NL8503349A - Werkwijze voor het onderzoeken van een offshoreconstructie op mechanische gebreken, en offshoreconstructie, uitgerust voor een dergelijk onderzoek. - Google Patents

Description

» * N.0. 33526

Werkwijze voor het onderzoeken van een offshoreconstructie op mechanische gebreken, en offshoreconstructie, uitgerust voor een dergelijk onderzoek.

Aanvraagster neeat als uitvinder: Ir· B£ van Brederede te '•-Graveuhage·

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het onderzoeken van een offshoreconstructie op mechanische gebreken, en op een offshoreconstructie, uitgerust voor een dergelijk onderzoek.

Men heeft getracht offshoreconstructies op mechanische gebreken te 5 onderzoeken zonder dat met duikers en onderwatercamera1s behoeft te worden gewerkt, gezien de complicaties, kosten en de door weersomstandigheden en diepte beperkte toepassing daarvan. Aldus heeft men getracht dit onderzoek te verrichten door het meten van het trillingsgedrag van onderdelen daarvan onder invloed van wind- en 10 golfbelastingen. De trillingsenergie, die daarvoor beschikbaar is, is sterk afhankelijk van de weersomstandigheden. Veelal kunnen daardoor waardevolle gegevens slechts onder zeer slechte weersomstandigheden verkregen worden, terwijl zelfs dan de trillingsenergie vaak onvoldoende is om vooral dieper onder water gelegen delen van de constructie te 15 onderzoeken.

In verband daarmee heeft men getracht een trillingsbron (een "schudder") op de constructie aan te brengen en de invloed daarvan op verschillende delen van de constructie te meten. Voorzover bekend is deze methode niet in de openbaarheid gekomen. Het voordeel van die 20 methode is dat de opgelegde trilling, bijvoorbeeld van eenvoudig sinusvormig verloop, qua amplitude en frequentie goed bekend is. Nadelen zijn de constructieve complicaties, de grote tijdrovendheid, daar onderzoek bij vele frequenties nodig is en de daarmee verband houdende onnauwkeurigheid, doordat tussen de gemeten frequenties altijd niet-25 onderzochte frequentiegebieden overblijven. Voorts kan zulk een schudder niet in het gebied van zeer lage frequenties meten.

De uitvinding beoogt hierin verbetering te brengen.

Hiertoe is een werkwijze als bedoeld volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat vanaf een punt buiten en niet gedragen door de te 30 onderzoeken constructie, bijvoorbeeld vanaf een serviceschip of een sleepboot, een trekkracht op de constructie wordt uitgeoefend, dat het die trekkracht uitoefenende orgaan door middelen zoals een sliphaak plotseling van die constructie wordt ontkoppeld om de trekkracht plot- 8503349 2 i * seling te onderbreken, en dat observeermiddelen op een aantal plaatsen aan de constructie het trillingsgedrag van de constructie ter plaatse waarnemen en melden.

Hierdoor kunnen gemakkelijk trillingen in de constructie worden 5 opgewekt, waarvan de energie geconcentreerd is in de lagere frequenties en die alle delen van de constructie doet trillen in het laagste eigen trillingsgetal, terwijl ook op aanzienlijke afstand van het aangrijpingspunt een goed beeld van het trillingsgedrag van onderdelen van de constructie kan worden verkregen. Door de externe trekkracht kan 10 voldoende energie in de constructie worden gebracht om een aanzienlijke trillingsenergie ook in diep onder water gelegen onderdelen van de constructie te brengen om tot een goede meting te kunnen komen, terwijl op eenvoudige wijze die trekkracht op verschillende plaatsen en hoogten van de constructie, desgewenst zowel boven als onder water, en in 15 verschillende horizontale richtingen kan worden uitgeoefend.

Meestal is het uitoefenen van die kracht in twee onderling ongeveer loodrechte horizontale richtingen voldoende, terwijl een excentrische krachtuitoefening om globale torsiebelastingen op te wekken niet nodig is. Of op verschillende hoogten en zowel boven als onder water moet 20 worden aangegrepen, hangt van speciale omstandigheden en van de hoogte van de constructie en de hoogte van onderdompeling af.

