CN116060699A - 一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于海洋油气平台弃置物拆除水下切割领域，特别涉及一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置和方法，包括切割组件和防护套管，所述防护套管环绕设置在切割组件的外部区域，所述切割组件底部固定安装有夹管组件，所述切割组件底部转动安装有吹坑组件，所述切割组件上设置有快速回转的金刚石绳，所述金刚石绳用于切割金属弃置物，通过在可旋转的高压水喷冲管路设置有多个喷嘴，喷冲区域大，同时，在吹坑作业过程中，气举管路和高压水喷冲管路可以保持同步移动，能够保持同步进行喷冲泥沙作业和气举作业，气举效率更高，防止淤泥和岩屑回填而影响切割作业。

Description

一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置和方法
技术领域
本发明属于海洋油气平台弃置物拆除水下切割领域，特别涉及一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置及切割方法。
背景技术
目前，随着近海油气田资源的长期采集，近海油气田资源日益枯竭，大量的废弃油气管及保护桩需要拆除。为保证近海航道安全和环境保护，根据相关规定，在领海以内海域进行全部拆除的平台，其残留海底的桩腿、桩基等应当切割至海底表面4米以下，且切割时不能产生火花。
根据以上要求，当作业面达到指定深度后，现有技术中，一种方法是采用潜水员液压砂轮切割的方法，但这种人工切割方法存在耗时长、风险大、造价高等问题，一般在抢险的时候才采用；另一种方法普遍采用水下电氧切割，但是这种方法的作业难度大，作业费用高，作业风险大，并且水刀射流切割设备购置费用高，切割工程量小，导致资产使用率不高，造成固定资产的闲置。
为了解决上述问题，通过检索现有技术，检索到如下相关对比文件：
中国发明专利CN107598273A，发明名称为用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置及方法，公开日期为20180119，公开了一种用于海洋废弃油井平台管拆除的泥下切割装置及方法，该装置包括保护罩、切割进给机构、金钢链切割机构、锁紧机构、安装架，保护罩安装在待切割钢管外，内壁安装升沉导轨；切割进给机构、金钢链切割机构安装在安装架上；安装架下部安装定位销，锁紧机构上设置定位孔；锁紧机构沿升沉导轨滑动，沿待切割钢管下沉至指定深度后，启动定位油缸，抱紧待切割钢管；再沿升沉导轨下放安装架，定位销插入定位孔，由锁紧油缸将安装架固定在锁紧机构上；启动进给机构将金钢链贴紧待切割钢管，启动液压动力源，开始切割，切割中由进给机构控制切割速度与深度。该专利采用金钢链进行切割，较为环保，但是该专利中的泥下切割装置并未具备喷冲泥沙功能，因此仅能用于切割油井废弃桩管海底平面以上的位置，不能适用于切割位置位于海底平面以下的油井平台管切割作业。
中国发明专利CN110863491A，发明名称为一种用于海底废弃桩管泥下吹坑及切割装置和方法 ，公开日期为20200306，该专利公开了一种泥下切割装置，保护套管、锁紧机构、吹坑及切割进给机构、高压水研磨料吹坑及切割机构、喷嘴旋转导向机构使用高压水研磨料（金刚砂）进行吹坑及切割操作，通过设置所述步进电机，驱动主动齿轮与从动齿轮啮合运动，实现高压水喷嘴旋转运动；调节高压水喷嘴垂向角度，启动柱塞泵和压载水箱，进行吹坑作业；所述滑移小车周向运动，实现吹坑作业周向进给；所述进给伸缩杆径向运动，实现吹坑作业径向进给，以上吹坑机构中高压水喷嘴的吹坑作用区域较小，在吹坑作业中，为了待切割桩管的切割区域充分暴露，高压水喷嘴在同一个平面时，进给伸缩杆需要不断进行径向运动，吹坑效率低下，耗费了较多的工时；另外，在利用高压水反排淤泥和岩屑的过程中，由于高压水喷嘴喷出的高压水分布不均匀，并且高压水喷嘴喷出的高压水的水压不够大，吹坑作业产生的淤泥和岩屑容易再次沉积在保护套管内，降低吹坑作业效果，影响切割作业。
