CN103911997A

CN103911997A - 一种管节沉放的压载水系统

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Publication number: CN103911997A
Application number: CN201210592729.3A
Authority: CN
Inventors: 林鸣; 吴利科; 关秋枫; 何可耕; 尹海卿; 宁剑辉; 翟世鸿; 高纪兵; 国强; 付院平; 李增军; 刘德进; 宿发强; 曲俐俐; 苏长玺; 王强; 岳远征; 周相荣; 汤慧驰; 赫亚峰
Original assignee: CCCC First Harbor Engineering Co Ltd; Shanghai Zhenghua Heavy Industries Co Ltd; No 2 Engineering Co Ltd of CCCC First Harbor Engineering Co Ltd; CCCC Highway Long Bridge Construction National Engineering Research Center Co Ltd
Current assignee: CCCC First Harbor Engineering Co Ltd; Shanghai Zhenghua Heavy Industries Co Ltd; No 2 Engineering Co Ltd of CCCC First Harbor Engineering Co Ltd; CCCC Highway Long Bridge Construction National Engineering Research Center Co Ltd
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2032-12-31
Also published as: CN103911997B

Abstract

本发明涉及一种管节沉放的压载水系统，尤其涉及一种通过控制压载水箱蓄水量实现管节平稳、快速沉放的压载水系统；所述压载水系统包括管节控制电路、压载水箱以及压载泵；所述压载泵通过管路与所述压载水箱连接。本发明采用压载水箱的设计；根据浮力原理，通过向压载水箱内注水或者排水来控制管节的自重，使其适应海下不同深度的浮力；从而实现管节快速、自如、平稳的沉放；使管节沉放速度与吊索缆的下放和提升相配合；减轻吊索缆的负重；提高了沉放施工精度，加快了沉放施工进度，提高了沉放施工效率。

Description

一种管节沉放的压载水系统

技术领域

本发明涉及一种管节沉放的压载水系统，尤其涉及一种通过控制压载水箱蓄水量实现管节平稳、快速沉放的压载水系统。

背景技术

目前，供车辆行走的水下隧道是由多根沉管连接而成，沉管的体积和重量较大，其长度大约为100-200米，沉管安装到预先铺设好的基床上。在安装沉管时多采用安装船吊装法，安装船通过垂直设置的吊索缆垂吊管节两端；系统控制电路通过控制吊索缆的升降，实现待安管节的沉放；但是，该种方法对管节沉降精度要求很高，相应的控制沉降的难度很大，不仅要减小海水浮力对管节沉放的影响，还要最大程度减轻吊索缆的负重；在管节安装结束至覆盖回填的阶段内，需要增加管节的自重，抵抗海底潮流对管节稳定性的影响；目前，对于管节沉放施工来说，该问题还没有得到很好地解决。因此，针对上述问题急需提供一种新的管节沉放的压载水系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种管节沉放的压载水系统，该压载水系统通过向压载水箱内注水或者排水来控制管节的自重，从而实现管节快速、平稳沉放的目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种管节沉放的压载水系统，所述压载水系统包括管节控制电路、压载水箱以及压载泵；所述压载泵通过管路与所述压载水箱连接。

所述管路上设有遥控阀门和阀门驱动器。

所述管路包括主管、支管和压载排水管；所述主管两端与所述待沉放管节两端对应连接；所述支管一端与主管连接，另一端与所述压载水箱连接；所述压载排水管两端均与所述主管连接，在该压载排水管上连接压载泵。

所述管节控制电路包括管节PLC和管节UPS；所述管节PLC通过电线与所述管节UPS连接。

所述遥控阀门通过电线与所述管节PLC连接。

在所述压载水箱内安装有水箱液位传感器。

在所述管节PLC上还连接有浸水报警传感器、海水密度传感器、端封门压力传感器、管路压力传感器和摄像头。

所述压载水箱内壁设有防水布。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

1、本发明采用压载水箱的设计；根据浮力原理，通过向压载水箱内注水或者排水来控制管节的自重，最大程度减小海水浮力对管节沉放速度的影响，在整个沉放的过程中，管节内压载水的重量始终保持为管节浮力的1.5%~2%；从而实现管节平稳的沉放；使管节沉放速度与吊索缆的下放和提升相配合；减轻吊索缆的负重；提高了沉放施工精度，加快了沉放施工进度，提高了沉放施工效率。

