一種海洋平臺的疲勞實驗裝置製造方法
2023-05-28 00:30:41
專利名稱:一種海洋平臺的疲勞實驗裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種海洋平臺的疲勞實驗裝置，其包括海洋平臺結構模型、四層圓環形鋼板、上位機、傳感器；海洋平臺結構模型放置在四層圓環形鋼板的圓心位置，這四層圓環形鋼板從下至上依次為：基座、海流層實驗臺、海浪層實驗臺、海風層實驗臺，每層通過外側的四根在圓周上均勻分布的鋼柱與其它層連接，海流層實驗臺、海浪層實驗臺、海風層實驗臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設置定位安裝孔且這三層的定位安裝孔一一對應，在海流層實驗臺、海浪層實驗臺、海風層實驗臺的定位安裝孔上分別放置海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風層動力輸出裝置；上位機控制動力輸出裝置和採集傳感器的實時檢測信號並處理。
【專利說明】
一種海洋平臺的疲勞實驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於海洋能源利用的【技術領域】，具體地涉及一種海洋平臺的疲勞實驗
目.0
【背景技術】
[0002]現今，能源問題已經成為一個世界性的問題，而石油作為最核心的戰略性資源更是重中之重。我國雖然陸地面積遼闊，但是陸上油田的開採均已過了產量峰值，大部分的陸上油田開採量已經超過可開採儲量的70%，隨著大陸架油氣資源的開發已經度過黃金期，面向海洋領域的資源開發已經逐步成為當今世界海洋油氣工業發展的必然趨勢。因此作為海洋資源開採利用的基礎性設施，海洋平臺的建設及檢測技術受到了越來越多的關注。
[0003]海洋平臺是海上資源開發的基礎性設施，也是海上生產作業和生活的基地，因此海洋平臺的安全問題也是海洋平臺設計中的首要因素。海洋平臺結構所處的環境十分複雜且惡劣，最上層有海風侵襲，中間層有海浪拍打，最底層有海流腐蝕，在其多方面的影響下海洋平臺結構的抗力衰減非常明顯。海洋平臺結構的失效破壞，不僅會造成直接的重大經濟損失和人員傷亡，還將可能造成嚴重的環境汙染和社會影響，因此對於海洋平臺的實時安全檢測便顯得至關重要。本實用新型是設計一套疲勞實驗裝置對海洋平臺模型進行檢測及分析，從而為真正海洋平臺的安全檢測及事故診斷提供相應的實驗理論支持。
【發明內容】
[0004]本實用新型的技術解決問題是:克服現有技術的不足，提供一種海洋平臺的疲勞實驗裝置，其能夠對海洋平臺模型進行檢測及分析，從而為真正海洋平臺的安全檢測及事故診斷提供相應的實驗理論支持。
[0005]本實用新型的技術解決方案是:這種海洋平臺的疲勞實驗裝置，其包括根據實際的海洋平臺按比例縮小的海洋平臺結構模型、四層圓環形鋼板、上位機、傳感器；海洋平臺結構模型放置在四層圓環形鋼板的圓心位置，這四層圓環形鋼板從下至上依次為:基座、海流層實驗臺、海浪層實驗臺、海風層實驗臺，每層通過外側的四根在圓周上均勻分布的鋼柱與其它層連接，基座通過其上的基座安裝孔固定到地面，海流層實驗臺、海浪層實驗臺、海風層實驗臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設置定位安裝孔且這三層的定位安裝孔一一對應，在海流層實驗臺的定位安裝孔上放置海流層動力輸出裝置，在海浪層實驗臺的定位安裝孔上放置海浪層動力輸出裝置，在海風層實驗臺的定位安裝孔上放置海風層動力輸出裝置；傳感器設置在海洋平臺結構模型和四層圓環形鋼板上；上位機控制海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風層動力輸出裝置，和採集傳感器的實時檢測信號並處理。
[0006]由於海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風層動力輸出裝置可以按照定位安裝孔的位置自由的選擇安裝位置，通過每層動力輸出裝置間不同的角度組合來模擬不同季節的波、浪、流相位角的變化，所以能夠對海洋平臺模型進行檢測及分析，從而為真正海洋平臺的安全檢測及事故診斷提供相應的實驗理論支持。
【附圖說明】
[0007]圖1是根據本實用新型的海洋平臺的疲勞實驗裝置的結構示意圖；