发明内容
本发明提出一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，采用金刚石绳切割方式，并设置有吹坑组件对金属弃置物海底面以下的泥沙进行有效喷冲和气举，能够满足海底面以下金属弃置物切割要求。
本发明的技术方案是这样实现的：一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，包括切割组件和防护套管，所述防护套管环绕设置在切割组件的外部区域，所述切割组件底部固定安装有夹管组件，所述切割组件底部转动安装有吹坑组件，所述切割组件上设置有快速回转的金刚石绳，所述金刚石绳用于切割金属弃置物，在所述切割组件上还设置有用于带动所述吹坑组件围绕金属弃置物的中轴线转动的驱动组件，所述夹管组件用于夹持金属弃置物；
所述吹坑组件包括支撑座，所述支撑座可转动地安装在切割组件底部，所述支撑座底部固定安装有电机，所述电机驱动连接有第二螺纹杆，所述第二螺纹杆螺纹套设有带动管，所述带动管侧壁固定安装有吹坑单元，所述吹坑单元包括连接板，所述连接板与所述带动管固定连接，所述连接板上铰接有第二液压油缸，所述第二液压油缸铰接有气举管路和高压水喷冲管路，所述气举管路和高压水喷冲管路均与连接板转动连接，所述气举管路包括第一转动法兰，所述第一转动法兰与高压气管转动连接，高压水喷冲管路包括第二转动法兰，所述第二转动法兰与高压水管转动连接。
作为本发明优选的一种实施方式，所述切割组件包括支撑盘，所述支撑盘顶部焊接有第一滑轨，所述第一滑轨顶部滑动连接有第一滑块，所述第一滑块顶部固定安装有绳锯切割单元，所述支撑盘顶部边缘焊接有紧固支架，所述紧固支架上滑动安装有吊装座，所述支撑盘顶部还固定安装有减速电机和轴承座，所述减速电机的驱动端驱动连接有第一螺纹杆，所述第一螺纹杆与绳锯切割单元螺纹转动连接，所述轴承座与第一螺纹杆套设转动连接，所述驱动组件包括带转电机，所述带转电机固定安装在支撑盘顶部，所述支撑盘底部转动安装有主动齿轮和环形的带动盘，所述带转电机驱动主动齿轮转动，所述带动盘围绕金属弃置物的中轴线转动，所述带动盘外侧壁固定安装有圆形齿条，所述主动齿轮与圆形齿条啮合连接。
作为本发明优选的一种实施方式，所述绳锯切割单元包括切割支撑盘，所述切割支撑盘底部螺栓紧固有推动块，所述推动块与第一螺纹杆螺纹套设连接，所述切割支撑盘顶部安装有与所述金刚石绳缠绕连接的进给速度调节单元、金刚石绳张紧单元、切割驱动单元、第一传动轮和第二传动轮，所述进给速度调节单元与减速电机电性连接，所述切割支撑盘顶部还开设有第一滑动槽和第二滑动槽，且所述第一滑动槽和第二滑动槽的开槽方向均与绳锯切割单元的滑动方向保持平行，所述进给速度调节单元沿第一滑动槽移动，所述金刚石绳张紧单元沿第二滑动槽滑动。
作为本发明优选的一种实施方式，所述进给速度调节单元包括第一固定块，所述第一固定块与切割支撑盘螺栓紧固连接，所述第一固定块上焊接有推杆，所述推杆远离第一固定块的一端焊接有速度调节阀，所述速度调节阀的阀芯上螺纹紧固安装有第一支撑轴承，所述第一支撑轴承和速度调节阀之间安装有恢复弹簧，所述第一支撑轴承顶部转动安装有从动轮，所述从动轮与金刚石绳缠绕连接，所述第一支撑轴承底部焊接有第一导向滑块，所述第一导向滑块沿第一滑动槽滑动。
