基于FBG的自升式平臺爬升齒輪扭矩監測系統設計

許結芳, 劉會濤, 呂偉華, 鄧杰麟

(廣東精銦海洋工程股份有限公司, 廣東 佛山 528000)

0 引 言

自升式平臺工作環境十分惡劣，長期承受風、流和冰載荷等各種環境載荷[1]。老齡平臺經多年服役，其升降系統的承載能力已嚴重下降。而且在作業過程中，平臺的各種運行設備并不是獨立存在的，全部設備的總體布局受到諸多因素的限制，確保平臺的重心處于各樁腿所圍成的多邊形區域的形心位置非常困難，平臺易存在一定程度的偏載[2]。這將造成每根樁腿上的升級單元受力不均。在實際運行中，當樁腿齒條與爬升齒輪軸嚙合傳動時，齒輪的垂直切向力等載荷會隨著嚙合半徑的變化而變化，總升降載荷就會受影響產生波動，勢必會降低升降平臺的穩定性；嚴重時，將大幅增加起升作業的動載載荷，引發故障并加速損壞[3]。通過對爬升齒輪進行扭矩實時監測，可準確地掌握自升式平臺作業過程中各樁腿的實時受力情況，從而實時掌握平臺的平衡狀況，再結合平臺傾角等監測數據，通過控制系統的調整可有效防止載荷不均、過載等狀況發生，對于保證自升式平臺的安全生產運行有著非常重要的現實意義。

1 爬升齒輪扭矩/負載監測現狀

扭矩監測在自升式平臺的升降系統爬升齒輪中已有應用，但并不成熟。由于爬升齒輪需要插入行星減速箱內部，難以將扭矩傳感器安裝在減速箱與爬升齒輪間直接進行扭矩測量。目前常見的2種爬升齒輪扭矩測量方法都屬于間接測量。……