CN106247013B - 内对中机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内对中机构，适用于管线铺设。该内对中机构包括牵引车；存管机构，存管机构垂直设置在牵引车上，包括存管、导向小车、内对中器、管道套筒和喇叭形连接件，存管上下贯通，其内设有能沿着存管内壁上下移动的导向小车和内对中器，内对中器位于导向小车的下方，在存管的底部设有管道套筒，在管道套筒的底部设有喇叭形连接件；脐带缆，从上至下穿过导向小车并与内对中器连接。本发明提供的一种内对中机构能快速、准确地完成海底管线竖直铺设时管线的内部对中。

Description

内对中机构
技术领域
本发明涉及海底管线铺设技术领域，特别涉及一种应用于深水J型海底管线铺设系统中的内对中机构。
背景技术
近年来，随着海洋油气开发不断向深海迈进，作为深水及超深水海底管道铺设的主要方式的J型海底管道铺设方法，该方法是利用J型塔将单节钢管不断地竖直方式向海底铺设，在竖直过程中在塔架完成管线的内部对中和气体保护焊接等工作。但随着J型铺管方法得到越来越广泛的应用，暴露出一些不足。
提高J型铺管速度并降低J型铺管成本，主要取决于预制管道的对中、焊接、无损检测和涂层的速度。其中，如何使管道对中更加简单易行，也是目前一个亟待解决的核心难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种内对中机构，以完成海底管线竖直铺设时管线的内部对中。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种内对中机构，适用于管线铺设，包括：
牵引车；
存管机构，所述存管机构垂直设置在所述牵引车上，包括存管、导向小车、内对中器、管道套筒和喇叭形连接件，所述存管上下贯通，其内设有能沿着所述存管内壁上下移动的所述导向小车和所述内对中器，所述内对中器位于所述导向小车的下方，在所述存管的底部设有所述管道套筒，设置在所述存管机构的底部，在所述管道套筒的底部设有所述喇叭形连接件；
脐带缆，从上至下穿过所述导向小车并与所述内对中器连接。
在本发明的一实施例中，在所述管道套筒和所述喇叭形连接件之间设有锁销结构，所述锁销结构能开启或封闭所述管道套筒，在所述锁销结构开启状态下，所述内对中器能向下移动到所述存管机构的外部。
在本发明的一实施例中，所述牵引车设有调整装置，所述调整装置包括设置在所述存管机构周边的多个伸缩油缸以调整所述存管机构在水平方向上的位置。
在本发明的一实施例中，所述脐带缆为复合电缆，其内设有电缆和气管，向所述内对中器提供动力。
在本发明的一实施例中，所述内对中器内设有铜衬套，所述铜衬套由所述气管驱动且能被张紧在所述管线的焊接位置。
在本发明的一实施例中，所述导向小车的周边设置多个滚轮，与所述存管内壁的结构配合，所述导向小车经所述滚轮在所述存管的内壁上上下滑动。
在本发明的一实施例中，所述存管为对半螺栓连接结构。
在本发明的一实施例中，所述存管由聚氨酯材料制成。
在本发明的一实施例中，所述存管上部的内壁上设有具有限位作用的卡环。
本发明由于采用以上技术方案，能快速、准确地完成海底管线竖直铺设时管线的内部对中。
附图概述
本发明的特征、性能由以下的实施例及其附图进一步描述。
图1A示出本发明一实施例的结构示意图。
图1B是图1A的右视图。
图2A示出本发明一实施例的存管机构的结构示意图。
图2B是图2A中存管机构底部的结构示意图。
图3A是图2B中的锁销结构在关闭状态下的示意图。
图3B是图2B中的锁销结构在打开状态下的示意图。
图4A示出本发明一实施例的导向小车的结构示意图。
图4B是图4A的俯视图。
图5示出本发明一实施例的脐带缆的截面图。
图6是图1A中的调整装置的结构示意图。
本发明的最佳实施方式
概要地说，深水J型海底管道铺设系统是利用内对中系统将钢管不断地以竖直方式向海底铺设，本发明提供的内对中机构是内对中系统中的核心部件，完成单节钢管和管线的对中。具体来说，将单节钢管竖直放置到管线的顶部，内对中机构移动至单节钢管的上方，内对中机构中的内对中器下放至单节钢管与管线的连接处，进行单节钢管与管线的内部对中，然后对管线进行气体保护焊接等工作。继续在已经焊接完成的管线上放置单节钢管，重复上述步骤以完成竖直方向的管道海底铺设。