作为本发明优选的一种实施方式，所述金刚石绳张紧单元包括第二固定块，所述第二固定块与切割支撑盘螺栓紧固连接，所述第二固定块上焊接有第三螺纹杆，所述第三螺纹杆上滑动连接有第二支撑轴承，所述第二固定块和第二支撑轴承之间固定安装有缓冲弹簧，所述第二支撑轴承顶部转动安装有紧固轮，所述第二支撑轴承底部焊接有第二导向滑块，所述第二导向滑块沿第二滑动槽滑动，所述第三螺纹杆上还螺纹连接有紧固块。
作为本发明优选的一种实施方式，所述切割驱动单元包括驱动电机，所述驱动电机驱动连接有主动轮，所述主动轮与金刚石绳缠绕连接，所述驱动电机底部螺栓紧固有电机支撑架，所述主动轮底部转动连接有第三支撑轴承，所述电机支撑架和第三支撑轴承均固定安装在切割支撑盘的顶部。
作为本发明优选的一种实施方式，所述夹管组件包括支撑架，所述支撑架固定安装在支撑盘底部，所述支撑架上固定安装有两组夹管单元，两组所述夹管单元的间距大于等于4米，每组所述夹管单元均包括夹管底框，所述夹管底框的两端对称铰接有两根夹管爪，两根所述夹管爪之间铰接有第一液压油缸，两根所述夹管爪相互靠近的一侧均螺栓紧固有夹管块，两个所述夹管块相对的一侧设置有夹管槽。
作为本发明优选的一种实施方式，所述第二液压油缸的活塞杆铰接有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆底部与连接板铰接，所述第二连杆远离第一连杆的一端铰接有支撑安装柱，所述支撑安装柱底部固定安装有连接柱，所述连接柱底部固定安装有紧固板，所述紧固板与连接板铰接，所述气举管路固定设置在支撑安装柱上，所述高压水喷冲管路对称固定设置在紧固板的两端。
作为本发明优选的一种实施方式，所述气举管路包括第一弯管，所述第一弯管与第一转动法兰固定连接，所述第一弯管还连通有吸泥管，所述吸泥管侧壁上环绕开设有多个长条形的进泥槽，所述高压水喷冲管路包括第二弯管，所述第二弯管与第二转动法兰固定连接，第二弯管连通有储水箱，所述储水箱固定安装在紧固板的两端，所述储水箱侧壁上连通有若干个喷嘴，所述喷嘴与储水箱呈斜向下45度夹角。
本发明还公开了一种用于海底金属弃置物的泥下切割方法，使用了上述泥下切割装置，包括如下步骤：
S1:下放安装防护套管，使金属弃置物位于防护套管内部中心区域，将施工船上的吊装设备与吊装座铰接，调整吊装座位置，以使得泥下切割装置的中轴线与金属弃置物所在的海底平面保持垂直；
S2:下降泥下切割装置，使金属弃置物穿过支撑盘中心区域，直至下降至海底平面，控制夹管组件中的两个第一液压油缸伸出活塞杆，继而夹紧金属弃置物；
S3:控制第二液压油缸伸出活塞杆，推动吹坑单元向靠近金属弃置物的一侧转动，开启电机并驱动第二螺纹杆转动，在螺纹作用下，带动管带动吹坑单元向下移动至最低位置；
S4:向高压水喷冲管路内泵入高压水，高压水依次经过第二弯管和储水箱后，通过喷嘴喷出多组高压水柱，多组高压水柱对海底平面进行泥沙吹坑操作，向气举管路内泵入高压气体，使防护套管内形成压力差，然后将高压气管进气口与施工船上的气泵分离，在气压差的作用下，将吹坑作业过程中产生的淤泥和岩屑通过气举管路反排至防护套管外部，当淤泥和岩屑反排速度较慢时，再次将高压气管进气口与施工船上的气泵结合，向气举管路内再次泵入高压气体，使防护套管内形成压力差，从而将吹坑作业产生的淤泥和岩屑继续通过气举管路反排至防护套管外部，重复上述气举操作，直至将吹坑作业产生的淤泥和岩屑全部排出至防护套管外部；
