CN108609123B - 海水提升装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海水提升装置，该海水提升装置包括：塔架和驱动机构，塔架活动插装在海洋平台上，驱动机构包括：驱动电机和齿轮箱，用于驱动塔架在海洋平台内上下移动，海水提升装置还包括：提升机构和锁紧机构，提升机构设置在塔架的弦管上将海水吸入塔架的弦管内；锁紧机构包括：锁紧板、锁紧支架、锁紧挡板和锁紧插销，锁紧板固定设置在塔架的弦管侧壁上，锁紧支架固定设置在海洋平台上，锁紧插销的侧壁上设有凹槽，锁紧挡板可拆卸地设置在锁紧支架上，凹槽可与锁紧挡板配合，以将锁紧插销锁定在锁紧板和锁紧支架的通孔内或将锁紧插销锁定在锁紧支架的通孔内。本发明解决海水提升装置在风暴或大风浪等工况下，稳定性差、安全性不高的问题。

Description

海水提升装置

技术领域

本发明涉及海洋平台海水提升技术领域，特别涉及一种海水提升装置。

背景技术

海水提升装置通常安装在海洋平台上，用于将海底的海水抽至海洋平台供海洋平台所用，其主要包括插装在海洋平台上的塔架、驱动装置和海水提升泵，塔架在驱动装置的作用下在海洋平台上上下移动，海水提升泵设置在塔架底部用于在海底抽水。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于海洋上多会出现大风浪和风暴等不利于海水提升装置工作的情况，而现有的塔架上未设置防大风浪和风暴的紧固装置，因此在该种工作情况下塔架极易因承受不住载荷而出现晃动，造成较大的安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供了一种海水提升装置，能解决现有海水提升装置在风暴或大风浪等工况下，稳定性差且存在安全隐患的问题。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种海水提升装置，所述海水提升装置包括：塔架和驱动机构，所述塔架活动插装在所述海洋平台上，塔架包括四根相互平行设置且分布在四角的弦管，所述四根弦管之间通过桁架结构连接，所述弦管包括：两个相对设置的第一弦管和两个相对设置的第二弦管，所述第一弦管的两侧设有爬升齿条，所述驱动机构设置在所述海洋平台上，所述驱动机构包括：驱动电机和齿轮箱，所述驱动电机的输出轴与所述齿轮箱的输入轴传动连接，所述齿轮箱的输出端设有爬升齿轮，所述爬升齿轮与所述爬升齿条啮合，所述海水提升装置还包括：提升机构和锁紧机构，所述提升机构设置在所述塔架的弦管上，所述提升机构被配置为将海水吸入所述塔架的弦管内；所述锁紧机构包括：锁紧板、锁紧支架、锁紧挡板和锁紧插销，所述锁紧板固定设置在所述第二弦管的侧壁上，所述锁紧支架固定设置在所述海洋平台上，所述锁紧板和所述锁紧支架平行正对布置，所述锁紧板和所述锁紧支架上设有圆心处于同一直线上的通孔，所述锁紧插销的侧壁上设有凹槽，所述锁紧挡板可拆卸地设置在所述锁紧支架上，所述凹槽被配置为与所述锁紧挡板配合，以将所述锁紧插销锁定在所述锁紧板和所述锁紧支架的通孔内或将所述锁紧插销锁定在所述锁紧支架的通孔内，所述凹槽包括：第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽间隔分布在所述锁紧插销的侧壁上，所述第一凹槽和所述第二凹槽被配置为，所述第一凹槽与所述锁紧挡板配合时，将所述锁紧插销锁定在所述锁紧板和所述锁紧支架的通孔内，所述第二凹槽与所述锁紧挡板配合时，将所述锁紧插销锁定在所述锁紧支架的通孔内。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述提升机构包括：设置在所述两个第二弦管底部的海水提升泵和分接管，每个所述第二弦管上均设有多个所述分接管，所述分接管上设有控制阀。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述海水提升泵与所述第二弦管的底端的管口通过法兰连接，所述第二弦管的底端的侧壁上设有抽水管。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述每个第二弦管上设有至少一个所述锁紧板，所述每个锁紧板均配有与其配合的所述锁紧支架、所述锁紧挡板和所述锁紧插销。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述海水提升装置还包括导向机构，所述导向机构包括：四个固定设置在所述海洋平台上的导向板，所述导向板为扇环板，所述扇环板的内径与所述弦管的直径相同，所述扇环板与所述弦管间隙配合。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述提升装置还包括软管，所述软管被配置为根据所述塔架的位置，连接在距所述海洋平台最近的所述控制阀上。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述第二弦管的底端设有用于感应海水的感应器，所述感应器位于所述抽水管处。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述海洋平台上设有用于监测所述塔架的位移量的传感器。