[0008]圖2是根據本實用新型的海洋平臺的疲勞實驗裝置的海流層動力輸出裝置的結構示意圖；
[0009]圖3是根據本實用新型的海洋平臺的疲勞實驗裝置的海浪層動力輸出裝置的結構示意圖；
[0010]圖4是根據本實用新型的海洋平臺的疲勞實驗裝置的海風層動力輸出裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，這種海洋平臺的疲勞實驗裝置，其包括根據實際的海洋平臺按比例縮小的海洋平臺結構模型5、四層圓環形鋼板、上位機、傳感器；海洋平臺結構模型放置在四層圓環形鋼板的圓心位置，這四層圓環形鋼板從下至上依次為:基座1、海流層實驗臺2、海浪層實驗臺3、海風層實驗臺4，每層通過外側的四根在圓周上均勻分布的鋼柱10與其它層連接，基座通過其上的基座安裝孔固定到地面，海流層實驗臺、海浪層實驗臺、海風層實驗臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設置定位安裝孔6且這三層的定位安裝孔一一對應，在海流層實驗臺的定位安裝孔上放置海流層動力輸出裝置9，在海浪層實驗臺的定位安裝孔上放置海浪層動力輸出裝置8，在海風層實驗臺的定位安裝孔上放置海風層動力輸出裝置7 ;傳感器設置在海洋平臺結構模型和四層圓環形鋼板上；上位機控制海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風層動力輸出裝置，和採集傳感器的實時檢測信號並處理。
[0012]由於海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風層動力輸出裝置可以按照定位安裝孔的位置自由的選擇安裝位置，通過每層動力輸出裝置間不同的角度組合來模擬不同季節的波、浪、流相位角的變化，所以能夠對海洋平臺模型進行檢測及分析，從而為真正海洋平臺的安全檢測及事故診斷提供相應的實驗理論支持。
[0013]另外，基座安裝孔的數量是四個，在圓周上均勻分布。
[0014]另外，海流層實驗臺、海浪層實驗臺、海風層實驗臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設置三個定位安裝孔6，這三個定位安裝孔分布呈等邊三角形。
[0015]另外，如圖2所示，海流層動力輸出裝置為恆力液壓裝置，其包括過濾器81、單向定量液壓泵82、三位四通電磁換向閥88、單作用式液壓缸814，定量液壓泵工作迴路中的液壓油經過濾器進入該迴路中，三位四通電磁換向閥的左位工作，導致單作用式液壓缸工作而輸出一個恆力，單作用式液壓缸工作完成後三位四通電磁換向閥的右位工作，工作迴路卸載完成一次動作。
[0016]另外，如圖3所示，海浪層動力輸出裝置為正弦液壓裝置，其包括過濾器81、單向定量液壓泵82、直動式溢流閥83、第一電磁換向閥84、第二電磁換向閥813、先導式溢流閥85、比例溢流閥86、電流放大器87、三位四通電磁換向閥88、第一壓力繼電器89、第二壓力繼電器810、行程閥811、調速閥812、單作用式液壓缸814、單向閥815 ;當處於快進工作模式時，進油時油箱裡的液壓油經過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進入單作用式液壓缸的左腔，回油時液壓油經過單作用式液壓缸的右腔、行程閥、三位四通電磁換向閥、單作用式液壓缸的左腔，直動式溢流閥作為安全閥；當處於慢進工作模式時，進油時油箱裡的液壓油經過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進入單作用式液壓缸的左腔，回油時液壓油經過單作用式液壓缸的右腔進入調速閥、油箱；當處於工進工作模式時，當單作用式液壓缸的活塞杆到達受力體後，單作用式液壓缸的左腔積壓，第一壓力繼電器動作，電流信號經過電流放大器輸入，第一、第二電磁換向閥分別下位、右位工作，進油時油箱裡的液壓油經過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進入單作用式液壓缸的左腔，回油時液壓油經過單作用式液壓缸的右腔進入第二電磁換向閥、油箱，先導式溢流閥的遙控口連接到比例溢流閥，調節直動式溢流閥的溢流壓力大於先導式溢流閥的溢流壓力，第一、第二電磁換向閥分別在下位、右位工作；當處於快退工作模式時，進油時油箱裡的液壓油經過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥、單向閥進入單作用式液壓缸的右腔，回油時液壓油經過單作用式液壓缸的左腔進入三位四通電磁換向閥、油箱，先導式溢流閥的遙控口與比例溢流閥斷開，第一、第二電磁換向閥分別在上位、左位工作，當活塞杆退回原位置後，單作用式液壓缸的右腔積壓，第二壓力繼電器動作，正弦液壓裝置停止工作，恢復到原始狀態。
