大型海洋平台重量重心测试系统的研究与应用

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1、上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注名引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：谢明智日期：年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大

2、学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书本学位论文属于不保密□学位论文作者签名：谢明智指导教师签名：黎明柱日期：年月日日期：年月日上海交通大学工程硕士论文第1章绪论第1章绪论1.1海洋平台重量测试系统的工程背景随着油田生产开发的需要，海洋平台包括组块、深水导管架等其功能和复杂程度越来越高，重量也越来越大，甚至达到上万吨，海上采油平台的建造趋于集成化。以美国EDC能源开发公司和中石化集团公司合资开发的EDC埕岛西浅海区块工程为

3、例，DPA采油平台几何尺寸为61×43×16米，总重约3200吨，是一座集采油、处理、外输、发电、生活为一体的综合性平台。这些平台往往存在柔度大，重量分布不均匀以及支承点跨距较大等特点，对海上施工提出了很高的要求，需要对重量、重心进行严格科学的控制。但在建造过程中由于种种原因，造成海洋平台的重心和重量[1]分布很难控制。海洋石油平台的安装设计是海上工程的一个重要组成部分，海洋平台的重量和重心分布是海洋平台海上安装的重要控制参数，准确的重量和重心位置对选择浮吊和吊索起决定性作用。但由于平台制造过程中焊接材料、撬块及局部修改和临

4、时结构等因素的影响，海洋平台的最终重量与设计重量往往相差较大，导致重量控制很困难，尤其是当海洋平台设计重量接近于浮吊极限重量时，给吊装的安全性带来严重隐患。为了保证工程安全实施，确保平台的重量小于浮吊的极限载荷，最大限度的发挥浮吊能力，很有必要在平台预制完毕后对其进行称重，确定海洋平台的准确的重量和重心，从而实现安全吊装。因此，对海洋平台重量重心测试系统即平台称重系统的研究有着重要的实践意义和工程价值。目前国内建造的一些海洋采油平台、钻井勘探平台和生活综合平台等，各种规格不同，小型的有200吨左右、大中等有1000吨左右是目

5、前建造较多的，随着平台建造技术的提高特大型综合平台也陆续出现。一般,为了测试计算海洋平台的重量和重心,需将平台顶升50mm-60mm之间的高度,上升速度和下降速度大约为每分钟10mm左右，即为0.186mm/s,整个过程约需5-6分钟。本文将以800吨左右平台为例进行试验研究的，该方法对于特大型平台同样适第1页共65页上海交通大学工程硕士论文第1章绪论用，具有一定的代表性，可行性。1.2国内外海洋平台称重系统的发展概况1.2.1称重技术的发展概况现代的称重装置——衡器是工业生产中进行称重的主要计量工具，它是称重系统的重要组成

6、部分。德国的赫尔穆特.魏因贝格在《衡器的起源和未来》一文中提到，最早的衡器出现在公元前一千年中法老帝国时期的古代埃及，是等臂式天平，随后古意大利出现了配有滑动称锤的杆秤。从罗马纪元一直到中世纪，衡器的发展趋于平缓，直到14世纪[2]出现了大型滑动磅锤的磅秤。这些远古时期的衡器己经能完成一定的称重功能。随着工业生产的发展，现代称重装置已由单纯的贸易用途扩展成为生产过程控制的重要部件。现代称重装置发展到今天一般认为经历了三个阶段：（1）第一阶段（50～60年代），传统的机械称重装置或机械式衡器，受到了迅速普及的机电衡器的挑战。它

7、的特点是借助于机电元件（继电器、键控电磁铁、光栅等），使机械衡器具备平衡状态识别功能及其启动功能。（2）第二阶段（70～80年代中叶），鉴于机电元件受环境影响较大且有磨损现象，故逐渐被性能可靠的电子元件所取代。电子、晶体管、微处理器为这一时代新颖的物理测量原理的发展作出了巨大贡献。出现了电阻测力法、电动力平衡、振弦测力装置与陀螺测力装置，而开始了[2]机电式衡器的新纪元。它的特点是直接获取与重量呈比例的电信号，一般由三部分（不含称体）组成：量值传感器、量值求取部分及数据输出部分。（3）第三阶段（80年代开始）随着生产过程自动

8、化的推进许多工业部门用计算机进行控制，于是称重装置成为获得过程参数的重要测量环节或[3]检测环节。它的特点是计算机现代信息技术的渗入或智能化。第2页共65页上海交通大学工程硕士论文第1章绪论随着科学技术的飞速发展，由称重传感器制作的电子衡器也已广泛地应用到各行各业，实现了对物料的快速、准确