一種海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其包括海洋平臺結(jié)構(gòu)模型、四層圓環(huán)形鋼板、上位機(jī)、傳感器；海洋平臺結(jié)構(gòu)模型放置在四層圓環(huán)形鋼板的圓心位置，這四層圓環(huán)形鋼板從下至上依次為：基座、海流層實(shí)驗(yàn)臺、海浪層實(shí)驗(yàn)臺、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺，每層通過外側(cè)的四根在圓周上均勻分布的鋼柱與其它層連接，海流層實(shí)驗(yàn)臺、海浪層實(shí)驗(yàn)臺、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設(shè)置定位安裝孔且這三層的定位安裝孔一一對應(yīng)，在海流層實(shí)驗(yàn)臺、海浪層實(shí)驗(yàn)臺、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)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(fēng)層動力輸出裝置；上位機(jī)控制動力輸出裝置和采集傳感器的實(shí)時(shí)檢測信號并處理。
【專利說明】一種海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋能源利用的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今，能源問題已經(jīng)成為一個世界性的問題，而石油作為最核心的戰(zhàn)略性資源更是重中之重。我國雖然陸地面積遼闊，但是陸上油田的開采均已過了產(chǎn)量峰值，大部分的陸上油田開采量已經(jīng)超過可開采儲量的70%，隨著大陸架油氣資源的開發(fā)已經(jīng)度過黃金期，面向海洋領(lǐng)域的資源開發(fā)已經(jīng)逐步成為當(dāng)今世界海洋油氣工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。因此作為海洋資源開采利用的基礎(chǔ)性設(shè)施，海洋平臺的建設(shè)及檢測技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注。
[0003]海洋平臺是海上資源開發(fā)的基礎(chǔ)性設(shè)施，也是海上生產(chǎn)作業(yè)和生活的基地，因此海洋平臺的安全問題也是海洋平臺設(shè)計(jì)中的首要因素。海洋平臺結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境十分復(fù)雜且惡劣，最上層有海風(fēng)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(jié)構(gòu)的抗力衰減非常明顯。海洋平臺結(jié)構(gòu)的失效破壞，不僅會造成直接的重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，還將可能造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和社會影響，因此對于海洋平臺的實(shí)時(shí)安全檢測便顯得至關(guān)重要。本發(fā)明是設(shè)計(jì)一套疲勞實(shí)驗(yàn)裝置對海洋平臺模型進(jìn)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(yīng)的實(shí)驗(yàn)理論支持。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其能夠?qū)Ｑ笃脚_模型進(jìn)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(yīng)的實(shí)驗(yàn)理論支持。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:這種海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其包括根據(jù)實(shí)際的海洋平臺按比例縮小的海洋平臺結(jié)構(gòu)模型、四層圓環(huán)形鋼板、上位機(jī)、傳感器；海洋平臺結(jié)構(gòu)模型放置在四層圓環(huán)形鋼板的圓心位置，這四層圓環(huán)形鋼板從下至上依次為:基座、海流層實(shí)驗(yàn)臺、海浪層實(shí)驗(yàn)臺、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺，每層通過外側(cè)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(shí)驗(yàn)臺、海浪層實(shí)驗(yàn)臺、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設(shè)置定位安裝孔且這三層的定位安裝孔一一對應(yīng)，在海流層實(shí)驗(yàn)臺的定位安裝孔上放置海流層動力輸出裝置，在海浪層實(shí)驗(yàn)臺的定位安裝孔上放置海浪層動力輸出裝置，在海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺的定位安裝孔上放置海風(fēng)層動力輸出裝置；傳感器設(shè)置在海洋平臺結(jié)構(gòu)模型和四層圓環(huán)形鋼板上；上位機(jī)控制海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風(fēng)層動力輸出裝置，和采集傳感器的實(shí)時(shí)檢測信號并處理。
[0006]由于海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風(fēng)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(jié)的波、浪、流相位角的變化，所以能夠?qū)Ｑ笃脚_模型進(jìn)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(yīng)的實(shí)驗(yàn)理論支持。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明的海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是根據(jù)本發(fā)明的海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置的海流層動力輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置的海浪層動力輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4是根據(jù)本發(fā)明的海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置的海風(fēng)層動力輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1所示，這種海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其包括根據(jù)實(shí)際的海洋平臺按比例縮小的海洋平臺結(jié)構(gòu)模型5、四層圓環(huán)形鋼板、上位機(jī)、傳感器；海洋平臺結(jié)構(gòu)模型放置在四層圓環(huán)形鋼板的圓心位置，這四層圓環(huán)形鋼板從下至上依次為:基座1、海流層實(shí)驗(yàn)臺2、海浪層實(shí)驗(yàn)臺3、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺4，每層通過外側(cè)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(shí)驗(yàn)臺、海浪層實(shí)驗(yàn)臺、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設(shè)置定位安裝孔6且這三層的定位安裝孔一一對應(yīng)，在海流層實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)臺的定位安裝孔上放置海浪層動力輸出裝置8，在海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺的定位安裝孔上放置海風(fēng)層動力輸出裝置7 ;傳感器設(shè)置在海洋平臺結(jié)構(gòu)模型和四層圓環(huán)形鋼板上；上位機(jī)控制海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風(fēng)層動力輸出裝置，和采集傳感器的實(shí)時(shí)檢測信號并處理。
[0012]由于海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風(fēng)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(jié)的波、浪、流相位角的變化，所以能夠?qū)Ｑ笃脚_模型進(jìn)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(yīng)的實(shí)驗(yàn)理論支持。
[0013]另外，基座安裝孔的數(shù)量是四個，在圓周上均勻分布。
[0014]另外，海流層實(shí)驗(yàn)臺、海浪層實(shí)驗(yàn)臺、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設(shè)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恒力液壓裝置，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，定量液壓泵工作回路中的液壓油經(jīng)過濾器進(jìn)入該回路中，三位四通電磁換向閥的左位工作，導(dǎo)致單作用式液壓缸工作而輸出一個恒力，單作用式液壓缸工作完成后三位四通電磁換向閥的右位工作，工作回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(dǎo)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(diào)速閥812、單作用式液壓缸814、單向閥815 ;當(dāng)處于快進(jìn)工作模式時(shí)，進(jìn)油時(shí)油箱里的液壓油經(jīng)過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進(jìn)入單作用式液壓缸的左腔，回油時(shí)液壓油經(jīng)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(dāng)處于慢進(jìn)工作模式時(shí)，進(jìn)油時(shí)油箱里的液壓油經(jīng)過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進(jìn)入單作用式液壓缸的左腔，回油時(shí)液壓油經(jīng)過單作用式液壓缸的右腔進(jìn)入調(diào)速閥、油箱；當(dāng)處于工進(jìn)工作模式時(shí)，當(dāng)單作用式液壓缸的活塞桿到達(dá)受力體后，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(jīng)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(jìn)油時(shí)油箱里的液壓油經(jīng)過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進(jìn)入單作用式液壓缸的左腔，回油時(shí)液壓油經(jīng)過單作用式液壓缸的右腔進(jìn)入第二電磁換向閥、油箱，先導(dǎo)式溢流閥的遙控口連接到比例溢流閥，調(diào)節(jié)直動式溢流閥的溢流壓力大于先導(dǎo)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(dāng)處于快退工作模式時(shí)，進(jìn)油時(shí)油箱里的液壓油經(jīng)過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥、單向閥進(jìn)入單作用式液壓缸的右腔，回油時(shí)液壓油經(jīng)過單作用式液壓缸的左腔進(jìn)入三位四通電磁換向閥、油箱，先導(dǎo)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(dāng)活塞桿退回原位置后，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(fù)到原始狀態(tài)。
[0017]具體地，此正弦液壓裝置有四種工作模式，即快進(jìn)、慢進(jìn)、工進(jìn)、快退模式。根據(jù)圖3所示的正弦液壓裝置，詳細(xì)的工作狀態(tài)如下:
[0018]a.快進(jìn):按下啟動按鈕，電磁鐵IYA通電,三位四通換向閥88左位工作,形成差動回路以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)。
[0019]進(jìn)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(jìn)過程中，溢流閥83起安全閥作用，由于采用定量泵，所以液壓缸活塞桿勻速前進(jìn)。
[0022]b.慢進(jìn):當(dāng)液壓缸活塞桿達(dá)到規(guī)定行程，壓下行程閥811，其右位工作。
[0023]進(jìn)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(diào)速閥812 —油箱
[0025]由于調(diào)速閥的作用實(shí)現(xiàn)慢進(jìn)。
[0026]c.工進(jìn):當(dāng)液壓缸活塞桿到達(dá)受力體后，液壓缸左腔積壓，第一壓力繼電器89動作，此時(shí)3YA，4YA同時(shí)動作，I電流信號經(jīng)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(jìn)行調(diào)節(jié)，在保證油路安全的條件下，調(diào)節(jié)直動式溢流閥83溢流壓力始終大于先導(dǎo)式溢流閥85的溢流壓力。
[0027]進(jìn)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(jìn)時(shí)，P處壓力由溢流閥85決定，85為先導(dǎo)式溢流閥，其調(diào)定壓力由其先導(dǎo)閥的開關(guān)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(jīng)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(dá)到調(diào)節(jié)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(shí)，溢流閥85的遙控口與比例溢流閥86斷開。
