CN110397093A - 一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置及其使用方法，包括真空泵、负压控制箱和水气转换筒，本发明可以通过可以控制设备内气压从大气压到真空气压过程的时间长度，这样就可以观察到在抽真空过程中气压的变化；可以在试验过程中调节水气转换筒内的负压值，从而实现改变筒型基础下沉速率的目的。

Description

一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种筒型基础沉放的控制装置，尤其涉及一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置及其使用方法。

背景技术

筒型基础是一种新型海洋工程基础结构型式，因其较低的安装成本倍受海洋工程领域的青睐。筒型基础沉放包括自重下沉与负压下沉两部分。首先筒型基础依靠其自重下沉至海床以下一定深度在筒内形成密闭空间为负压的施加提供条件，而后使用抽水泵从筒内泵出气/水产生压力差形成吸力下沉直至沉放至设计深度。负压的合理施加与控制是筒型基础成功运用的关键问题，过小的负压无法克服筒沉放过程中的侧摩阻力与端阻力；过大的负压会引发土体的渗流破坏，出现超土塞现象甚至筒壁屈曲等工程事故。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置及其使用方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，包括真空泵、负压控制箱和水气转换筒，所述真空泵通过真空管与水气转换筒相连，所述负压控制箱设置于真空泵与水气转换筒之间，使真空管由负压控制箱内穿过；

所述负压控制箱内的真空管上设置有用于调节开合的电磁阀以及用于调节真空管内流量的电动调节阀；所述负压控制箱设置有用于控制电磁阀和电动调节阀的控制系统。

所述水气转换筒通过管路与筒型基础上表面相连接(在筒型基础下沉过程中与筒内的水体相连通)。

在上述技术方案中，所述控制系统包括断路器、接触器、开关电源、可编程控制器和电机，所述断路器与接触器相连，所述接触器与开关电源相连，所述开关电源与电机驱动器相连，所述电机驱动器与电机相连，所述电机与电动调节阀相连，所述可编程控制器分别与电机、电磁阀相连。

在上述技术方案中，所述真空管在位于负压控制箱的入口处设置有负压控制箱入口调节阀。

在上述技术方案中，所述真空管在位于负压控制箱的出口处设置有负压控制箱出口调节阀。

在上述技术方案中，所述真空管在位于水气转换筒箱体的入口处设置有水气转换筒入口调节阀。

在上述技术方案中，所述真空泵为旋片真空泵，转速为1400转/分，抽速为4升/秒，额定功率为0.55kW，极限真空达到6x10^-2kPa。

在上述技术方案中，所述水气转换筒包括水气转换筒箱体和水气转换筒箱盖，所述水气转换筒箱盖上设置有真空表和水气转换筒出口调节阀。

在上述技术方案中，所述水气转换筒箱盖与水气转换筒箱体通过橡胶圈粘结。

在上述技术方案中，所述负压控制箱入口调节阀、负压控制箱出口调节阀、水气转换筒入口调节阀、水气转换筒出口调节阀均为球阀。

在上述技术方案中，所述负压控制箱上还设置有用于显示数据指标的仪表盘，所述仪表盘显示参数包括真空泵状态、复位状态、减压状态、复位速度、减压速度和原点指示灯。

一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置的使用方法，按照下列步骤进行：

步骤一、首先将整体管路连接完毕，打开负压控制箱入口调节阀、负压控制箱出口调节阀、水气转换筒入口调节阀，关闭水气转换筒出口调节阀；

步骤二、通过负压控制箱打开真空泵，真空泵工作，水气转换筒内的真空度逐渐增加，通过水气转换筒真空表观察水气转换筒内的真空度，当水气转换筒内的真空度略大于试验要求负压值后，打开水气转换筒出口调节阀；

步骤三、使真空泵依然处于工作状态，读取水气转换筒上的真空表的数据，如果负压值小于试验所需值，则通过负压控制箱上的仪表盘减压按钮，调节阀瓣在阀座内位置增大过流面积，从而增大管路气压，以此逐渐增大水气转换筒内的负压值；如果负压值大于试验所需值，则通过负压控制箱上的仪表盘复位按钮，调节阀瓣在阀座内位置减小过流面积，从而减小管路气压，以此逐渐减小水气转换筒内的负压值，以此往复循环从而改变试验装置内部负压值，从而调节筒型基础下沉速率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明可以通过可以控制设备内气压从大气压到真空气压过程的时间长度，这样就可以观察到在抽真空过程中气压的变化。

