CN105042185B - 一种用于海底管道悬跨治理的液压推进式自动铺袋装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于海底管道悬跨治理的液压推进式自动铺袋装置，它包括支撑框架，在支撑框架内安装有滚轮传送机构、推进机构以及两个平衡机构，在支撑框架的左右两侧对称的分别安装有一个支撑锁紧机构；推进机构包括安装在支撑框架底部槽钢上的至少两个主液压缸，主液压缸的液压杆与推进平板固定相连；在推进平板上从下至上安装有多个灌浆滑车，两个平衡机构左右对称的设置在推进平板上；支撑锁紧机构包括锁紧液压缸，滑车支撑楔块能够在锁紧液压缸的驱动下插入位于最下面的两个灌浆滑车之间。本发明能够在水下自动完成铺袋和注浆等一系列操作。
Description
技术领域
本发明涉及液压推进式自动铺袋装置，尤其涉及一种用于海底管道悬跨治理的液压推进式自动铺袋装置。
背景技术
海底管道是海上油气田的生命线，其运行状况直接关系到海上油气田的生产安全，与陆地管道相比，海底管道的服役条件更加苛刻，不仅施工难度大，而且检测和维护也非常困难。海洋内部存在着复杂的波浪力、海流冲击等作用载荷，当海底管道布置到海床上之后，打破了原有流场的平衡，很容易造成管道附近的海床被冲蚀，最终可能形成冲刷坑，出现管道悬跨现象。管道悬跨不仅会使海底管线承受较大的附加载荷，而且当海流流经管道悬跨段时，由于存在周期性的漩涡脱落，可能激发管道产生共振，造成疲劳载荷，严重时会使管道破裂，油气外泄。管道悬跨的出现严重危害海底油气管线的运营安全，一旦管道泄漏，会造成极大的经济损失，同时对海洋生态环境破坏带来的损失将难以估量，因此对于管道悬跨必须采取有效措施及时进行治理。
灌浆袋法是治理海底管道悬跨的一种可靠有效的方法，同其他处理技术相比，它避免了抛石法、压块法等对管道冲击造成的伤害，又不像短桩支撑、人工水草法那样对海床地质条件要求较高。灌浆袋法是在海底管道悬跨段下方相隔一定距离布置灌浆袋，然后向灌浆袋内注入水泥浆，将管道悬空的部分填满，从而起到支撑管道和防止共振的作用。以前都是由潜水员下潜到需要治理的管道悬跨位置，将灌浆袋铺设到管道下方，然后手动连接灌浆软管和灌浆袋的阀口来进行注浆，这种方法耗时长、效率低且安全性不高。目前国内在仿生水草覆盖法、吸力锚双柱自动支撑装置、犁式填埋设备等方面已有较为深入的研究，但是在灌浆袋法方面还没有能够在水下自动完成铺袋、灌浆等一系列操作的治理装置，因此有必要在这方面进行相关的设计研究。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种可以在水下自动完成灌浆袋的铺设和注浆操作的用于海底管道悬跨治理的液压推进式自动铺袋装置。
本发明的一种用于海底管道悬跨治理的液压推进式自动铺袋装置，它包括横截面为矩形的支撑框架，在所述的支撑框架内安装有滚轮传送机构、推进机构以及两个平衡机构，在所述的支撑框架的左右两侧对称的分别安装有一个支撑锁紧机构,所述的滚轮传送机构包括安装在支撑框架底部槽钢上的多组滚轮支撑板，在每一组滚轮支撑板上通过转轴安装有多个轴线沿水平方向设置的滚轮，所有滚轮的最高点处于同一平面内；所述的推进机构包括安装在支撑框架底部槽钢上的至少两个主液压缸，所述的主液压缸的液压杆轴线沿水平方向设置并通过连接板与沿水平方向支撑设置在滚轮上的推进平板固定相连，所述的推进平板能够在主液压缸的推动下从支撑框架后侧移动至支撑框架外侧；在所述的推进平板上从下至上安装有多个灌浆滑车，所述的两个平衡机构左右对称的设置在推进平板上，每一个平衡机构包括一个沿竖直方向设置并且上端与推进平板螺纹连接的平衡拉杆，在所述的平衡拉杆底部沿水平方向连接有水平杆