[0031]進(jìn)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(dāng)活塞桿退回原位置后，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(fù)到原始狀態(tài)，系統(tǒng)卸荷。
[0034]另外，如圖4所示，海風(fēng)層動力輸出裝置為脈沖力氣動裝置，其包括氣馬達(dá)71、電磁換向閥72、壓力繼電器73、氣缸74，開啟后，電磁換向閥的左位工作，同時(shí)氣馬達(dá)工作為整個工作回路加壓，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)壓力繼電器工作，導(dǎo)致氣缸瞬間輸出一個可控的脈沖力，然后電磁換向閥換到右位工作，整個工作回路卸載，完成一次動作。
[0035]另外，傳感器包括應(yīng)變花、熱敏傳感器、聲發(fā)射檢測儀。各個傳感器的具體位置不固定，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行自由安排。
[0036]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:其包括根據(jù)實(shí)際的海洋平臺按比例縮小的海洋平臺結(jié)構(gòu)模型(5)、四層圓環(huán)形鋼板、上位機(jī)、傳感器；海洋平臺結(jié)構(gòu)模型放置在四層圓環(huán)形鋼板的圓心位置，這四層圓環(huán)形鋼板從下至上依次為:基座(1)、海流層實(shí)驗(yàn)臺(2)、海浪層實(shí)驗(yàn)臺(3)、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺(4)，每層通過外側(cè)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(shí)驗(yàn)臺、海浪層實(shí)驗(yàn)臺、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設(shè)置定位安裝孔(6)且這三層的定位安裝孔一一對應(yīng)，在海流層實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)臺的定位安裝孔上放置海浪層動力輸出裝置(8)，在海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺的定位安裝孔上放置海風(fēng)層動力輸出裝置(7);傳感器設(shè)置在海洋平臺結(jié)構(gòu)模型和四層圓環(huán)形鋼板上；上位機(jī)控制海流層動力輸出裝置、海浪層動力輸出裝置、海風(fēng)層動力輸出裝置，和采集傳感器的實(shí)時(shí)檢測信號并處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述基座安裝孔的數(shù)量是四個，在圓周上均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述海流層實(shí)驗(yàn)臺、海浪層實(shí)驗(yàn)臺、海風(fēng)層實(shí)驗(yàn)臺這三層的每層在圓周方向每隔22.5度設(shè)置三個定位安裝孔￠)，這三個定位安裝孔分布呈等邊三角形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述海流層動力輸出裝置為恒力液壓裝置，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)，定量液壓泵工作回路中的液壓油經(jīng)過濾器進(jìn)入該回路中，三位四通電磁換向閥的左位工作，導(dǎo)致單作用式液壓缸工作而輸出一個恒力，單作用式液壓缸工作完成后三位四通電磁換向閥的右位工作，工作回路卸載完成一次動作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于: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(dǎo)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(diào)速閥(812)、單作用式液壓缸(814)、單向閥(815);當(dāng)處于快進(jìn)工作模式時(shí)，進(jìn)油時(shí)油箱里的液壓油經(jīng)過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進(jìn)入單作用式液壓缸的左腔，回油時(shí)液壓油經(jīng)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(dāng)處于慢進(jìn)工作模式時(shí)，進(jìn)油時(shí)油箱里的液壓油經(jīng)過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進(jìn)入單作用式液壓缸的左腔，回油時(shí)液壓油經(jīng)過單作用式液壓缸的右腔進(jìn)入調(diào)速閥、油箱；當(dāng)處于工進(jìn)工作模式時(shí)，當(dāng)單作用式液壓缸的活塞桿到達(dá)受力體后，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(jīng)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(jìn)油時(shí)油箱里的液壓油經(jīng)過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥進(jìn)入單作用式液壓缸的左腔，回油時(shí)液壓油經(jīng)過單作用式液壓缸的右腔進(jìn)入第二電磁換向閥、油箱，先導(dǎo)式溢流閥的遙控口連接到比例溢流閥，調(diào)節(jié)直動式溢流閥的溢流壓力大于先導(dǎo)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(dāng)處于快退工作模式時(shí)，進(jìn)油時(shí)油箱里的液壓油經(jīng)過過濾器、單向定量液壓泵、三位四通電磁換向閥、單向閥進(jìn)入單作用式液壓缸的右腔，回油時(shí)液壓油經(jīng)過單作用式液壓缸的左腔進(jìn)入三位四通電磁換向閥、油箱，先導(dǎo)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(dāng)活塞桿退回原位置后，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(fù)到原始狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述海風(fēng)層動力輸出裝置為脈沖力氣動裝置，其包括氣馬達(dá)(71)、電磁換向閥(72)、壓力繼電器(73)、氣缸(74)，開啟后，電磁換向閥的左位工作，同時(shí)氣馬達(dá)工作為整個工作回路加壓，當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)定值時(shí)壓力繼電器工作，導(dǎo)致氣缸瞬間輸出一個可控的脈沖力，然后電磁換向閥換到右位工作，整個工作回路卸載，完成一次動作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋平臺的疲勞實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述傳感器包括應(yīng)變花、熱敏傳感器、聲發(fā)射檢測儀。
【文檔編號】G01M99/00GK104354829SQ201410558718
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】劉貴杰, 陳鵬飛, 劉鵬, 穆為磊, 翟元壯, 鐘本雷, 焦建波, 王新寶 申請人:中國海洋大學(xué)