自升式海洋平臺樁靴進(jìn)水監(jiān)測報警系統(tǒng)研制

司江舸

（中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)公司，天津300452）

1 引言

自升式海洋平臺是指具有活動樁腿，且其主船體能沿支撐于海底的樁腿升至海面以上預(yù)定高度進(jìn)行作業(yè)的平臺。自升式平臺適合在淺海區(qū)域作業(yè)，同時具有鋼量少、造價低，在各種海況下幾乎都能持續(xù)作業(yè)和效率高等優(yōu)點，因此，在國內(nèi)外海洋勘探和開發(fā)中，特別是近海海洋石油開發(fā)中發(fā)揮了巨大的作用[1]。國內(nèi)某一自升式平臺在塢內(nèi)檢修完之后，進(jìn)行拖航作業(yè)。拖航過程中發(fā)現(xiàn)平臺傾斜，掉頭回碼頭檢查，發(fā)現(xiàn)樁腿沉淀上人孔蓋螺栓松動，導(dǎo)致沉淀進(jìn)水，這次事故給該公司造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，對聲譽(yù)造成了一定的影響。為提高平臺的安全安全性，避免其他平臺發(fā)生類似的事故，發(fā)明了自升式平臺樁靴進(jìn)水監(jiān)測報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用在一座自升式平臺上。

2 平臺主要參數(shù)

該平臺側(cè)視圖如圖1所示。該平臺是一艘三樁腿，艉二艏一。平臺主體為箱形結(jié)構(gòu)，平面形狀接近三角形[2]，最大作業(yè)水深為40 m（含天文潮和風(fēng)暴潮），型長54 m、型寬49 m、型深5.2 m、樁腿長73 m、樁靴正八邊形，對邊9.2 m。

3 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)框圖如圖2所示。樁靴進(jìn)水監(jiān)測報警系統(tǒng)主要包括三部分：電源，檢測報警系統(tǒng)和無線微波視頻發(fā)射接收的監(jiān)視系統(tǒng)[3]。

本系統(tǒng)工作思路是：自升式平臺樁靴有海水進(jìn)入之后，樁靴內(nèi)檢測單元工作，樁腿頂部的聲光報警裝置報警，無線電微波發(fā)射裝置發(fā)射樁靴內(nèi)部實際情況視頻，在控制室監(jiān)視器上觀看樁靴內(nèi)部實際情況。樁靴及樁腿上裝置采用太陽能電源供電。

在正常情況下，該系統(tǒng)各裝置都處于關(guān)斷狀態(tài)，未耗用太陽能電源；只有樁靴內(nèi)部進(jìn)水情況下，太陽能電源給系統(tǒng)供電，各個裝置投入工作。

由于是太陽能供電，所以該系統(tǒng)所選用的聲光報警裝置及視頻攝像頭，都必須采用低能耗設(shè)備。

圖1 平臺側(cè)視圖

圖2 系統(tǒng)框圖

3.1 電源

自升式平臺在升降平臺過程中，樁腿上下運(yùn)動，同時樁腿高度比較高，顯然，由平臺電力系統(tǒng)給該監(jiān)測報警系統(tǒng)提供電源是不合理，也是不現(xiàn)實的，所以采用太陽能電源是一個簡單而且容易實現(xiàn)的方案。太陽能電源給樁靴內(nèi)視頻攝像頭、浸水傳感器，樁腿頂部的無線微波發(fā)射裝置、聲光報警裝置提供工作電源。

3.2 檢測報警系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括浸水傳感器2個（兩個浸水傳感器互相冗余），提高工作可靠性，采用帶延時聲光報警器、控制電路、測試開關(guān)。

當(dāng)樁靴內(nèi)部進(jìn)海水之后，浸水傳感器閉合，控制電路開始運(yùn)行，接通主電路，太陽能電源開始給帶延時聲光報警器供電，延時幾秒之后開始聲光報警。在系統(tǒng)控制箱上安裝系統(tǒng)檢測開關(guān)，用于對整個系統(tǒng)工作正常與否的檢驗。當(dāng)測試開關(guān)閉合時候，檢測報警及監(jiān)視系統(tǒng)都將投入運(yùn)行。

3.3 監(jiān)視系統(tǒng)

監(jiān)視系統(tǒng)框圖如圖3所示。監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)用了無線微波原理，進(jìn)行視頻圖像的傳輸及顯示。包括無線微波視頻發(fā)射部分和無線微波視頻接收部分。

線微波視頻發(fā)射部分由視頻攝像頭、無線電微波發(fā)射裝置、發(fā)射天線組成。樁靴內(nèi)部為密閉空間，要能夠看清楚樁靴內(nèi)部情況，視頻攝像頭必須自帶輔助光源。

無線微波視頻發(fā)射部分接收部分由接收天線、濾波放大器、無線電微波接收裝置、視頻切換器、監(jiān)視器組成。

當(dāng)樁靴內(nèi)部進(jìn)海水檢測報警系統(tǒng)工作的同時，視頻攝像頭和微波發(fā)射裝置電源同時接通，發(fā)射裝置通過發(fā)射天線發(fā)射視頻信號。無線微波視頻接收部分將信號濾波放大之后，接收裝置進(jìn)行接收，在視頻監(jiān)視器上顯示現(xiàn)場的視頻信號。如果采用的是單畫面顯示的監(jiān)視器，就需要配置視頻切換器，通過切換，顯示不同樁靴內(nèi)部視頻。

4 工程應(yīng)用

系統(tǒng)的安裝比較簡單。視頻攝像頭和浸水傳感器安裝在樁靴內(nèi)部，太陽能電源、聲光報警裝置及視頻發(fā)射裝置安裝在樁腿頂部。攝像頭與浸水傳感器采用一根復(fù)合電纜，可減少電纜數(shù)量，電纜敷設(shè)在電纜管內(nèi)。電纜貫穿樁靴與樁腿地方，必須滿足船檢焊接要求，進(jìn)行相應(yīng)的無損檢測及壓力試驗[2]。

圖3 監(jiān)視系統(tǒng)框圖

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用在一座新建造平臺上，該平臺在船塢時，給樁靴內(nèi)灌水進(jìn)行試驗，系統(tǒng)聲光報警及視頻顯示效果非常好。本文所介紹的成果可推廣應(yīng)用到已有或者新建的帶樁靴或者沉淀的自升式平臺，對自升式平臺使用者及平臺設(shè)計人員具有一定的借鑒作用。

[1]馬志良, 羅德濤. 近海移動式平臺[M]. 北京： 海洋出版社, 1993.

[2]中國船級社, 海上移動平臺入級與建造規(guī)范[M]. 北京：人民交通出版社, 2005.

[3]達(dá)新宇等著.通訊原理教程. 北京 北京郵電大學(xué)出版社, 2005.