De te onderzoeken offshoreconstructie is volgens de uitvinding gekenmerkt doordat hij voorzien is van een aantal observeermiddelen voor trillingen aangebracht op verschillende plaatsen aan die constructie, 25 en van signaal leidingen voor het doorgeven van gegevens over de gemeten trillingen van die observeermiddelen aan een registratie-inrichting.

De observeermiddelen voor de trillingen, aan delen van de constructie aangebracht, kunnen gebruikelijke transducenten voor het meten van versnellingen zijn, bijvoorbeeld inductieve versnellings-30 opnemers van het fabrikaat Hottinger, type B12/200.

Bij toepassing van de uitvinding kunnen mechanische gebreken, bijvoorbeeld scheuren, in constructiedelen worden waargenomen en gelocaliseerd doordat de eigenfrequentie van zulke constructiedelen door zulk een gebrek daalt. Als voorbeeld kan genoemd worden dat aan een 35 schoor of dwarsversterkingsstaaf van een offshoreconstructie zonder gebrek daarin of in de bevestiging daarvan aan de verdere constructie een eigentrillingsfrequentie van bijvoorbeeld 6,9 Hz werd gemeten, terwijl bij een scheur over de gehele omtrek ter plaatse van de 8503349 3 * * verbinding met een kolom bijvoorbeeld 5,8 Hz wordt gemeten. Worden tussenliggende frequenties gemeten, dan kan dat wijzen op een nog slechts over een deel van de omtrek van de schoor of dwarsversterkings** staaf aanwezige scheur.

5 Men kan de uitvinding op een nieuwe constructie toepassen en heeft dan uiteraard normaliter nog geen vergelijkingsmateriaal om te bepalen of scheuren of andere gebreken bijvoorbeeld in lasverbindingen aanwezig zijn. Door beproeving van delen van de constructie voor het samenstellen tijdens of voor de bouw, door beproeving van de constructie tijdens of 10 na het samenstellen alvorens deze in water of in dieper water wordt gebracht of alvorens deze in drijvende toestand wordt gebracht, door berekeningen en door ervaringen met andere constructies kan men echter ook bij zulk een eerste praktische meting aan een nieuwe constructie vaak beoordelen of deze waarschijnlijk op één of meer te localiseren 15 plaatsen een gebrek vertoont. Bij zulk een nieuwe constructie kunnen de transducenten vooraf in het inwendige van de holle schoren of dergelijke blijvend worden aangebracht.

Indien men de uitvinding bij een bestaande constructie voor het eerst toepast, heeft men nog niet zonder meer vergelijkingsmateriaal om 20 de waarneming goed te beoordelen. Men kan echter, evenals bij een nieuwe constructie,inzicht verkrijgen door die waarnemingen te vergelijken met computersimulaties, die een goed inzicht in het te verwachten trillings-gedrag geven. Een andere, in plaats daarvan of als aanvulling daarbij toe te passen mogelijkheid is om de meetresultaten aan onderling 25 vergelijkbare onderdelen van de constructie te vergelijken. Vaak heeft de constructie onderling gelijk uitgevoerde en ongeveer evenwijdige staande vlakken en wanneer men nu de meetresultaten van een onderdeel zoals een schoor in het ene vlak vergelijkt met die van een op dezelfde hoogte geplaatst, in dezelfde richting lopend en gelijk uitgevoerd 30 onderdeel in het andere vlak verkrijgt men inzicht in de mechanische kwaliteit van die onderdelen en hun verbindingen: frequentieverschillen wijzen op een onregelmatigheid en bij het onderdeel met de laagste gemeten frequentie kan men dan tot een gebrek concluderen.

