基于振动检测的现役海洋平台结构安全评估技术探讨

n基于振动检测的现役海洋平台结构安全评估技术研究（子课题八，预算说明书）一、对承担单位和相关部门承诺提供的支撑条件进行详细说明，并针对课题实施可能形成的科技条件资源和成果，提出社会共享的方案。海洋石油工程股份有限公司是中国海洋石油总公司下属的专业公司之一，在国内设计、制造安装了近200座桩基固定式海上平台。这些平台分布范围广泛，既有浅水区域（5米20米水深）的海上平台，也有水深达200米的平台，地跨中国东北部的渤海油田，南至北部湾及太平洋大陆架，东临东部的平湖油气田，具有很强的普适性。另外这些平台设计建造于不同的年代，有80年代初日本人设计的已经超过20年的老平台，也有刚下水的200米水深的深水导管架平台，这些设施面临不同的恶劣环境条件，特别是渤海湾北部的海冰和南海台风频袭的100米以上水深的导管架平台面临着严重的考验。因此，本项目“工程示范”的试验场地完全可以在中海油的现役海上平台进行，并且能够为目标平台的选择提供更加广泛的可选择性，便于项目选择具有代表性的平台进行研究。海洋石油工程股份有限公司自上世纪八十年代，先后与国内知名科研院所合作，进行了大规模辽东湾冰情调查、冰力测试和2座目标平台JZ20-2-MNW及JZ20-2-MUQ冰激振动响应的测试工作，至今已有二十余年的经历，收集了大量的第一手资料。该平台至今还在用于冰激振动的观测，已经连续实施了10多年。海洋石油工程股份有限公司维修公司继承了这些成果和人才，有足够的能力完成好课题的既定任务。该课题形成的科技成果的社会共享方案有：1、试验数据共享。海上工程示范取得的数据在项目内部等实行开放共享，国家有权调配用于相关科学研究开发，以减少重复浪费，提高设备和数据资源的利用效率。2、成果共享，该课题产生的科学成果和形成的文献资料，在未公开发表前，课题组可以内部共享。在公开后，可以在保护课题参加者的科研成果和产权的前提下，尽可能广泛地进行成果的推广和文献资料的免费共享。共享方式可以采取以下几种：1)在海洋石油工程股份有限公司内部论文集或网站上发布；2)在出版物中发表，包括专著、杂志中提供；3)在国内外国际会议上发表以提高和扩大影响的成果；4)课题产生的专利和软件著作权成果将按照中华人民共和国专利法、中华人民共和国著作权法等相关法律法规以及国家高技术研究发展计划（863计划）管理办法（国科发计字2006329号）等相关规定进行共享，本课题组承担保护所获取知识产权的责任和义务。3、召开技术研讨交流会，与有关科研院所、单位交流研究成果。4、该课题的研究成果可以直接作为海洋石油工程股份有限公司维修公司的新技术，为海上平台的检测评估、安全运营服务。二、从现有支撑条件、在课题中承担的主要任务、经费来源、经费需求及测算理由等方面，分别对各承担单位经费安排进行详细说明。子课八：示范工程。承担单位：海洋石油工程股份有限公司维修公司主要任务：针对我国海洋平台结构“南台、北冰”的环境特点和水域特征，分别选择典型工程示范平台；实施振动检测、桩基地形检测、损伤识别与模型修正、NDT无损检测、服役平台结构安全评定、结构维修决策等本项目的研究方法与成果；检验本项目的研究成果并提供反馈信息。经费安排说明：该子课题是对项目研究成果的实际验证，将在海上进行现场实施，需要动用船舶（6000HP以上拖轮），并利用索具与平台连接，通过大型破断器对平台进行激振。因此经费主要体现在：1测量仪器方面，如多路示波器、压电式加速度拾振器、电荷放大器、动态信号分析仪、A/D数采系统等设备。2用于平台激振的设备，如拉力试验大型破断器、100吨索具、60吨索具、卸扣以及临时固定、支架等钢材费用。3测试化验加工费，如压电式振动拾振器、电荷放大器系统标定费，拖缆绞车WBS安全荷载试验费，平台传递函数测试费，浅地层地质取样、土壤物理、力学性质测试费，以及水文、气象服务费。4其他费用，海上试验船舶的租金，海上作业许可证办理费，港杂费，所有人员的工资、奖金、福利以及公司投入到员工身上的各种成本等。三、对各科目支出的主要用途、与课题研究的相关性及测算方法、测算依据进行详细分析说明。