，在支撑框架前侧底部槽钢上安装有沿水平方向设置的平衡板，在所述的平衡板上开有插槽，当推进平板与灌浆滑车向支撑框架外侧运动时，所述的平衡拉杆能够插入平衡板的插槽内并且所述的水平杆沿着平衡板底面运动，当推进平板由支撑框架外侧向内回退时，平衡拉杆能够从平衡板的插槽中退出；所述的支撑锁紧机构包括安装在支撑板上的两个沿竖直方向设置的调节支柱，在所述的两个调节支柱底部分别螺纹连接有高度调节螺母，通过旋转高度调节螺母能够使调节支柱上下移动，在所述的两个调节支柱上通过顶板安装有锁紧液压缸，所述的锁紧液压缸的活塞杆前端通过螺纹连接有一滑块，所述的滑块与连杆的一端铰接相连，所述的连杆的另一端与滑车支撑楔块铰接相连，所述的连杆滑动连接在顶板的滑轨上，所述的滑车支撑楔块能够在锁紧液压缸的驱动下插入位于最下面的两个灌浆滑车之间，在支撑框架的前端两侧的立梁上通过水平安装的转轴连接有一个回缩挡板。
本发明改变了以往人工铺设灌浆袋和进行水下灌浆软管对接的方式，它能够在水下自动完成铺袋和注浆等一系列操作，还能够在ROV的简单辅助作用下应用于更大深度的水下管道，扩大了灌浆袋法的适用范围，节省了施工时间，降低了施工成本。
附图说明
图1为本发明的一种用于海底管道悬跨治理的液压推进式自动铺袋装置主视图；
图2为图1所示的自动铺袋装置的俯视图；
图3为图1所示的自动铺袋装置的立体图。
图4为图1所示的自动铺袋装置的平衡机构工作过程示意图；
图5为图1所示的自动铺袋装置的支撑锁紧机构局部示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。
如附图所示的本发明的一种用于海底管道悬跨治理的液压推进式自动铺袋装置，它包括横截面为矩形的支撑框架1，在所述的支撑框架内安装有滚轮传送机构、推进机构以及两个平衡机构，在所述的支撑框架1的左右两侧对称的分别安装有一个支撑锁紧机构。所述的滚轮传送机构包括安装在支撑框架1底部槽钢上的多组滚轮支撑板2，在每一组滚轮支撑板2上通过转轴安装有多个轴线沿水平方向设置的滚轮3，所有滚轮3的最高点处于同一平面内；所述的推进机构包括安装在支撑框架1底部槽钢上的至少两个主液压缸4，所述的主液压缸4的液压杆轴线沿水平方向设置并通过连接板与沿水平方向支撑设置在滚轮上的推进平板5固定相连，所述的推进平板5能够在主液压缸4的推动下从支撑框架1后侧移动至支撑框架1外侧；在所述的推进平板5上从下至上安装有多个灌浆滑车6，所述的两个平衡机构左右对称的设置在推进平板5上，每一个平衡机构包括一个沿竖直方向设置并且上端与推进平板5螺纹连接的平衡拉杆7，在所述的平衡拉杆7底部沿水平方向连接有水平杆，在支撑框架1前侧底部槽钢上安装有沿水平方向设置的平衡板8，在所述的平衡板8上开有插槽，当推进平板与灌浆滑车向支撑框架1外侧运动时，所述的平衡拉杆能够插入平衡板的插槽内并且所述的水平杆沿着平衡板8底面运动，而当推进平板由支撑框架1外侧向内回退时，平衡拉杆又可从平衡板的插槽中退出；所述的支撑锁紧机构包括安装在支撑板9上的两个沿竖直方向设置的调节支柱10，在所述的两个调节支柱10底部分别螺纹连接有高度调节螺母11，通过旋转高度调节螺母11能够使调节支柱10上下移动，在所述的两个调节支柱10上通过顶板12安装有锁紧液压缸13，锁紧液压缸13的活塞杆前端通过螺纹连接有一滑块，所述的滑块与连杆14的一端铰接相连，所述的连杆的另一端与滑车支撑楔块15铰接相连，所述的连杆14滑动连接在顶板的滑轨上，所述的锁紧液压缸13通过推动沿顶板12上的滑道移动的连杆14，进而来推动滑车支撑楔块15，使得滑车支撑楔块15能够在锁紧液压缸13的驱动下插入位于最下面的两个灌浆滑车之间；在支撑框架1的前端两侧的立梁上通过水平安装的转轴连接有一个回缩挡板16，所述的回缩挡板16在灌浆滑车的推动下能够转动，又能在灌浆滑车移动到支撑框架1外侧后通过自身重力复位，在所述的支撑框架1上安装有吊耳17。