S5:接着开启带转电机，带动吹坑单元围绕金属弃置物中轴线转动，实现围绕金属弃置物中轴线的旋转吹坑作业，从而在金属弃置物周围形成圆形凹坑，然后控制两个第一液压油缸收缩活塞杆以释放金属弃置物，吊装泥下切割装置继续沿着圆形凹坑下沉，吹坑单元在下沉过程中持续进行旋转吹坑作业，直至下沉距离大于等于8米，然后控制两个第一液压油缸再次伸出活塞杆以夹紧金属弃置物；
S6:控制电机反向转动，以使得吹坑单元向上移动至初始位置，吹坑单元在向上移动过程中仍然持续进行旋转吹坑作业，吹坑单元到达初始位置后，控制第二液压油缸收缩活塞杆，带动吹坑单元返回至初始位置；
S7:开启驱动电机驱动主动轮转动，以使得金刚石绳围绕从动轮、第一传动轮和第二传动轮快速回转，开启减速电机，驱动第一螺纹杆在推动块内转动，继而带动切割支撑盘沿着靠近金属弃置物的方向缓慢移动，实现绳锯切割单元对金属弃置物的切割，切割完成后，减速电机反向转动，带动切割支撑盘返回初始位置，控制两个第一液压油缸再次收缩活塞杆以释放金属弃置物，将泥下切割装置吊装回施工船上。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置和方法，海洋废弃平台泥下桩管的吹坑及切割作业，通过在可旋转的高压水喷冲管路设置有多个喷嘴，并且喷冲作业中各个喷嘴均与海底桩管中轴线形成一定夹角，高压水柱产生喷冲作用区域足够大，喷冲效果好，喷冲效率高，克服了现有技术中只设置单个喷嘴导致喷冲区域小，以及在喷冲作业中喷嘴角度与海底桩管中轴线平行，需要不断调节喷嘴位置导致喷冲效率低的缺点，同时，在吹坑作业过程中，气举管路和高压水喷冲管路可以保持同步移动，能够保持同步进行喷冲泥沙作业和气举作业，相比于现有技术分开进行喷冲泥沙作业和气举作业，气举效率更高，并且能够及时将更多淤泥和岩屑排到外部，防止因为气举作业区域和喷冲泥沙作业区域不一致，导致较多淤泥和岩屑回填而影响切割作业。
附图说明
图1为本发明一实施例的施工船与泥下切割装置的施工示意图；
图2为本发明一实施例中泥下切割装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例中泥下切割装置的俯视图；
图4为本发明一实施例中泥下切割装置吹坑作业时一个方向的轴测视图；
图5为本发明一实施例中泥下切割装置吹坑作业时另一个方向的轴测视图；
图6为本发明一实施例中切割组件的结构示意图；
图7为本发明一实施例中绳锯切割单元与减速电机的装配示意图；
图8为本发明一实施例中绳锯切割单元的俯视图；
图9为本发明一实施例中绳锯切割单元的后视图；
图10为本发明一实施例中进给速度调节单元的结构示意图；
图11为本发明一实施例中金刚石绳张紧单元的结构示意图；
图12为本发明一实施例中夹管组件的结构示意图；
图13为本发明一实施例中吹坑单元的结构示意图；
图14为本发明一实施例中吹坑单元的侧视图；
图15为本发明一实施例中气举管路的结构示意图；
图16为本发明一实施例中支撑安装柱与高压水喷冲管路的装配示意图；
图17为本发明一实施例中支撑安装柱与高压水喷冲管路的正视图；
图18为本发明图17中的A-A截面剖视图。