在本发明实施例的另一种实现中，所述锁紧插销的一端设有拉环。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例通在海洋平台上设置可活动插装在其中的塔架，通过调节塔架在海洋平台上的位置，便于适应不同海水深度实现海水的抽取。还通过将提升装置设置在塔架的弦管上，将海水吸入弦管，通过弦管载水和运水，避免在弦管内布管，节省成本，也降低了装配难度。同时通过齿轮箱的输出轴的爬升齿轮与设置在弦管侧壁的爬升齿条啮合，通过驱动电机的制动，便于驱动机构承担塔架的水平方向的载荷，还通过在锁紧板和锁紧支架上均设置通孔，在锁紧插销侧壁上设有凹槽，使锁紧挡板可与凹槽配合，通过锁紧插销将锁紧板和锁紧支架固定连接在一起，从而将塔架固定在海洋平台上，便于锁紧机构承担塔架的竖直方向的载荷，本发明通过锁紧机构和驱动机构承担塔架在风暴或大风浪工况下受到的载荷，防止塔架出现晃动，提高了海水提升装置的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种海水提升装置的主视图；

图2是本发明实施例提供的一种海水提升装置的俯视图；

图3是本发明实施例提供的一种锁紧机构的主视图；

图4是本发明实施例提供的一种锁紧机构的俯视图；

图5是本发明实施例提供的一种海水提升泵与第二弦管的连接示意图；

图6是本发明实施例提供的一种软管连接控制阀的示意图；

图7是本发明实施例提供的一种导向机构的装配示意图；

图8是本发明实施例提供的一种海水提升装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种海水提升装置的主视图，图2是本发明实施例提供的一种海水提升装置的俯视图，如图1、2所示，该海水提升装置包括：塔架1和驱动机构4，塔架1活动插装在海洋平台6上，塔架1包括四根相互平行设置且分布在四角的弦管，四根弦管之间通过桁架结构连接，弦管包括：两个相对设置的第一弦管11和两个相对设置的第二弦管12，第一弦管11的两侧设有爬升齿条，驱动机构4设置在海洋平台6上。通过设置四根平行分布在四角的弦管并通过桁架架构连接，提高了塔架1的稳定性。其中，两个第一弦管11和两个第二弦管12均对角布置，使得驱动机构4在对角驱动塔架1的升降，与设置在非对角相比驱动机构4可更加稳定地驱动塔架1，在第一弦管11的两侧均设置爬升齿轮，防止驱动机构4出现驱动不平衡的情况，提高驱动机构4的稳定性。

如图2所示，驱动机构4包括：驱动电机41和齿轮箱42，驱动电机41的输出轴与齿轮箱42的输入轴传动连接，齿轮箱42的输出端设有爬升齿轮，爬升齿轮与爬升齿条啮合。由于驱动电机41需要驱动的塔架1移动，而在海水提升装置工作时，塔架1的弦管会作为管道注入海水，无可避免地使得塔架1重量增大，因此驱动电机41需要具备较强的过载能力，本发明实施例中驱动电机41选用具有较强过载能力的交流电机，可以保证平稳地驱动塔架1移动。其中电机过载是指一般电机都有一个固定的运行功率，称之为额定功率，如果在某种情况下使电机的实际使用功率超过电机的额定功率，则称这种现象为电机过载。

