统，其特征在于，所述油管检测单元包括C形管和应力传感器，所述C形管的内侧与输油管的外侧贴合，所述应力传感器布设在所述C形管的外侧。
3.根据权利要求2所述的一种原油转驳船输油管状态检测系统，其特征在于，所述绳索测量单元包括球绞挂钩、拉力弹簧以及光电编码器，所述拉力弹簧的一端连接于光电编码器，所述拉力弹簧的另一端连接于所述球绞挂钩，所述连接绳索的一端连接于所述球绞挂钩，所述连接绳索的另一端连接于所述C形管。
4.根据权利要求1所述的一种原油转驳船输油管状态检测系统，其特征在于，所述油管检测单元还包括加速度传感器和倾角传感器，所述监控端还包括姿态传感器。
5.根据权利要求1所述的一种原油转驳船输油管状态检测系统，其特征在于，所述监控端还包括无线传输模块和报警装置；
所述无线传输模块用于接收加速度传感器和倾角传感器的检测结果；
所述报警装置用于当输油管当前状态超过安全阀值时发出警报。
6.一种原油转驳船输油管状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10：安装监控端、油管检测单元及连接绳索；
步骤S20：记录连接绳索的初始角度、连接绳索的初始伸长量以及连接绳索所受到的初始拉力；
步骤S30：当输油管开始输油，在输油压力的作用下，输油管逐渐涨圆，油管检测单元实时监测输油管的压力变化；
步骤S40：当输油管的输油压力稳定后，测量并计算出连接绳索角度的变化量、连接绳索的伸长量以及连接绳索受到的拉力大小；
步骤S50：将步骤S30和步骤S40的检测结果作为数据处理单元输入参数，通过数据处理单元计算输油管当前状态，判断是否超过安全阀值，当超过安全阈值时发出报警。
7.根据权利要求6所述的一种原油转驳船输油管状态检测方法，其特征在于，所述步骤S10中，具体包括以下步骤：
步骤S11：将监控端固定安装在原油转驳船的输油接头处；
步骤S12：将输油管穿入油管检测单元，并使输油管的一端与原油转驳船的输油接头对接；
步骤S13：将连接绳索的两端分别与绳索测量单元及油管检测单元安装固定。
8.根据权利要求6所述的一种原油转驳船输油管状态检测方法，其特征在于，步骤S40中，连接绳索角度的变化量是通过监控端的光电编码器确定的；连接绳索的伸长量是通过连接绳索的初始长度与拉力弹簧的伸长量之和确定的；连接绳索受到的拉力是拉力弹簧的伸长量与拉力弹簧的弹簧刚度的乘积确定的。
9.根据权利要求6所述的一种原油转驳船输油管状态检测方法，其特征在于，步骤S40还包括：通过监控端的姿态传感器检测原油转驳船上的输油泵及管路系统的中频振动，通过油管检测单元的加速度传感器及倾角传感器检测输油管的低频振动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210629 |
|
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