(2)本发明可以在试验过程中调节水气转换筒内的负压值，从而实现改变筒型基础下沉速率的目的。

附图说明

图1为本发明试验装置整体管路连接的正视图。

图2为本发明试验装置负压控制箱内部结构示意图。

图3为本发明控制面板示意图。

图4为实验结果图。

其中：1为真空泵，2为真空管，3为断路器，4为接触器，5为开关电源，6为可编程控制器，7为阀瓣，8为电动调节阀，9为电机驱动器，10为电机，11为电磁阀，12为负压控制箱入口调节阀，13为负压控制箱出口调节阀，14为真空表，15为水气转换筒入口调节阀，16为水气转换筒出口调节阀，17为水气转换筒箱盖，18为水气转换筒箱体。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

一种适用于调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，包括真空泵1，负压控制箱、水气转换筒三部分。其中负压控制箱包括：断路器3、接触器4、开关电源5、可编程控制器6、气压阀调整块7、气压阀8、电磁阀11、直流电机驱动器9、直流电机10、真空管2、负压控制箱入口调节阀12、负压控制箱出口调节阀13，水气转换筒包括：真空表14、水气转换筒入口调节阀15、水气转换筒出口调节阀16。

系统的连接结构是：真空泵1与负压控制箱一侧的入口调节阀12连接，负压控制箱入口调节阀1与气压阀8一侧通过真空管2相连接，气压阀8另一侧通过真空管2与电磁阀11相连接，电磁阀11与负压控制箱另一侧的出口调节阀13通过真空管2连接，形成一条完整的气流通道。在负压控制箱内部，用于控制整套设备的电源开关的断路器3与接触器4相连接，接触器与用于将交流220V转换为直流24V的开关电源5相连接，开关电源通过连接管路分别与可编程控制器6、直流电机驱动器9相连接，负压控制箱的出口调节阀13与水气转换筒下侧的入口调节阀15相连接，在水气转换筒顶盖处设有出口调节阀16与真空表14，水气转换筒箱盖17与水气转换筒箱体18通过橡胶圈粘结，水气转换筒的出口调节阀16与筒型基础模型筒盖处相连接。

在上述技术方案中，所述的真空泵为旋片真空泵，转速为1400转/分，抽速为4升/秒，额定功率为0.55kW，极限真空达到6x10^-2kPa。

在上述技术方案中，所述的水气转换筒箱盖18为壳体结构，直径为30cm，高度10cm；水气转换筒箱体19为壳体结构，直径为20cm，高度为15cm。

在上述技术方案中，所述的负压控制箱入口调节阀12、负压控制箱出口调节阀13、水气转换筒入口调节阀15、水气转换筒出口调节阀16均为球阀。

在上述技术方案中，所述的负压控制箱的控制面板复位速度以及减压速度分别为2000、200。

实施例2

一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置的使用方法，按照下列步骤进行

(1)首先将整体管路连接完毕，打开负压控制箱入口调节阀12、负压控制箱出口调节阀13、水气转换筒入口调节阀15，关闭水气转换筒出口调节阀16。

(2)通过负压控制箱打开真空泵，真空泵工作，水气转换筒内的真空度逐渐增加，通过水气转换筒真空表14观察水气转换筒内的真空度，当水气转换筒内的真空度略大于试验要求负压值后，打开水气转换筒出口调节阀16。

(3)此时真空泵1依然处于工作状态，读取水气转换筒上的真空表14的数据，如果负压值小于试验所需值，则通过负压控制箱上的仪表盘减压按钮，控制气压阀调整块7来调整气压阀位置，从而增大管路气压，来逐渐增大水气转换筒内的负压值；如果负压值大于试验所需值，则通过负压控制箱上的仪表盘复位按钮，控制气压阀调整块7来调整气压阀8位置，从而减小管路气压，来逐渐减小水气转换筒内的负压值，以此往复循环达到改变试验装置内部负压的目的。