对各科目支出的主要用途、与课题研究的相关性及测算方法、测算依据进行详细分析说明。(一) 设备费93.66万元1、设备购置费23.66万，其中主要设备如下：1)多路示波器，1台，拟从日本或美国进口，4通道以上,独立放大，用于平台整体基频测量，市场调研价为4.26万元/台。2)压电式加速度拾振器，6台，拟从丹麦进口，极低频,输出大于1V/g，用于平台整体基频测量，市场调研价为0.8万元/台。3)电荷放大器，6台，拟从丹麦进口，带传感器电源输出端,同轴输送，用于平台整体基频测量，市场调研价为1万元/台。4)绘图仪，1台，拟从美国进口，用于平台整体基频测量，市场调研价为2万元/台。5)IBM计算机，6台，办公用品，市场调研价为1.1万元/台。2、设备试制费50万。为了保证本课题海上示范工程所测量数据的正确性、精确性，需要试制动态信号分析仪及A/D数采系统。另外海上示范工程的实施需要借助外力产生振动，这就需要试制拉力试验大型破断器，用于平台激振。1)动态信号分析仪，1台，系统具有数字滤波、动态分析功能，用于平台整体基频测量，研制费用约为16万元/台。2)A/D数采系统，1台，A/D转换可达16通道以上,采样频率大于1Mb,采样频率可调，用于平台整体基频测量，研制费用约为10万元/台。3)拉力试验大型破断器，6台，破断力60/100吨，用于平台激振，研制费用约为4万元/台。3、为完成课题研究任务，还需要20万的设备改造和租赁费。注：年度计划，2010年, 73.66*30% = 22 计，22万 2011年，73.66*60% = 44， 10， 计，54万 2012年，73.66*10% = 7.66， 10， 计，17.66万(二) 材料费147万元1、100吨索具，2套，它将与拉力试验大型破断器配合使用用于平台激振，初步调研为30万元/套，合计60万元。2、60吨索具，2套，它将与拉力试验大型破断器配合使用用于平台激振，初步调研为20万元/套，合计40万元。60吨索具和100吨索具将产生不同的振动频率，以便保证测量数据的广泛性。3、卸扣，6个，将与上述索具配合使用，初步调研为1.5万元/个，合计9万元。4、吊带，10个，设备的吊装作业，初步调研为1万元/个，合计10万元。5、吊扣，10个，与吊带配合使用，初步调研为0.5元/个，合计5万元。6、信号电缆，10个，用于信号采集，初步调研为0.2元/个，合计2万元。7、 临时固定、支架等用钢，临时固定和支架焊接在船舶上，索具连接与支架上，通过上述设备对平台施加振动，钢材估计用量5吨，根据市场调研，制作这种单件工装，每吨钢材（含加工费及现场安装费）约为3万元，合计15万元。8、除吊索具外，还需其他材料费6万元。注：年度计划，2010年, 126 *30% = 37.8 计，37.8万 2011年，126*60% = 75.6， 15， 计，90.6万 2012年，126*10% = 12.6， 6 ， 计，18.6万 (三) 测试化验加工费 381.5万元 主要测试化验加工费如下：1、压电式振动拾振器、电荷放大器系统标定，由计量局标定，标定费用0.25万元/台，需要每年标定1次，两种设备各6台，4年的标定费用合计为：6*4*0.25=6万元。破断器标定实验费，4万。合计10万。(改为外委)2、水文、气象服务费，在海上进行工程示范时，需要请国家海洋局提供水文、气象服务费，海上施工期间的费用约为28万元/次，两次工程示范，合计56万元。（改为外委）3、拖缆绞车WBS安全荷载试验。工程示范船舶上的拖缆绞车的安全荷载必须进行试验，以保证海上平台激振工作的安全。根据市场询价，试验费用约为15.5万元。（改为外委）4、平台传递函数测试费，将选择具有动力参数识别能力的院校来进行平台传递函数测试，根据市场调研，试验费用约为70万元/次，共需2次，合计140万元。（改为外委）5、浅地层地质取样、土壤物理、力学性质测试。由地质勘探公司对示范工程所选择的目标平台进行地质取样、土壤物理、力学性质测试。根据市场调研，试验费用约为75万元/次，选取两个目标平台进行工程示范，合计150万元。