[0017]具體地，此正弦液壓裝置有四種工作模式，即快進、慢進、工進、快退模式。根據圖3所示的正弦液壓裝置，詳細的工作狀態如下:
[0018]a.快進:按下啟動按鈕，電磁鐵IYA通電，三位四通換向閥88左位工作，形成差動迴路以實現快進。
[0019]進油路:油箱一過濾器81 —單向定量液壓泵82 —三位四通換向閥88 —液壓缸814左腔
[0020]回油路:液壓缸右腔一行程閥811 —三位四通換向閥88 —液壓缸左腔
[0021]此快進過程中，溢流閥83起安全閥作用，由於採用定量泵，所以液壓缸活塞杆勻速前進。
[0022]b.慢進:當液壓缸活塞杆達到規定行程，壓下行程閥811，其右位工作。
[0023]進油路:油箱一過濾器81 —單向定量液壓泵82—三位四通換向閥88—液壓缸左腔
[0024]回油路:液壓缸右腔一調速閥812 —油箱
[0025]由於調速閥的作用實現慢進。
[0026]c.工進:當液壓缸活塞杆到達受力體後，液壓缸左腔積壓，第一壓力繼電器89動作，此時3YA，4YA同時動作，I電流信號經過電流放大器輸入，第一、第二電磁換向閥84、813分別下位、右位工作。為保證P處壓力能夠進行調節，在保證油路安全的條件下，調節直動式溢流閥83溢流壓力始終大於先導式溢流閥85的溢流壓力。
[0027]進油路:油箱一過濾器I —單向定量液壓泵82 —三位四通換向閥88 —液壓缸左腔
[0028]回油路:液壓缸右腔一第二電磁換向閥813 —油箱
[0029]工進時，P處壓力由溢流閥85決定，85為先導式溢流閥，其調定壓力由其先導閥的開關量大小決定，將溢流閥85的遙控口連接到比例溢流閥86，輸入電流經電流放大器來控制閥86的溢流量大小從而控制閥85的溢流量大小，最終達到調節P處壓力的目的，這樣我們可以通過編程控制電流的變化來獲得液壓缸輸出的不斷變化的壓力。
[0030]d.快退:按下快退按鈕，電磁鐵2YA通電，3YA斷電，4YA斷電，三位四通換向閥88右位工作，第二換向閥813左位工作，第一換向閥84上位工作，此時，溢流閥85的遙控口與比例溢流閥86斷開。
[0031]進油路:油箱一過濾器81 —單向定量液壓泵82 —三位四通換向閥88 —單向閥815 —液壓缸右腔
[0032]回油路:液壓缸左腔一三位四通換向閥88 —油箱
[0033]當活塞杆退回原位置後，液壓缸右腔積壓，第二壓力繼電器810動作，整個裝置停止工作，恢復到原始狀態，系統卸荷。
[0034]另外，如圖4所示，海風層動力輸出裝置為脈衝力氣動裝置，其包括氣馬達71、電磁換向閥72、壓力繼電器73、氣缸74，開啟後，電磁換向閥的左位工作，同時氣馬達工作為整個工作迴路加壓，當壓力達到預定值時壓力繼電器工作，導致氣缸瞬間輸出一個可控的脈衝力，然後電磁換向閥換到右位工作，整個工作迴路卸載，完成一次動作。
[0035]另外，傳感器包括應變花、熱敏傳感器、聲發射檢測儀。各個傳感器的具體位置不固定，可根據實驗要求進行自由安排。
[0036]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本實用新型技術方案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種海洋平臺的疲勞實驗裝置，其特徵在於:其包括根據實際的海洋平臺按比例縮小的海洋平臺結構模型(5)、四層圓環形鋼板、上位機、傳感器；海洋平臺結構模型放置在四層圓環形鋼板的圓心位置，這四層圓環形鋼板從下至上依次為:基座(I)、海流層實驗臺(2)、海浪層實驗臺(3)、海風層實驗臺(4)，每層通過外側的四根在圓周上均勻分布的鋼柱(10)與其它層連接，基座通過其上的基座安裝孔固定到地面，海流層實驗臺、海浪層實驗臺、海風層實驗臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設置定位安裝孔(6)且這三層的定位安裝孔一一對應，在海流層實驗臺的定位安裝孔上放置海流層動力輸出裝置(9)，在海浪層實驗臺的定位安裝孔上放置海浪層動力輸出裝置(8)，在海風層實驗臺的定位安裝孔上放置海風層動力輸出裝置(7);傳感器設置在海洋平臺結構模型和四層圓環形鋼板上；上位機控制海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風層動力輸出裝置，和採集傳感器的實時檢測信號並處理。