Normaliter zal een trillingsgedrag worden geobserveerd, dat een 35 langzamere trilling van de gehele constructie te zien geeft, waarop een snellere trilling van dat onderdeel gesuperponeerd is. Beide trillingen verlopen uiteraard sterk gedempt in amplitude, maar de frequentie van die gesuperponeerde snellere trilling is voldoende stabiel om eenduidig 8503349 4 te worden vastgesteld. Men kan door spectraalanalyse de meetresultaten onderzoeken en daardoor ook inzicht krijgen in het verloop van amplitudes met de frequenties, dus ook in opslingering en demping.

De uit te oefenen externe kracht is bijvoorbeeld 30 tot 70 ton en 5 bij voorkeur niet groter dan 20 ^ van de ontwerpbelasting in dezelfde richting, wat in praktische gevallen groot genoeg is om het trillings-gedrag van onderdelen goed te meten.

Ideaal is om de werkwijze volgens de uitvinding periodiek met geschikte tijdsruimte ertussen te herhalen.

10 De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen.

Daarin is:

Fig. 1 een perspectivisch aanzicht van een offshoreconstructie, in dit geval een op de zeebodem rustend produktieplatform, met de middelen om 15 de werkwijze volgens de uitvinding daarop toe te passen;

Fig. 2 een grafiek van de aan een onderdeel daarvan gemeten versnellingen in de tijd; en

Fig. 3 het verloop van de trillingsfrequentie van zulk een onderdeel afhankelijk van de uitgestrektheid van een scheur tussen dat onder.deel 20 en een kolom, waaraan het is vastgelast.

Een buitengaats produktie-, verwerkings- of ander platform 1 voor olie-of gaswinning rust hier met hoekkolommen 2 op de zeebodem en heeft tussenkolommen 3, welke kolommen door horizontale schoren 4 en schuine schoren 5 zijn verbonden. Het normale zeeniveau is met 6 aangeduid.

25 Een aantal schoren 4 en 5 is elk van een versnelling observerende transducent 7 voorzien, bij voorkeur in het midden van elk der betreffende schoren aangebracht, terwijl rechts in Fig. 1 ook in de hier dun uitgevoerde tussenkolom 3 zulke transducenten zijn aangebracht.

Een sleepboot of ander hulpschip 8 wordt met een kabel 9, zich 30 splitsend in twee eindkabels 10, verbonden met het boveneinde van twee aangrenzende hoekkolommen 2. Een sliphaak 11 van bekende constructie verbindt de kabel 9 met het hulpschip 8. Een sleepboot heeft normaliter een sliphaak voor noodgevallen bij normale sleepwerkzaamheden.

Bij uitvoering van de werkwijze volgens de uitvinding drijft men 35 het schip 8 zo aan dat het een trekkracht op de kabels 9 en 10 uitoefent. Nadat het platform 1 in voldoende stabiele toestand verkeert terwijl de trekkracht daarop door de kabels 9 en 10 de gewenste stabiele waarde, afhankelijk van de grootte van het platform van tussen 30 en 70 ton heeft bereikt, wordt de sliphaak 11 bediend zodat de kabels 9 en 10 8503 3 49 • % 5 plotseling worden ontspannen.

Elke transducent 7 meet nu het trillingsverloop (de versnellingen) van het onderdeel, waarop hij is aangebracht. Door signaalleidingen kunnen de metingen van alle transducenten bijvoorbeeld op het dek van 5 het platform worden gemeld en geregistreerd.

Hier zijn alleen transducenten onder water en alleen aan schoren 4 en 5 en een enkele aan de rechter kolom 3 getekend. Er kunnen ook transducenten aan dikkere kolommen worden aangebracht, al zal daaraan bij vele constructies niet veel behoefte bestaan gezien de sterkte der 10 kolommen en de geringe kans op mechanische gebreken. Ook kunnen zulke transducenten aan delen boven water worden aangebracht.