本发明的真空泵通过真空管与负压控制箱相连接，负压控制箱内部的供电系统为真空泵持续供电，并通过负压控制箱的控制面板开启真空泵开关，真空泵开始工作，从而提高试验装置内部的真空度，当试验装置内部的真空度过高或过低，可以通过负压控制箱的控制面板上的减压或者复位按钮调整气压阀位置，从而达到调整真空度的目的。

实施例3

针对内径D＝20cm、净高L＝15cm，壁厚为5cm的筒型基础进行了三组负压下沉试验，证明了该装置的可行性，在第一组试验中，点击控制面板的减压按钮，增大管路内的负压，并且维持改负压抽吸速率不变。在第二组试验中，不进行任何调节，并且维持初始负压抽吸速率不变。在第三组试验中，点击控制面板的复位按钮，减小管路内的负压，并且维持该负压抽吸速率不变。试验结果如下图4所示。从上图可以发现，通过负压控制装置改变负压值大小，从而实现改变筒型基础沉放速率。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，其特征在于：包括真空泵、负压控制箱和水气转换筒，所述真空泵通过真空管与水气转换筒相连，所述负压控制箱设置于真空泵与水气转换筒之间，使真空管由负压控制箱内穿过；

所述负压控制箱内的真空管上设置有用于调节开合的电磁阀以及用于调节真空管内流量的电动调节阀；所述负压控制箱设置有用于控制电磁阀和电动调节阀的控制系统；

所述水气转换筒通过管路与筒型基础上表面相连接。

2.根据权利要求1所述的一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，其特征在于：所述控制系统包括断路器、接触器、开关电源、可编程控制器和电机，所述断路器与接触器相连，所述接触器与开关电源相连，所述开关电源与电机驱动器相连，所述电机驱动器与电机相连，所述电机与电动调节阀相连，所述可编程控制器分别与电机、电磁阀相连。

3.根据权利要求1所述的一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，其特征在于：所述真空管在位于负压控制箱的入口处设置有负压控制箱入口调节阀。

4.根据权利要求1所述的一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，其特征在于：所述真空管在位于负压控制箱的出口处设置有负压控制箱出口调节阀。

5.根据权利要求1所述的一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，其特征在于：所述真空管在位于水气转换筒箱体的入口处设置有水气转换筒入口调节阀。

6.根据权利要求1所述的一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，其特征在于：所述真空泵为旋片真空泵，转速为1400转/分，抽速为4升/秒，额定功率为0.55kW，极限真空达到6x10^-2kPa。

7.根据权利要求1所述的一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，其特征在于：所述水气转换筒包括水气转换筒箱体和水气转换筒箱盖，所述水气转换筒箱盖上设置有真空表和水气转换筒出口调节阀。

8.根据权利要求1所述的一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，其特征在于：所述水气转换筒箱盖与水气转换筒箱体通过橡胶圈粘结。

9.根据权利要求1所述的一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置，其特征在于：所述负压控制箱入口调节阀、负压控制箱出口调节阀、水气转换筒入口调节阀、水气转换筒出口调节阀均为球阀。

10.一种可调节筒型基础沉放速率的负压控制装置的使用方法，其特征在于，按照下列步骤进行：

步骤一、首先将整体管路连接完毕，打开负压控制箱入口调节阀、负压控制箱出口调节阀、水气转换筒入口调节阀，关闭水气转换筒出口调节阀；

步骤二、通过负压控制箱打开真空泵，真空泵工作，水气转换筒内的真空度逐渐增加，通过水气转换筒真空表观察水气转换筒内的真空度，当水气转换筒内的真空度略大于试验要求负压值后，打开水气转换筒出口调节阀；

步骤三、使真空泵依然处于工作状态，读取水气转换筒上的真空表的数据，如果负压值小于试验所需值，则通过负压控制箱上的仪表盘减压按钮，调节阀瓣在阀座内位置增大过流面积，从而增大管路气压，以此逐渐增大水气转换筒内的负压值；如果负压值大于试验所需值，则通过负压控制箱上的仪表盘复位按钮，调节阀瓣在阀座内位置减小过流面积，从而减小管路气压，以此逐渐减小水气转换筒内的负压值，以此往复循环从而改变试验装置内部负压值，从而调节筒型基础下沉速率。