（改为外委）6、支座、简易吊放设施加工费，10万注：年度计划，2010年, 300 *30% = 90 （1、4、5） 计90 万2011年: 300*60% = 180（1/4/5）；5（6），28（2），7.5（3），计220.5万2012年: 300*10% = 30（1/4/5）; 5（6），28（2），8（3） 计，71万(四) 燃料动力费 125万元 课题组几年中消耗的资源费用，如水费、电费、柴油费等。1、课题组配备台式计算机及笔记本10余台，平均功率以0.35KW计，耗电费用为：0.35KW12小时/天台30天/月36月10台0.60元/KW 2.7万元。2、办公室照明用电：课题组办公室3间（6人间，12盏荧光灯/间），每间办公室照明用电功率约为0.3KW 。合计费用为0.3KW312小时/天30天/月36月0.60元/KW 0.7万元； 3、工程示范租用的船舶及船舶耗油（船舶动力以及为测量设备提供电源）整体日费率市场价约为2.8万元/天，两次示范工程预计总工期为40天，合计112万；4、其他燃料动力费（如设备润滑油等）预计为9.6万元。注：年度计划，2010年, 5 计，5万 2011年，60 计，60万 2012年，60， 计，60万(五) 差旅费 11.29万元 此项主要包括课题组成员用于国内考察、业务调研、学术交流，其他子课题联系交流，及驻其他子课题进行研究学习的差旅费。来往交通费以3000元/人次计（含来往飞机费用，机场至公司派车接送费用），出差期间的各项补助约为300元/人/天。1、课题组中组长、技术负责、高工（合计约3人），项目3年完成期间平均每人每年3次公出（其中1次高水平学术会议，比如：国内举办的国际会议、全国性的专业学术会议等，2次考察或调研，2次与相关子课题组技术交流），合计：3*3*3=27人次；27次3000元/人次约等于8万元。2、另外部分技术人员会驻其他子课题进行研究学习，预计天数为50天/年2年=100天，那么出差期间补助费用合计100天*300元/天=3万元注：年度计划， 2010年, 1.5 计，1.5 万 2011年，5.19 计，5.19万 2012年，4.6， 计，4.6万(六) 会议费 5万元 课题评审、技术交流、方案及验收审查等会议： 5次2天/次10人400元/天人次=4.0万元。会议室等其它费用约5次2000元/次=1万元。会议费总计5万元。注：年度计划，2011年，3次 计，3万 2012年，2次， 计，2万(七) 国际合作与交流费 10万元 到德国HSVA公司考察，考察海冰现场原型近期成果,冰区平台的海冰与结构相互作用的特点。了解国外在振动测试方面的最新成果,指导“示范工程”开展。共计5人，往返8天：5人(往返机票10000元8天(住宿550元/天伙食250元/天工杂250元/天+交通150元/天) 约10万元注：年度计划，2011年，1次 计，10万 (八) 出版/文献/信息传播/知识产权事务费 12万 课题各种技术资料、文件、参考文献的购置、复印费，课题成果（论文集、书籍等）的出版费，以及科研成果知识产权方面的申报、维护费用。1、发表文章版面费：20篇1500元/篇3万元2、查新检索费：13种技术2000元/技术2.6万元3、专利费：5项3000元/项1.5万元4、著作出版费：1本3万元/本=3万5、示范工程操作教材出版费：1万元6、示范工程现场录像及影像出版费：1万元以上7项合计约12万元。注：年度计划，2010年， 计，2万 2011年， 计，5万 2012年， 计，5万(九) 劳务费 0万元无(十) 专家咨询费 19万元 课题将聘请业内/科研院所的专家，对课题的实施策略、具体实施、技术路线等进行指导。国内外行业技术专家咨询累计：19人5次/人年2年2天/次咨询费500元/天，约合19万元。注：年度计划，2010年， 计，2万 2011年， 计，8万 2012年， 计，9万（十一） 管理费 10万元 参照国家科技计划项目概算和课题预算编报指南，管理费暂定为10万。注：年度计划，2010年， 计，2.75万 2011年， 计，3.5万 2012年， 计，3.5