Na deze proef kunnen de kabels 10 aan twee andere kolommen 2 worden aangebracht, tezamen in een ander vlak liggend dan het vlak, waarin de kolommen liggen, waarop de kabels volgens de tekening 15 aangrijpen en nu kan de proef worden herhaald. Ook aan eventueel binnen de buitenomtrek van het platform (de jacket daarvan) gelegen schoren kunnen transducenten zijn aangebracht. Tijdens de proef met de kabels 9, 10 aangebracht zoals getekend kan het zin hebben ook in dat andere vlak rechts in Fig. 1 de daar aangebrachte transducenten te laten meten, al 20 is dit meestal niet of weinig relevant.

Het verdient vrijwel steeds de voorkeur dat tegelijkertijd bij dezelfde proef in dezelfde onderdelen van twee evenwijdige buitenvlakken van de constructie wordt gemeten, dus, in Fig. 1 gezien, bij meten in het voorvlak tegelijk meten in het achtervlak, wat een sneller totaal 25 onderzoek mogelijk maakt en een snelle vergelijking van de meetresultaten aan overeenkomstige onderdelen in het ene en in het andere vlak toestaat om een gebrek gemakkelijker te traceren.

Ook kan men op elk der twee buitenvlakken van het platform de proef enige malen herhalen onder aangrijping van de kabels 10 op hetzelfde 30 buitenvlak maar op andere hoogte, bijvoorbeeld op drie verschillende hoogten, waarvan er twee onder water liggen. Veelal is dit echter niet nodig, daar aangrijpen van de kracht op verschillende hoogten meer invloed op de langzame trilling van de gehele constructie heeft dan op de snelle trillingen der afzonderlijke onderdelen.

35 Fig. 2 geeft als voorbeeld het meetresultaat van één der transdu centen weer. Over een periode van 3 sec werd daar een verloop van de versnellingen als getekend gevonden, en daaruit is duidelijk dat de 85 0 3 3 4 9 m *5 6 versnelling een verloop vertoont, in hoofdzaak opgebouwd uit twee gedempte eenvoudige trillingen, een trilling met een trillingstijd van ruim 1 sec., toe te schrijven aan de trilling van het gehele platform, en een trilling met een frequentie van _+ 10 Hz , daarop gesuperponeerd 5 en toe te schrijven aan het trillingsgedrag van het onderdeel, waaraan de transducent zich bevindt, tezamen met zijn bevestiging aan stuggere onderdelen zoals aangrenzende kolommen. Die snellere trilling is sterk in frequentie afhankelijk van de mechanische kwaliteit van dat onderdeel en van zijn bevestiging aan die stuggere onderdelen en het is 10 dus deze snellere frequentie, waaruit conclusies over de mechanische kwaliteit van dat onderdeel en zijn verbinding getrokken kunnen worden.

Fig. 3 maakt dit duidelijk voor een ander onderdeel dan waarvoor Fig. 2 werd opgenomen en wel bij een simulatieproef, waarbij kunstmatig een scheur in de verbinding van een schoor met een kolom werd gemaakt, 15 welke telkens langer werd gemaakt. Bij goede verbindingen met die stuggere onderdelen werd bijvoorbeeld een trillings frequentie (voor die snellere trilling) voor dat onderdeel van 6,9 Hz gevonden. Bij een scheur in één van die verbindingen daalde die frequentie eerst langzaam bij verdergaande scheur^ daarna sterker, totdat, wanneer die scheur die 20 verbinding geheel teniet deed, een frequentie van _+ 5,76 Hz werd gemeten. De scheur van toenemende lengte werd gemaakt tussen een cirkelronde schoor en een cirkelronde, maar veel dikkere kolom, zonder vloeiende overgangsdelen. Een scheur in een schoor op een plaats tussen zijn eindverbindingen en een willekeurige scheur met grilliger verloop 25 ter plaatse van een verbinding, bijvoorbeeld in een vloeiend over- gangslichaam tussen schoor en kolom, zal een afwijkend verloop van de frequentie met de lengte van de scheur te zien geven, maar zal eveneens een dalende natuurlijke frequentie bij groter wordende scheur vertonen.