在本发明实施例中，海水提升装置还包括：提升机构2和锁紧机构3，提升机构2设置在塔架1的弦管上，提升机构2被配置为将海水吸入塔架1的弦管内。通过提升机构2将海水吸入塔架1的弦管内，使用弦管运输海水，避免在塔架1上布置运水管路，减少了布管成本，且便于现场的装配工作。

图3是本发明实施例提供的一种锁紧机构的主视图，图4是本发明实施例提供的一种锁紧机构的俯视图，如图3、4所示，锁紧机构3设置在海洋平台6上，锁紧机构3包括：锁紧板31、锁紧支架32、锁紧挡板33和锁紧插销34，锁紧板31固定设置在第二弦管12的侧壁上，锁紧支架32固定设置在海洋平台6上，锁紧板31和锁紧支架32平行正对布置，锁紧板31和锁紧支架32上设有圆心处于同一直线上的通孔，锁紧插销34的侧壁上设有凹槽，锁紧挡板33可拆卸地设置在锁紧支架32上，凹槽被配置为与锁紧挡板33配合，以将锁紧插销34锁定在锁紧板31和锁紧支架32的通孔内或将锁紧插销34锁定在锁紧支架32的通孔内，其中凹槽的槽高和锁紧挡板33的厚度相同，本发明实施例中，凹槽的与锁紧挡板33为间隙配合或过盈配合，可保证凹槽与锁紧挡板33配合后不会出现轴向的位移。

在上述实现方式中，锁紧挡板33可以通过螺栓固定在锁紧支架32上，当需要锁止锁紧插销34在轴向上的移动时，首先将锁紧挡板33与锁紧插销34上的凹槽配合，待配合完毕后，使用螺栓将锁紧挡板33固定在锁紧支架32上即可完成锁紧插销34的轴向锁止。

本发明实施例通在海洋平台上设置可活动插装在其中的塔架，通过调节塔架在海洋平台上的位置，便于适应不同海水深度实现海水的抽取。还通过将提升装置设置在塔架的弦管上，将海水吸入弦管，通过弦管载水和运水，避免在弦管内布管，节省成本，也降低了装配难度。同时通过齿轮箱的输出轴的爬升齿轮与设置在弦管侧壁的爬升齿条啮合，通过驱动电机的制动，便于驱动机构承担塔架的水平方向的载荷，还通过在锁紧板和锁紧支架上均设置通孔，在锁紧插销侧壁上设有凹槽，使锁紧挡板可与凹槽配合，通过锁紧插销将锁紧板和锁紧支架固定连接在一起，从而将塔架固定在海洋平台上，便于锁紧机构承担塔架的竖直方向的载荷，本发明通过锁紧机构和驱动机构承担塔架在风暴或大风浪工况下受到的载荷，防止塔架出现晃动，提高了海水提升装置的安全性。

如图4所示，凹槽包括：第一凹槽341和第二凹槽342，第一凹槽341和第二凹槽342间隔分布在锁紧插销34的侧壁上，第一凹槽341和第二凹槽342被配置为，第一凹槽341与锁紧挡板33配合时，将锁紧插销34锁定在锁紧板33和锁紧支架32的通孔内，第二凹槽342与锁紧挡板33配合时，将锁紧插销34锁定在锁紧支架32的通孔内。在本发明实施例中，第一凹槽341适用于风暴和大风浪工况下使用，当第一凹槽341与锁紧挡板33配合后，锁紧插销34则穿过锁紧板31上的通孔将锁紧板31和锁紧支架32固定连接在一起，通过锁紧机构3承担塔架1在竖直方向的载荷；第二凹槽342适用于非风暴工况下使用，当第二凹槽342与锁紧挡板33配合后，锁紧插销34仅穿过锁紧支架32上的通孔，未将锁紧板31和锁紧支架32固定连接在一起，此工况下允许塔架1在海洋平台6上上下移动。