2、本发明采用压载管路的设计，当管节需要下沉时，打开主管上的主路阀，海水自动灌进主管，通过支管进入压载水箱，借以加大管节自重，使其下沉；当需要提升管节时，打开压载排水阀，开启压载泵，使压载水排出，从而减小管节自重，使吊索缆更加轻松吊起管节；当需要在管节内施工时，则注水加大管节自重，使管节可以稳定的停在基床上面；以此实现压载水箱快速注水和排水；提高了沉放施工精度，加快了沉放施工进度，提高了沉放施工效率。

3、本发明采用管节控制电路的设计；通过管节控制电路接收和转发系统控制电路的控制指令，依据控制指令综合控制管节内各部件的动作，并将各部件反馈的信息汇总发送给系统控制电路，以便其编辑新的控制指令；实现了安装船与管节间的快速通信，并以此实现系统控制电路自动控制管节内各部件准确、快速的进行工作；并实现了压载水系统的水下无人操作和监控，提高了沉放施工精度，加快了沉放施工进度，提高了沉放施工效率。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；（俯视图）

图2是本发明的结构示意图；（图1中A的局部放大图）

图3是本发明压载水系统的电路连接示意图（框图）。

附图中：1为压载水箱、2为压载泵、3为待沉放管节内腔、4为隔离腔、5为防水布、6为用于连接主控PLC和管节PLC的电线、7为端封门、8为密封插接件、9为主管、10为支管、11为压载排水管、12为密封管接孔、13为阀门驱动器、14为主路阀、15为支路阀、16为压载排水阀、17为管节PLC、18为管节UPS、19为管节控制柜、20为管节电源柜、21为水箱液位传感器、22为用于连接管节PLC和管节UPS的电线。

具体实施方式

参见图1、图2、图3所示，本实施例中管节沉放的压载水系统，包括一个用于发布控制指令的系统控制电路、一个用于转发控制指令的管节控制电路、六个用于储存压载水的压载水箱1以及两个用于排出压载水的压载泵2，其中一个常规使用，另一个压载泵用做备用；本实施例中所述压载水箱尺寸为20m×14.5m×5.0m。

本实施例中所述系统控制电路设置在安装船(属现有技术，图中未显示)上，所述管节控制电路、压载水箱和压载泵设置在待沉放管节内腔3。为了方便施工（GINA端需要和已安管节对接，不可以有线缆的存在），故将本实施例中所述管节控制电路和压载泵设置在待沉放管节的尾端。本实施例中所述的待沉放管节有两个平行的管节内腔，两内腔中隔有隔离腔4，在每个内腔内顺序排列三个压载水箱，两内腔内的压载水箱两两对应设置；所述压载水箱内壁设有防水布5，采用防水布的设计，可有效防止因压载水外溢所造成的设备侵水现象出现，保证了管节内腔各设备的正常工作。本发明采用压载水箱的设计；根据浮力原理，通过向压载水箱内注水或者排水来对管节进行压重控制，最大程度减小海水中海流对管节稳定性的影响，保证在管节沉放和施工过程中的稳定，使其适应海下不同深度的浮力；从而实现管节快速、自如、平稳的沉放；使管节沉放与吊索缆的下放和提升相配合；减轻吊索缆的负重；提高了沉放施工精度，加快了沉放施工进度，提高了沉放施工效率。

本实施例中所述系统控制电路与所述管节控制电路连接；所述压载泵通过压载管路与所述压载水箱连接。本实施例中所用电线通过卷盘（属现有技术，图中未显示）布放，以实现电线的快速自如的收放，以便使电线布放的长度随管节沉放深度变化不断自动调整，该卷盘外接卷扬机（属现有技术，图中未显示）并通过系统控制电路加以控制；所述卷轴和卷扬机均安装在安装船上；所述电线一端与系统控制电路连接，另一端穿过端封门7上的密封插接件8进入管节内并与管节控制电路连接；所述密封插接件可防止海水沿端封门上的走线孔进入管节内。

本实施例中所述压载管路包括一个主管9、六个支管10和两个压载排水管11；所述主管两端与所述待沉放管节两端的端封门上的密封管接孔12对应连通；并以此实现主管与管节外的海水连通；本实施例中所述的密封管接孔可防止海水沿端封门上的管路孔进入管节内。所述支管一端与主管连通，另一端与所述压载水箱连通；所述压载排水管两端均与所述主管连通，在两个压载排水管上各串联有一个压载泵。本实施例中所述主管设置在所述隔离腔内。本实施例中所述压载水主管采用DN250镀锌管，支管和压载排水管采用DN200镀锌管；本发明的压载水系统利用管节内外水头差，使海水自流进入压载水箱。系统排水采用排量为495m/h的压载水泵。