本装置的工作过程如下：
1铺袋装置水下定位：首先，由水下作业机器人(ROV)等检测装置确定管道悬跨段出现的位置、高度等相关信息，根据施工方案派遣作业母船对各个悬跨点进行治理，通过作业母船上的绞车将自动铺袋装置下放到水中，并在水下作业机器人的辅助下将铺设装置放在需要治理的管道悬跨段的相应位置；
2.推进机构铺袋工作：驱动支撑锁紧机构的锁紧液压缸13动作，带动滑车支撑楔块15向支撑框架1内侧运动，最终将底部第二层及上面的所有灌浆滑车托起，此时推进平板5上仅留有一层灌浆滑车；然后驱动推进机构的主液压缸4动作，推动推进平板5及上面的灌浆滑车向外移动，滑车移动时将回缩挡板16推开，当滑车整体移动到装置外侧后，回缩挡板16在重力作用下复位；灌浆滑车到达指定位置后，驱动主液压缸活塞杆收缩，此时回缩挡板16已复位，灌浆滑车被阻挡在外侧，当推进平板回到初始位置后，灌浆滑车在重力作用下落到海床上；
3.支撑锁紧机构滑车更换工作：控制作业母船上的注浆泵向灌浆滑车上安装的灌浆袋内注浆，达到指定注浆量后关闭注浆设备，控制ROV推开装置与灌浆软管连接阀口处的操作杆，将装置与外侧的灌浆滑车分开，再驱动支撑锁紧机构的锁紧液压缸13收缩，带动滑车支撑楔块15向支撑框架1外侧运动，上面的灌浆滑车失去支撑落到推进平板上，此时装置回到初始工作位置。
Claims (2)
1.一种用于海底管道悬跨治理的液压推进式自动铺袋装置，其特征在于：它包括横截面为矩形的支撑框架，在所述的支撑框架内安装有滚轮传送机构、推进机构以及两个平衡机构，在所述的支撑框架的左右两侧对称的分别安装有一个支撑锁紧机构,所述的滚轮传送机构包括安装在支撑框架底部槽钢上的多组滚轮支撑板，在每一组滚轮支撑板上通过转轴安装有多个轴线沿水平方向设置的滚轮，所有滚轮的最高点处于同一平面内；所述的推进机构包括安装在支撑框架底部槽钢上的至少两个主液压缸，所述的主液压缸的液压杆轴线沿水平方向设置并通过连接板与沿水平方向支撑设置在滚轮上的推进平板固定相连，所述的推进平板能够在主液压缸的推动下从支撑框架后侧移动至支撑框架外侧；在所述的推进平板上从下至上安装有多个灌浆滑车，所述的两个平衡机构左右对称的设置在推进平板上，每一个平衡机构包括一个沿竖直方向设置并且上端与推进平板螺纹连接的平衡拉杆，在所述的平衡拉杆底部沿水平方向连接有水平杆，在支撑框架前侧底部槽钢上安装有沿水平方向设置的平衡板，在所述的平衡板上开有插槽，当推进平板与灌浆滑车向支撑框架外侧运动时，所述的平衡拉杆能够插入平衡板的插槽内并且所述的水平杆沿着平衡板底面运动，当推进平板由支撑框架外侧向内回退时，平衡拉杆能够从平衡板的插槽中退出；所述的支撑锁紧机构包括安装在支撑板上的两个沿竖直方向设置的调节支柱，在所述的两个调节支柱底部分别螺纹连接有高度调节螺母，通过旋转高度调节螺母能够使调节支柱上下移动，在所述的两个调节支柱上通过顶板安装有锁紧液压缸，所述的锁紧液压缸的活塞杆前端通过螺纹连接有一滑块，所述的滑块与连杆的一端铰接相连，所述的连杆的另一端与滑车支撑楔块铰接相连，所述的连杆滑动连接在顶板的滑轨上，所述的滑车支撑楔块能够在锁紧液压缸的驱动下插入位于最下面的两个灌浆滑车之间，在支撑框架的前端两侧的立梁上通过水平安装的转轴连接有一个回缩挡板。
2.按照权利要求1所述的用于海底管道悬跨治理的液压推进式自动铺袋装置，其特征在于：在所述的支撑框架上安装有吊耳。
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