图5是本发明实施例提供的一种海水提升泵与第二弦管的连接示意图，如图5所示，提升机构2包括：设置在两个第二弦管12底部的海水提升泵21和分接管22，每个第二弦管12上均设有多个分接管22，分接管22上设有控制阀23。将海水提升泵21设置在第二弦管12的底部，便于塔架1从海底抽取海水，同时在每个第二弦管12侧壁上均设有多个分接管22，便于海洋平台6根据塔架1升降的高度选择最近的分接管22，从而获取其分流出来的海水。在本发明实施例中，提升装置还包括软管24(参见图6)，软管24被配置为根据塔架1的位置，连接在距海洋平台6最近的控制阀23上，从分接管22分流出来的海水通过控制阀23进行流量出入的控制，其中控制阀23可以是蝶阀，当海洋平台6根据塔架1位置高度选择距离最近的分接管22后，除了该分接管22，第二弦管12上的其他分接管22上的控制阀23均需要关闭，并在该分接管22的控制阀23上连接软管24，通过软管24导流到海洋平台6上需要用水的机构。

如图5所示，海水提升泵21与第二弦管12的底端的管口通过法兰连接，第二弦管12的底端的侧壁上设有抽水管25，在第二弦管12的底部通过法兰与海水提升泵21连接，以第二弦管12作为抽水管25道，省去了在弦管内布管的成本，简化了海水提升装置，便于施工装配。同时在第二弦管12的侧壁上设置抽水管25，便于从海底抽取海水在本发明实施例中，第二弦管12的底端设有用于感应海水的感应器，感应器位于抽水管25处。在塔架1下降的过程中，一旦感应器感应到了海水，则可以证明海水提升泵21可以开始工作抽取海水，此时驱动机构4可以自动停止工作。

具体地，第一弦管11的直径为273mm，第二弦管12的直径为219mm。抽取海水时可采用直径较小的第二弦管12，直径越小使海水提升泵21更加容易提升海水，因此将第二弦管12的直径设置为219mm，而驱动塔架1升降时第一弦管11需要承受较大的载荷，所以设置直径为273mm较大的弦管，便于提高海水提升装置的稳定性。

图7是本发明实施例提供的一种导向机构的装配示意图，如图7所示，海水提升装置还包括导向机构，导向机构包括：四个固定设置在海洋平台6上的导向板5，导向板5为扇环板，扇环板的内径与弦管的直径相同，扇环板与弦管间隙配合。在本发明实施例中，导向板5焊接在海洋平台6上，与塔架1的弦管小间隙配合，到塔架1的升降起导向作用。

图8是本发明实施例提供的一种海水提升装置的结构示意图，如图8所示，每个第二弦管12上设有至少一个锁紧板31，每个锁紧板31均配有与其配合的锁紧支架32、锁紧挡板33和锁紧插销34。在本发明实施例中，在每个第二弦管12上均设置了个锁紧板31，即总共设置了两个锁紧板31，两个锁紧板31分别固定设置在两个第二弦管12上。通过对角设置锁紧机构3，使锁紧机构3的锁紧效果更好，提高海水提升装置的稳定性。另外，锁紧板31的设置数量应根据海洋平台6所处位置的海洋环境决定，如当海洋平台6所处位置多风暴和大风浪的情况，则可多设置几组锁紧机构3，如在每个第二弦管12上设置两个锁紧板31，提高海水提升装置的稳定性。

优选地，海洋平台6上设有用于监测塔架1的位移量的传感器。传感器可以为行程传感器，塔架1在升降的过程中，传感器始终监测塔架1的实际位移量，当塔架1的实际位移量超出塔架1的最大位移量时，驱动机构4自动停止工作，从而避免了塔架1脱出平台主体。

如图3、4所示，锁紧插销34的一端设有拉环，设置拉环便于在轴向上拉动锁紧插销34，简化操作者使用难度，同时可通过拉环阻挡锁紧插销34全部穿入锁紧支架32，对锁紧插销34的轴向移动进行限位。

不同工况下本发明实施例提供的海水提升装置，有着不同的工作模式。

在风暴和大风浪工况下，使用锁紧机构3，将锁紧插销34插入到锁紧板31和锁紧支架32上，并通过锁紧档板锁紧，此时海水提升装置重量都在锁紧机构3上面，提升机构2上的驱动电机41的制动器释放扭矩，爬升齿轮和爬升齿条43处处于不受力状态。