图中，1-切割组件；11-支撑盘；12-第一滑轨；121-第一滑块；13-紧固支架；131-吊装座；14-绳锯切割单元；141-切割支撑盘；1411-第一滑动槽；1412-第二滑动槽；142-进给速度调节单元；1421-第一固定块；1422-恢复弹簧；1423-推杆；1424-速度调节阀；1425-从动轮；1426-第一支撑轴承；1427-第一导向滑块；143-金刚石绳张紧单元；1431-第二固定块；1432-缓冲弹簧；1433-紧固轮；1434-第二支撑轴承；1435-第二导向滑块；1436-紧固块；1437-第三螺纹杆；144-切割驱动单元；1441-驱动电机；1442-电机支撑架；1443-主动轮；1444-第三支撑轴承；145-第一传动轮；146-第二传动轮；147-推动块；15-减速电机；151-L形连接板；152-第一螺纹杆；16-轴承座；17-金刚石绳；18-驱动组件；181-带转电机；182-主动齿轮；183-带动盘；184-圆形齿条；2-夹管组件；21-支撑架；22-夹管单元；221-夹管底框；222-夹管爪；223-夹管块；224-夹管槽；225-第一液压油缸；3-吹坑组件；31-支撑座；32-电机；321-第二螺纹杆；33-带动管；34-吹坑单元；341-连接板；342-第二液压油缸；343-第一连杆；344-第二连杆；345-支撑安装柱；3451-连接柱；3452-紧固板；346-气举管路；3461-第一弯管；3462-吸泥管；3463-进泥槽；3464-第一转动法兰；347-高压水喷冲管路；3471-第二转动法兰；3472-第二弯管；3473-储水箱；3474-喷嘴；4-金属弃置物；5-防护套管；6-高压气管；7-高压水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
如图1至图6所示，本发明公开了一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，包括切割组件1和防护套管5，防护套管5安装在海底金属弃置物4外部海床上，防护套管5与待切割桩管的中心尽量重合，吹坑和切割作业均在防护套管5内实施，以防止吹坑作业中产生的淤泥和岩屑回填，施工船上的吊装机用于吊装泥下切割装置，施工船还为泥下切割装置提供高压水流和高压气体，施工船上设置有控制器，可以控制泥下切割装置的施工作业过程。
切割组件1底部固定安装有夹管组件2，切割组件1底部转动安装有吹坑组件3，切割组件1上设置有快速回转的金刚石绳17，金刚石绳17用于切割金属弃置物4，切割组件1还设置有用于带动所述吹坑组件3围绕金属弃置物4的中轴线转动的驱动组件18，夹管组件2用于夹持金属弃置物4以辅助完成切割工作，吹坑组件3可以冲刷金属弃置物4周围的泥沙，并将冲刷出的泥沙通过负压的方式气举到防护套管5外部，以使得海底金属弃置物4的待切割位置完全暴露，从而完成切割工作，海底金属弃置物4主要是管状金属物，如油井平台海底安装桩管。
进一步地，切割组件1包括支撑盘11，支撑盘11顶部焊接有第一滑轨12，第一滑轨12顶部滑动连接有第一滑块121，第一滑块121上螺栓安装有绳锯切割单元14，以使得绳锯切割单元14与支撑盘11构成滑动连接，支撑盘11顶部边缘焊接有紧固支架13，紧固支架13呈围栏的形式，紧固支架13上滑动安装有吊装座131，当吊装座131调整至合适的位置后，通过螺栓紧固安装在紧固支架13上，吊装座131用于连接施工船上的吊装机，通过移动吊装座131的位置，以使得支撑盘11在吊装下降过程中与金属弃置物4的中轴线始终保持垂直，金属弃置物4垂直穿过支撑盘11，从而使金属弃置物4落入夹管组件2的夹持区域，实现稳固夹持。
驱动组件18包括带转电机181，支撑盘11底部转动安装有主动齿轮182和环形的带动盘183，带动盘183包括滑动连接的环形滑轨和环形滑轨套，带动盘183中的环形滑轨焊接在支撑盘11底部，带动盘183的环形滑轨套的外侧壁固定安装有圆形齿条184，并且主动齿轮182与圆形齿条184啮合连接，吹坑组件3螺栓固定安装在带动盘183的环形滑轨套的底部，带转电机181通过主动齿轮182和圆形齿条184的啮合传动，从而带动带动盘183的环形滑轨套围绕金属弃置物4的中轴线转动，继而带动吹坑组件3围绕金属弃置物4的中轴线转动。
