CN102225734A - 深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置 - Google Patents

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李怀亮
刘培林
段梦兰
李欣
燕晖
朱绍华
毛东风
盖文庆
周帆
赵晨波
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
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Abstract

本发明提供一种深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置，其包括动滑轮、动滑轮固定架、活塞杆、液压缸、定滑轮固定架、定滑轮；该活塞杆上设有活塞，活塞嵌套在液压缸缸体内，使活塞与缸体内壁通过液压油的密封而组成液压执行机构；该动滑轮装设在动滑轮固定架上，该动滑轮固定架与活塞杆背离活塞的一端连接；该定滑轮装设在定滑轮固定架上，该定滑轮固定架与液压缸底部连接；可以补偿深水下放安装过程中船体随波浪升沉运动引起的水下设备上下运动，保持与水下生产设施相连绳缆的恒定张力，确保下放安装的平稳安全。

Description

深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置
技术领域
本发明涉及一种补偿深水绞车下放安装过程中船体升沉运动，保证绞车下放安装过程平稳安全的深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置。
背景技术
随着我国海洋石油工业的发展，海洋石油天然气勘探开发已从浅海走向深海，甚至超深海，深海施工的难度也随之增大。深海施工过程中，船体浮在波动的海面上，船体不可避免的在海面上要产生升、沉运动，船体的这种升沉运动会对在深水中下放安装施工带来很大的影响，甚至会导致下放安装施工作业的失败。因此，必须研究设计一套补偿上述船体运动的装置，即升沉补偿装置来减缓船舶运动对下放安装设施的影响。由此可见，升沉补偿装置是水下生产设施下放安装的关键设备，其可弥补船舶的升沉运动，确保水下生产设施的平稳下放安装，保证施工的平稳性安全性。
由于海洋装备升沉补偿技术难度大，目前国外能生产升沉补偿系统的公司不多。美国的Vetco公司是世界上最大的升沉补偿系统生产企业，挪威的Hydralift公司自1968年以来专门设计和生产船用起重设备，是世界上最先进的装有升沉补偿系统的船用起重机的生产厂。美国Dynacon公司也是一家专门从事应用户要求设计和制造各种升沉补偿装置的公司，如为斯克里普斯海洋研究所的“罗杰尔雷弗勒号”海洋调查船提供专门用于补偿拖曳深拖作业的升沉补偿装置，为美国海军新造的5艘T-AGS60型海洋调查船提供了全套多种型式的升沉补偿系统。国外有名的比较大的升沉补偿系统生产厂家还有美国休斯工程公司所属的维高近海公司、英国的布朗兄弟公司、荷兰的IHC公司、Aker MH公司。但是以上所研究的升沉补偿系统多用于钻井，起重机等，很少有用于通过绞车下放的水下生产设施，而且要适用于下放1500m水深，下放能力为420t条件的这种设备，另外，海上环境条件恶劣的情况，更对设计主动升沉补偿装置增加难度和挑战。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置，其主要包括动滑轮、定滑轮、活塞杆、液压缸，可以补偿深水下放安装过程中船体随波浪升沉运动引起的水下设备上下运动，保持与水下生产设施相连绳缆的恒定张力，确保下放安装的平稳和安全。
本发明的目的是由以下技术方案实现的。
本发明深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置，其特征在于，包括动滑轮1、动滑轮固定架2、活塞杆3、液压缸4、定滑轮固定架5、定滑轮6；该活塞杆3上设有活塞，活塞嵌套在液压缸4缸体内，使活塞与缸体内壁通过液压油的密封而组成液压执行机构；该动滑轮1装设在动滑轮固定架2上，该动滑轮固定架2与活塞杆3背离活塞的一端连接；该定滑轮6装设在定滑轮固定架5上，该定滑轮固定架5与液压缸底部连接。
前述的深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置，其中动滑轮固定架2为纵断面呈U字形体的架体，一轴心11穿设在动滑轮1的中心孔内，该轴心11的两端分别固定在靠近纵断面呈U字形体架体开口端的两内侧壁上，且该纵断面呈U字形体架体封闭端的外侧设有法兰盘，该法兰盘21与活塞杆3背离活塞端设有的法兰盘31连接，该动滑轮1的轮缘上设有绳槽12。
前述的深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置，其中定滑轮固定架5为中空的框架体，一轴心61穿设在定滑轮6的中心孔内，该轴心61的两端分别固定在框架体远离液压缸4端的两内侧框架上，且该框架体背离固定轴心61的一端与液压缸4的底部焊接固定；该定滑轮6的轮缘上设有绳槽62。