在正常工作状态下，驱动电机41驱动齿轮箱42进而带动塔架1上下运动，通过在分接管22出连接软管24，将海水导入到相应船上的设备中。当塔架1停止升降，海水提升泵21工作时，锁紧机构3中的锁紧插销34仅插装在锁紧支架32上，通过驱动机构4制动爬升齿轮来承担竖直方向上的载荷，以及通过导向板5承担水平方向上的载荷。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海水提升装置，适用于海洋平台，所述海水提升装置包括：塔架和驱动机构，所述塔架活动插装在所述海洋平台上，塔架包括四根相互平行设置且分布在四角的弦管，所述四根弦管之间通过桁架结构连接，所述弦管包括：两个相对设置的第一弦管和两个相对设置的第二弦管，所述第一弦管的两侧设有爬升齿条，所述驱动机构设置在所述海洋平台上，所述驱动机构包括：驱动电机和齿轮箱，所述驱动电机的输出轴与所述齿轮箱的输入轴传动连接，所述齿轮箱的输出端设有爬升齿轮，所述爬升齿轮与所述爬升齿条啮合，其特征在于，

所述海水提升装置还包括：提升机构和锁紧机构，所述提升机构设置在所述塔架的弦管上，所述提升机构被配置为将海水吸入所述塔架的弦管内；

所述锁紧机构包括：锁紧板、锁紧支架、锁紧挡板和锁紧插销，所述锁紧板固定设置在所述第二弦管的侧壁上，所述锁紧支架固定设置在所述海洋平台上，所述锁紧板和所述锁紧支架平行正对布置，所述锁紧板和所述锁紧支架上设有圆心处于同一直线上的通孔，所述锁紧插销的侧壁上设有凹槽，所述锁紧挡板可拆卸地设置在所述锁紧支架上，所述凹槽被配置为与所述锁紧挡板配合，以将所述锁紧插销锁定在所述锁紧板和所述锁紧支架的通孔内或将所述锁紧插销锁定在所述锁紧支架的通孔内，

所述凹槽包括：第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽间隔分布在所述锁紧插销的侧壁上，所述第一凹槽和所述第二凹槽被配置为，所述第一凹槽与所述锁紧挡板配合时，将所述锁紧插销锁定在所述锁紧板和所述锁紧支架的通孔内，所述第二凹槽与所述锁紧挡板配合时，将所述锁紧插销锁定在所述锁紧支架的通孔内。

2.根据权利要求1所述的海水提升装置，其特征在于，所述提升机构包括：设置在所述两个第二弦管底部的海水提升泵和分接管，每个所述第二弦管上均设有多个所述分接管，所述分接管上设有控制阀。

3.根据权利要求2所述的海水提升装置，其特征在于，所述海水提升泵与所述第二弦管的底端的管口通过法兰连接，所述第二弦管的底端的侧壁上设有抽水管。

4.根据权利要求1所述的海水提升装置，其特征在于，所述每个第二弦管上设有至少一个所述锁紧板，所述每个锁紧板均配有与其配合的所述锁紧支架、所述锁紧挡板和所述锁紧插销。

5.根据权利要求1所述的海水提升装置，其特征在于，所述海水提升装置还包括导向机构，所述导向机构包括：四个固定设置在所述海洋平台上的导向板，所述导向板为扇环板，所述扇环板的内径与所述弦管的直径相同，所述扇环板与所述弦管间隙配合。

6.根据权利要求2所述的海水提升装置，其特征在于，所述提升装置还包括软管，所述软管被配置为根据所述塔架的位置，连接在距所述海洋平台最近的所述控制阀上。

7.根据权利要求3所述的海水提升装置，其特征在于，所述第二弦管的底端设有用于感应海水的感应器，所述感应器位于所述抽水管处。

8.根据权利要求1-7任一项所述的海水提升装置，其特征在于，所述海洋平台上设有用于监测所述塔架的位移量的传感器。

9.根据权利要求1-7任一项所述的海水提升装置，其特征在于，所述锁紧插销的一端设有拉环。