本实施例中所述压载管路上设有遥控阀门（采用蝶阀门），该遥控阀门包括一个阀门驱动器13；所述阀门驱动器用于接收管节控制电路发出的阀门控制指令，并根据控制指令控制遥控阀门的开启和关闭；所述遥控阀门包括主路阀14、支路阀15和压载排水阀16，所述主路阀设置在所述主管两端，所述支路阀设置在所述支管上，所述压载排水阀设置在所述压载泵两端的压载排水管上。本发明采用压载管路的设计，当管节需要下沉时，打开主管上的主路阀，海水自动灌进主管，并打开支管路控制阀门，使海水通过支管进入压载水箱，借以加大管节自重，使其下沉；当需要提升管节时，打开压载排水阀，开启压载泵，使压载水排出，从而减小管节自重，使吊索缆更加轻松吊起管节；以此实现压载水箱快速注水和排水；提高了沉放施工精度，加快了沉放施工进度，提高了沉放施工效率。

参见图2、图3所示，本实施例中所述系统控制电路包括主控PLC（可编程逻辑控制器）和主控UPS（不间断电源）；所述管节控制电路包括管节PLC17和管节UPS18；所述主控PLC通过电线6与所述管节PLC连接，所述管节PLC通过电线22与所述管节UPS连接。所述管节PLC设置在管节控制柜19内加以保护；管节UPS设置在管节电源柜20内加以保护。

本实施例中所述主控UPS用于为主控PLC提供电力；所述管节UPS用于为管节PLC及压载泵提供电力；所述管节PLC通过控制管节UPS实现压载泵的开启和关闭。同理，也可以由所述主控UPS为主控PLC及压载泵提供电力；所述管节UPS为管节PLC提供电力；所述主控PLC通过控制主控UPS实现压载泵的开启和关闭。

本实施例中所述遥控阀门通过电线与所述管节PLC连接。在所述压载水箱内安装有水箱液位传感器21；该水箱液位传感器也通过电线与所述管节PLC连接；该水箱液位传感器实时监控压载水的液位状态，并将状态信息传回管节PLC，管节PLC根据此信息作出数据，并回报数据给主控PLC，主控PLC综合计算后作出控制指令。在所述管节PLC上还连接有设置在管节两端底面上的浸水报警传感器、设置在管节端封门上的海水密度传感器、设置在端封门上的端封门压力传感器、设置在压载管路上的管路压力传感器和用于监视各传感器、压载水箱、压载管路、端封门和遥控阀门工作状态的摄像头。本实施例中所述浸水报警传感器、海水密度传感器、端封门压力传感器、管路压力传感器和摄像头分别将各自检测到的工作状态信息传回管节PLC，管节PLC根据多个状态信息作出汇总数据，并回报汇总数据给主控PLC，主控PLC综合计算后作出总控制指令。本发明采用管节控制电路的设计；通过管节控制电路接收和转发系统控制电路的控制指令，依据控制指令综合控制管节内各部件的动作，并将各部件反馈的信息汇总发送给系统控制电路，以便其编辑新的控制指令；实现了安装船与管节间的快速通信，并以此实现系统控制电路自动控制管节内各部件准确、快速的进行工作；提高了沉放施工精度，加快了沉放施工进度，提高了沉放施工效率。

Claims

1.一种管节沉放的压载水系统，其特征在于：所述压载水系统包括管节控制电路、压载水箱以及压载泵；所述压载泵通过管路与所述压载水箱连接。

2.根据权利要求1所述管节沉放的压载水系统，其特征在于：所述管路上设有遥控阀门和阀门驱动器。

3.根据权利要求2所述管节沉放的压载水系统，其特征在于：所述管路包括主管、支管和压载排水管；所述主管两端与所述待沉放管节两端对应连接；所述支管一端与主管连接，另一端与所述压载水箱连接；所述压载排水管两端均与所述主管连接，在该压载排水管上连接压载泵。

4.根据权利要求3所述管节沉放的压载水系统，其特征在于：所述管节控制电路包括管节PLC和管节UPS；所述管节PLC通过电线与所述管节UPS连接。

5.根据权利要求4所述管节沉放的压载水系统，其特征在于：所述遥控阀门通过电线与所述管节PLC连接。

6.根据权利要求5所述管节沉放的压载水系统，其特征在于：在所述压载水箱内安装有水箱液位传感器。

7.根据权利要求6所述管节沉放的压载水系统，其特征在于：在所述管节PLC上还连接有浸水报警传感器、海水密度传感器、端封门压力传感器、管路压力传感器和摄像头。

8.根据权利要求7所述管节沉放的压载水系统，其特征在于：所述压载水箱内壁设有防水布。