本发明深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置的有益效果，其主要作用是在深水下放安装过程中补偿因船体随波浪的升沉运动引起的水下设备的上下运动，保持与水下生产设施相连绳缆的恒定张力，确保下放安装作业的平稳安全。该主动升沉补偿装置通过绳缆绕置动滑轮和定滑轮后与绞车下放安装设备连接，绳缆缠绕形式简单；其设有的液压机构结构简单，且液压缸伸缩运动行程较大，能够承受大载荷；该主动升沉补偿装置整体结构简单，建造和安装方便，工作可靠性高，可以重复使用，使用寿命长，节省海上施工作业成本。
附图说明：
图1为本发明深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置分解结构示意图。
图2为本发明深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置组合结构示意图。
图中主要标号说明：1动滑轮、11动滑轮轴心、12动滑轮绳槽、2动滑轮固定架、21法兰盘、3活塞杆、31法兰盘、4液压缸、5定滑轮固定架、6定滑轮、61定滑轮轴心、62定滑轮绳槽、B钢丝绳。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置，其包括动滑轮1、动滑轮固定架2、活塞杆3、液压缸4、定滑轮固定架5、定滑轮6；该活塞杆3上设有活塞，活塞嵌套在液压缸4缸体内，使活塞与缸体内壁通过液压油的密封而组成液压执行机构；该动滑轮1装设在动滑轮固定架2上，该动滑轮固定架2与活塞杆3背离活塞的一端连接；该定滑轮6装设在定滑轮固定架5上，该定滑轮固定架5与液压缸底部连接。
如图1、图2所示，本发明深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置，其中，动滑轮固定架2为纵断面呈U字形体的架体，一轴心11穿设在动滑轮1的中心孔内，该轴心11的两端分别固定在靠近纵断面呈U字形体架体开口端的两内侧壁上，且该纵断面呈U字形体架体封闭端的外侧设有法兰盘，该法兰盘21与活塞杆3背离活塞端设有的法兰盘31连接，该动滑轮1的轮缘上设有绳槽12；定滑轮固定架5为中空的框架体，一轴心61穿设在定滑轮6的中心孔内，该轴心61的两端分别固定在框架体远离液压缸4端的两内侧框架上，且该框架体背离固定轴心61的一端与液压缸4的底部焊接固定；该定滑轮6的轮缘上设有绳槽62。
如图1、图2所示，本发明深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置使用时，该补偿装置放置在船体甲板上，液压缸4与液压泵之间通过油管系统连接，绞车伸出的钢丝绳B先由动滑轮1缠入，然后与定滑轮6缠绕，从定滑轮6引出的钢丝绳B末端再绕于动滑轮1的绳槽12伸出，与下放物体相连，组成整个下放安装系统。
活塞杆3的伸缩运动通过动滑轮1、定滑轮6传递给张紧的钢丝绳，钢丝绳的运动形态为随着动滑轮1和定滑轮6的转动而伸长、回收，进而带动与之末端相连的下放物体的下沉、上升运动，以进行升沉补偿装置对下放物体的升沉运动的补偿作业。
液压缸是固定不动的。当船体随波浪上浮时，水下生产设施随船体上升并会产生一个加速度，使钢丝绳载荷增大，作用在液压缸活塞杆上的力增大，传感器接收到船体的上升运动信号，信号经过控制器处理，作用命令液压阀等控制油路，推动活塞杆相对液压缸缸筒回缩，使动滑轮与定滑轮之间的间距变小，两者之间钢丝绳长度变短，而与水下生产设施相连的钢丝绳向前移动伸长，使水下生产设施下降补偿上升运动。当船体随波浪下沉时，动作与上述相反。补偿效果经仿真验证，补偿效果良好，可以大幅减小水下生产设施的升沉位移，使水下设施在允许范围内上下运动，保证下放工作平稳安全。
补偿作业的原理是通过活塞杆的伸缩，引起钢丝绳的回收或伸长，进而带动水下生产设施的上升或下降，补偿船只引起水下生产设施的下沉或上浮运动。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置，其特征在于，包括动滑轮(1)、动滑轮固定架(2)、活塞杆(3)、液压缸(4)、定滑轮固定架(5)、定滑轮(6)；该活塞杆(3)上设有活塞，活塞嵌套在液压缸(4)缸体内，使活塞与缸体内壁通过液压油的密封而组成液压执行机构；该动滑轮(1)装设在动滑轮固定架(2)上，该动滑轮固定架(2)与活塞杆(3)背离活塞的一端连接；该定滑轮(6)装设在定滑轮固定架(5)上，该定滑轮固定架(5)与液压缸底部连接。
2.根据权利要求1所述的深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置，其特征在于，所述该动滑轮固定架(2)为纵断面呈U字形体的架体，一轴心(11)穿设在动滑轮(1)的中心孔内，该轴心(11)的两端分别固定在靠近纵断面呈U字形体架体开口端的两内侧壁上，且该纵断面呈U字形体架体封闭端的外侧设有法兰盘，该法兰盘(21)与活塞杆(3)背离活塞端设有的法兰盘(31)连接，该动滑轮(1)的轮缘上设有绳槽(12)。
3.根据权利要求1所述的深水绞车下放安装用主动升沉补偿装置，其特征在于，所述该定滑轮固定架(5)为中空的框架体，一轴心(61)穿设在定滑轮(6)的中心孔内，该轴心(61)的两端分别固定在框架体远离液压缸(4)端的两内侧框架上，且该框架体背离固定轴心(61)的一端与液压缸(4)的底部固定；该定滑轮(6)的轮缘上设有绳槽(62)。
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PB01 Publication
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