图1A示出本发明一实施例的结构示意图。图1B是图1A的右视图。图2A示出本发明一实施例的存管机构的结构示意图。图2B是图2A中存管机构底部的结构示意图。如图所示，一种内对中机构100适用于海底管线铺设，包括牵引车110、存管机构120和脐带缆130。
存管机构120垂直设置在牵引车110上。存管机构120包括存管121、导向小车140、内对中器150、管道套筒160和喇叭形连接件170。存管121竖直设置，其上下贯通。在存管121内设有能沿着存管121的内壁上下移动的导向小车140和内对中器150。其中，内对中器150位于导向小车140的下方。
管道套筒160设置在存管121的底部。常规的，管道套筒160可拆卸地安装在存管121的底部，更换不同尺寸的管道套筒160可以满足6至12英寸管径的钢管(管线)对中，通过管道套筒160的释放/关闭操作，内对中器150能收放在存管121中，或下放至待焊接的钢管内。
在管道套筒160的底部设有喇叭形连接件170。喇叭形连接件170与待焊接的钢管配合并在对中过程中与钢管的上管口对接。
脐带缆130从上至下穿过导向小车140并与内对中器150连接。脐带缆130具有吊重钢丝的功能，用于提升内对中器150，并向内对中器150提供动力。在对中过程中，脐带缆130放松，在导向小车140和内对中器150自重作用下，导向小车140和内对中器150沿着存管121的内壁向下移动；在脐带缆130提升过程中，内对中器150贴靠到导向小车140上，带动导向小车140同步向上提升。
较佳地，存管121为对半螺栓连接结构。具体来说，存管121结构由两个半圆柱体拼接并通过螺栓固定而成，整体结构易拆装。
较佳地，存管121由聚氨酯材料制成。采用聚氨酯材料可以减轻存管121的重量，制造方便，而且有良好的硬度和耐磨性，以保证使用寿命。
较佳地，存管121上部的内壁上设有具有限位作用的卡环122。卡环122是向存管121径向向内凸伸的三角挡板或沿存管121内壁生成的环形凸台。卡环122的作用是限制导向小车140向上的移动位置，当导向小车140贴靠在卡环122上，继续提升内对中器150，则会将整个存管机构120向上提升。
进一步的，在管道套筒160和喇叭形连接件170之间设有锁销结构190。图3A是图2B中的锁销结构在关闭状态下的示意图。图3B是图2B中的锁销结构在打开状态下的示意图。锁销结构190包括锁销191和与之连接的弹簧192，锁销结构190能开启或封闭管道套筒160。当弹簧192收紧时为关闭状态，锁销191旋转横向置放在管道套筒160的底部，封闭管道套筒160的通路，止内对中器150移动到存管机构120的外部，以防止内对中器150与其连接的脐带缆130失效而意外向下滑落；在锁销结构开启状态下，弹簧192伸长时，锁销191抬起，打开管道套筒160的通路，内对中器150能向下移动到待焊接的单节钢管中，或打开管道套筒160的通路使得内对中器150由待焊接的单节钢管中返回存管121。
图4A示出本发明一实施例的导向小车的结构示意图。图4B是图4A的俯视图。结合图2A所示，导向小车140的周边设置多个滚轮141，滚轮141与存管131内壁的结构配合，导向小车140经滚轮141在存管121的内壁上上下滑动。在一实施例中，存管121的截面为多边形，导向小车140的滚轮141恰好卡在多边形结构的内壁上。图4A中示意的导向小车140具有上下两层的滚轮结构，使得导向小车140与存管121的内壁贴合紧密，不会发生翻转等情况。导向小车140的作用是给内对中器150进行导向，防止内对中器150扭转或减小内对中器150对整个系统的冲击。
图5示出本发明一实施例的脐带缆的截面图。如图所示，脐带缆130为复合电缆。在脐带缆130的内部除了设有钢丝绳131用于提升内对中器150外，还设有通电的电缆132和通气的气管133，向内对中器150提供动力。在脐带缆130内还填塞了泡沫填充物134以稳固钢丝绳131、电缆132和气管133。