支撑盘11顶部安装有减速电机15和轴承座16，减速电机15侧部螺栓紧固有L形连接板151，L形连接板151底部与支撑盘11螺栓紧固连接，通过L形连接板151使减速电机15牢固安装在支撑盘11顶部。
如图7所示，减速电机15的驱动端连连接有第一螺纹杆152，绳锯切割单元14底部焊接有连接块，第一螺纹杆152与绳锯切割单元14底部的连接块螺纹转动连接，第一螺纹杆152的端部与轴承座16套设转动连接，减速电机15中主动齿轮和从动齿轮设置的齿数相差较大，利用减速增矩的原理，通过减速电机15带动第一螺纹杆152的转动，在第一螺纹杆152表面螺纹对绳锯切割单元14底部连接块产生侧向作用力，以使得绳锯切割单元14沿着第一滑轨12做缓慢地往复运动，实现切割操作。
进一步地，如图8至图9所示，绳锯切割单元14包括切割支撑盘141，切割支撑盘141底部螺栓紧固有推动块147，推动块147与第一螺纹杆152螺纹套设连接，切割支撑盘141顶部安装有与金刚石绳17缠绕连接的进给速度调节单元142、金刚石绳张紧单元143、切割驱动单元144、第一传动轮145和第二传动轮146，进给速度调节单元142可以根据不同金属材质硬度的差别，自动调节绳锯切割单元14的移动速度，金刚石绳张紧单元143用于安装或者拆卸金刚石绳17，切割驱动单元144用于为金刚石绳17的往复回转提供动力。
切割支撑盘141顶部还开设有第一滑动槽1411和第二滑动槽1412，第一滑动槽1411和第二滑动槽1412的开槽方向与绳锯切割单元14的移动方向保持平行，第一滑动槽1411和第二滑动槽1412的截面形状均为倒“T”形，其中，进给速度调节单元142沿第一滑动槽1411移动，金刚石绳张紧单元143沿第二滑动槽1412滑动。
进一步地，如图10所示，进给速度调节单元142包括第一固定块1421，第一固定块1421与切割支撑盘141螺栓紧固连接，固定块1421用于将进给速度调节单元142固定安装在切割支撑盘141上，第一固定块1421上焊接有推杆1423，推杆1423远离第一固定块1421的一端焊接有速度调节阀1424，速度调节阀1424的阀芯上螺纹紧固安装有第一支撑轴承1426，第一支撑轴承1426和速度调节阀1424之间安装有恢复弹簧1422，速度调节阀1424是一种滑动变阻器，并且速度调节阀1424与减速电机15电性连接，恢复弹簧1422可以对切割过程中金刚石绳17产生的压力变化进行缓冲，以保护速度调节阀1424，第一支撑轴承1426顶部转动安装有从动轮1425，从动轮1425与金刚石绳17缠绕连接，第一支撑轴承1426底部焊接有第一导向滑块1427，第一导向滑块1427沿第一滑动槽1411滑动，且第一导向滑块1427的滑动方向与绳锯切割单元14的滑动方向保持平行，金属石绳在对金属弃置物4切割的过程中，如果减速电机15的转动过快，绳锯切割单元14的进给速度过快，此时金刚石绳17会在从动轮1425上产生足够大的径向压力，继而推动速度调节阀1424的阀芯收缩，速度调节阀1424的阀芯收缩可以增大速度调节阀1424内的电阻，从而降低减速电机15的转速，进而降低绳锯切割单元14的进给速度，防止绳锯切割单元14进给速度过快导致金刚石绳17断裂。