Bewaart men bijvoorbeeld op papier of in een computergeheugen de 30 eerder gemeten frequentiewaarden, dan kan men bij een latere proef gemakkelijk een direct constateren of de dan gevonden frequentie-waarden noemenswaard afwijken van de eerder gevondene en daaruit direct conclusies trekken over plaats en ernst van mechanische defecten.

Men kan de uitvinding ook met vrucht toepassen op drijvende en 35 semisub-constructies.

8503349 7 'Ά

In plaats van een sliphaak kan men andere middelen toepassen om de kracht op de constructie plotseling op te heffen, bijvoorbeeld explo-siebauten. Dan kan men gemakkelijker op twee punten de verbinding gelijktijdig verbreken, dus bijvoorbeeld daar waar beide kabels 10 5 met de constructie zijn verbonden. De kabels kunnen dan niet tegen delen van de constructie slaan. Ook kan men de snel-losbare verbinding aanbrengen daar waar de kabel 9 in de kabels 10 overgaat.

Treedt een scheur in een onderdeel of in een verbinding van een onderdeel zoals een schoor, waaraan wordt gemeten, met een kolom op, dan 10 zal het gemeten trillingsgedrag afhangen van de vraag of het onderdeel al dan niet vol water loopt, geheel of, onder opsluiting van lucht, gedeeltelijk. De eigenfrequentie van het onderdeel zal sterker dalen naarmate dit meer met water wordt gevuld.

Door spectraalanalyse, uitgevoerd op een meetresultaat als in 15 Fig. 2 getekend, kan men meer inzicht verkrijgen in het verloop van de amplitudes met de frequenties en dus in het opslinger- en dempgedrag zowel zonder als bij optreden van een mechanisch gebrek.

Bij werkelijke belastingen op een dergelijke constructie in één richting zullen onderdelen in vlakken evenwijdig aan die richting in het 20 algemeen eerder scheuren en vervormen dan onderdelen in vlakken loodrecht daarop, door de dan daarin optredende trek-, druk- en knik-krachten. Voor de meting volgens de uitvinding is echter in hoofdzaak het transversaal trillen van het onderdeel in het gebied tussen zijn uiteinden verhelderend, op grond waarvan bij de proef volgens 25 Fig. 1 vooral de metingen aan onderdelen in het getekende vlak links vooraan en in het niet-getekende vlak rechts achteraan relevant zijn.

8503343

Claims (5)

1. Werkwijze voor het onderzoeken van een offshore-constructie op mechanische gebreken, met het kenmerk, dat vanaf een punt buiten en niet gedragen door de te onderzoeken constructie, bijvoorbeeld vanaf een serviceschip of een sleepboot, een trekkracht op 5 de constructie wordt uitgeoefend, dat het die trekkracht uitoefenende orgaan door middelen zoals een sliphaak plotseling van die constructie wordt ontkoppeld om de trekkracht plotseling te onderbreken, en dat observeermiddelen op een aantal plaatsen aan de constructie het tril-lingsgedrag van de constructie ter plaatse waarnemen en melden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij zulk een trekkracht achtereenvolgens in twee onderling ongeveer loodrechte horizontale richtingen op de constructie wordt uitgeoefend.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij die trekkracht achtereenvolgens op verschillende hoogtes van de constructie tot 15 aangrijpen wordt gebracht.

4. Offshoreconstructie, voorzien van een aantal observeermiddelen voor trillingen, aangebracht op verschillende plaatsen aan die constructie en van signaalleidingen voor het doorgeven van gegevens over de gemeten trillingen van die observeermiddelen aan een 20 registratie-inrichting. .

5. Werkwijze voor het onderzoeken van een constructie volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat met tijdsverloop het onderzoek wordt herhaald en de geregistreerde gegevens van een eerder uitgevoerd onderzoek met die van een later uitgevoerd onderzoek worden 25 vergeleken ter vaststelling van afwijkingen in het trillingsgedrag van delen van de constructie en daarmee voor het constateren en localiseren van mechanische gebreken in de constructie. ieitieieirk 8503349