较佳地，在内对中器150内设有铜衬套(图未示)，铜衬套由气管133驱动且能被涨紧在管线的焊接位置。常规的，内对中器150下放至单节钢管与管线接口处后，通过气体控制的涨紧的铜衬套使上下两节管道处于同一同心内，在此状态焊接完成后的管道可以保持一定范围内的同心度。此外，接口处的铜衬套可以形成衬垫焊，使焊接效果更易于达到焊接要求。
图6是图1A中的调整装置的结构示意图。如图所示，牵引车110设有调整装置180。调整装置180包括设置在存管机构120周边的多个伸缩油缸181以调整存管机构110在水平方向上的位置。调整装置180通过伸缩油缸181调整存管机构110的位置，使得存管机构110底部的喇叭形连接件170能快速对中待焊接的单节钢管的管口。
以下结合附图来描述本发明提供的内对中机构的具体工作过程。
当单节钢管未进入指定位置时，整个内对中机构100处于对中系统的塔架顶部，为单节钢管进入作业管线留有空间。当单节钢管到达管线顶部位置时，使单节钢管的底部与已经焊好的管线进行初步对接。内对中机构100下移至单节钢管的上管口位置，调整装置180通过伸缩油缸181使得存管机构110底部的喇叭形连接件170的喇叭口与单节钢管的上管口对接，整个内对中机构100顶在管线上。确认对接好后，管道套筒160释放，锁销结构190进入打开状态，存管121中的内对中器150下放，通过脐带缆130下放内对中器150至单节钢管与管线接口处。脐带缆130的气管133向内对中器150提供高压气体以驱动铜衬套使单节钢管与管线处于同一同心内，在此状态焊接完成后的管道可以保持一定范围内的同心度。在焊接完成后，管线的焊缝无损检测与涂敷完成后，脐带缆130上提内对中器150，将内对中器150提至存管121内，内对中器150贴靠到导向小车140并带动导向小车140向上滑动。最后，在卡环122的限位作用下，脐带缆130通过内对中器150带动整个内对中机构100上提到对中系统的最顶部，同时锁销结构190回复到关闭状态，管道套筒160回复初始状态。由此完成单节钢管和管线的对中焊接，如此往复以完成竖直方式的管线铺设工作。
本发明提供的一种内对中机构能方便、快速的对单节钢管和管线进行对中，并配合完成焊接、检测等工作。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种内对中机构，适用于管线铺设，包括：
牵引车；
存管机构，所述存管机构垂直设置在所述牵引车上，包括存管、导向小车、内对中器、管道套筒和喇叭形连接件，所述存管上下贯通，其内设有能沿着所述存管内壁上下移动的所述导向小车和所述内对中器，所述内对中器位于所述导向小车的下方，在所述存管的底部设有所述管道套筒，在所述管道套筒的底部设有所述喇叭形连接件；
脐带缆，从上至下穿过所述导向小车并与所述内对中器连接。
2.如权利要求1所述的内对中机构，其特征在于，在所述管道套筒和所述喇叭形连接件之间设有锁销结构，所述锁销结构能开启或封闭所述管道套筒，在所述锁销结构开启状态下，所述内对中器能向下移动到所述存管机构的外部。
3.如权利要求1所述的内对中机构，其特征在于，所述牵引车设有调整装置，所述调整装置包括设置在所述存管机构周边的多个伸缩油缸以调整所述存管机构在水平方向上的位置。
4.如权利要求1所述的内对中机构，其特征在于，所述脐带缆为复合电缆，其内设有电缆和气管，向所述内对中器提供动力。
5.如权利要求4所述的内对中机构，其特征在于，所述内对中器内设有铜衬套，所述铜衬套由所述气管驱动且能被张紧在所述管线的焊接位置。
6.如权利要求1所述的内对中机构，其特征在于，所述导向小车的周边设置多个滚轮，与所述存管内壁的结构配合，所述导向小车经所述滚轮在所述存管的内壁上上下滑动。
7.如权利要求1所述的内对中机构，其特征在于，所述存管为对半螺栓连接结构。
8.如权利要求1所述的内对中机构，其特征在于，所述存管由聚氨酯材料制成。
9.如权利要求1所述的内对中机构，其特征在于，所述存管上部的内壁上设有具有限位作用的卡环。
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