2.根據權利要求1所述的海洋平臺的疲勞實驗裝置，其特徵在於:所述基座安裝孔的數量是四個，在圓周上均勻分布。3.根據權利要求1或2所述的海洋平臺的疲勞實驗裝置，其特徵在於:所述海流層實驗臺、海浪層實驗臺、海風層實驗臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設置三個定位安裝孔出)，這三個定位安裝孔分布呈等邊三角形。4.根據權利要求1所述的海洋平臺的疲勞實驗裝置，其特徵在於:所述海流層動力輸出裝置為恆力液壓裝置，其包括過濾器(81)、單向定量液壓泵(82)、三位四通電磁換向閥(88)、單作用式液壓缸(814)，定量液壓泵工作迴路中的液壓油經過濾器進入該迴路中，三位四通電磁換向閥的左位工作，導致單作用式液壓缸工作而輸出一個恆力，單作用式液壓缸工作完成後三位四通電磁換向閥的右位工作，工作迴路卸載完成一次動作。5.根據權利要求1所述的海洋平臺的疲勞實驗裝置，其特徵在於:所述海浪層動力輸出裝置為正弦液壓裝置，其包括過濾器(81)、單向定量液壓泵(82)、直動式溢流閥(83)、第一電磁換向閥(84)、第二電磁換向閥(813)、先導式溢流閥(85)、比例溢流閥(86)、電流放大器(87)、三位四通電磁換向閥(88)、第一壓力繼電器(89)、第二壓力繼電器(810)、行程閥(811)、調速閥(812)、單作用式液壓缸(814)、單向閥(815);當處於快進工作模式時，進油時油箱裡的液壓油經過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進入單作用式液壓缸的左腔，回油時液壓油經過單作用式液壓缸的右腔、行程閥、三位四通電磁換向閥、單作用式液壓缸的左腔，直動式溢流閥作為安全閥；當處於慢進工作模式時，進油時油箱裡的液壓油經過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進入單作用式液壓缸的左腔，回油時液壓油經過單作用式液壓缸的右腔進入調速閥、油箱；當處於工進工作模式時，當單作用式液壓缸的活塞杆到達受力體後，單作用式液壓缸的左腔積壓，第一壓力繼電器動作，電流信號經過電流放大器輸入，第一、第二電磁換向閥分別下位、右位工作，進油時油箱裡的液壓油經過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進入單作用式液壓缸的左腔，回油時液壓油經過單作用式液壓缸的右腔進入第二電磁換向閥、油箱，先導式溢流閥的遙控口連接到比例溢流閥，調節直動式溢流閥的溢流壓力大於先導式溢流閥的溢流壓力，第一、第二電磁換向閥分別在下位、右位工作；當處於快退工作模式時，進油時油箱裡的液壓油經過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥、單向閥進入單作用式液壓缸的右腔，回油時液壓油經過單作用式液壓缸的左腔進入三位四通電磁換向閥、油箱，先導式溢流閥的遙控口與比例溢流閥斷開，第一、第二電磁換向閥分別在上位、左位工作，當活塞杆退回原位置後，單作用式液壓缸的右腔積壓，第二壓力繼電器動作，正弦液壓裝置停止工作，恢復到原始狀態。6.根據權利要求1所述的海洋平臺的疲勞實驗裝置，其特徵在於:所述海風層動力輸出裝置為脈衝力氣動裝置，其包括氣馬達(71)、電磁換向閥(72)、壓力繼電器(73)、氣缸(74)，開啟後，電磁換向閥的左位工作，同時氣馬達工作為整個工作迴路加壓，當壓力達到預定值時壓力繼電器工作，導致氣缸瞬間輸出一個可控的脈衝力，然後電磁換向閥換到右位工作，整個工作迴路卸載，完成一次動作。7.根據權利要求1所述的海洋平臺的疲勞實驗裝置，其特徵在於:所述傳感器包括應變花、熱敏傳感器、聲發射檢測儀。
【文檔編號】B63B9-00GK204297024SQ201420607425
【發明者】劉貴傑, 陳鵬飛, 劉鵬, 穆為磊, 翟元壯, 鍾本雷, 焦建波, 王新寶 [申請人]中國海洋大學