进一步地，如图11所示，金刚石绳张紧单元143包括第二固定块1431，第二固定块1431与切割支撑盘141螺栓紧固连接，第二固定块1431可以将金刚石绳张紧单元143固定在切割支撑盘141上，第二固定块1431上焊接有第三螺纹杆1437，第三螺纹杆1437上滑动连接有第二支撑轴承1434，第二固定块1431和第二支撑轴承1434之间固定安装有缓冲弹簧1432，缓冲弹簧1432可以在紧固金刚石绳17时起到缓冲作用，有效保护金刚石绳张紧单元143的各部件。
第二支撑轴承1434顶部转动安装有紧固轮1433，第二支撑轴承1434底部焊接有第二导向滑块1435，第二导向滑块1435沿第二滑动槽1412滑动，第三螺纹杆1437上还螺纹连接有紧固块1436，紧固块1436有专用的紧固扳手，在安装金刚石绳17时，通过专用紧固扳手转动紧固块1436，紧固块1436推动第二支撑轴承1434沿靠近第二固定块1431的方向移动，同时带动紧固轮1433移动，从而对金刚石绳17进行紧固安装，反之，当需要拆卸金刚石绳17时，使用专用紧固扳手反向转动，紧固块1436推动第二支撑轴承1434沿背离第二固定块1431的方向移动，实现拆卸金刚石绳17。
如图8和图9所示，切割驱动单元144包括驱动电机1441，驱动电机1441驱动连接有主动轮1443，主动轮1443与金刚石绳17缠绕连接，驱动电机1441底部螺栓紧固有电机支撑架1442，电机支撑架1442用于固定安装驱动电机1441，主动轮1443转动套设有第三支撑轴承1444，电机支撑架1442和第三支撑轴承1444均固定安装在切割支撑盘141的顶部。
进一步地，如图12所示，夹管组件2包括支撑架21，支撑架21螺栓固定安装在支撑盘11底部，支撑架21上固定安装有两组夹管单元22，在本实施例中，两组夹管单元22的间距大于等于4米，每组夹管单元22均包括夹管底框221，夹管底框221的两端对称铰接有两根夹管爪222，两根夹管爪222之间铰接有第一液压油缸225，两根夹管爪222相互靠近的一侧均螺栓紧固有夹管块223，两个夹管块223相对的一侧设置有夹管槽224，在本实施例中，夹管槽224的夹持面为圆弧形，可以根据金属弃置物4的形状更换相适应的夹管块223，例如夹管槽224的夹持面也可以为方形。
进一步地，如图5和图14所示，吹坑组件3包括支撑座31，支撑座31固定安装在带动盘183的环形滑轨套的底部，支撑座31底部固定安装有电机32，电机32驱动连接有第二螺纹杆321，第二螺纹杆321螺纹套设有带动管33，带动管33侧壁固定安装有吹坑单元34，电机32通过驱动第二螺纹杆321转动，在第二螺纹杆321表面螺纹的作用下，带动管33可以带动吹坑单元34实现上下滑动。
连接板341上铰接有第二液压油缸342，第二液压油缸342铰接有气举管路346和高压水喷冲管路347，气举管路346包括第一转动法兰3464，第一转动法兰3464与高压气管6转动连接，高压水喷冲管路347包括第二转动法兰3471，第二转动法兰3471与高压水管7转动连接，第二液压油缸342的活塞杆铰接有第一连杆343和第二连杆344，第一连杆343底部与连接板341铰接，第二连杆344远离第一连杆343的一端铰接有支撑安装柱345，支撑安装柱345底部固定安装有连接柱3451，所述连接柱3451底部固定安装有紧固板3452，紧固板3452与连接板341铰接，气举管路346固定设置在支撑安装柱345上，高压水喷冲管路347对称固定设置在紧固板3452的两端，第二液压油缸342伸出活塞杆，在第一连杆343和第二连杆344的传动下，带动气举管路346和高压水喷冲管路347沿靠近金属弃置物4的方向转动，以使得气举管路346和高压水喷冲管路347与金属弃置物4的中轴线形成一定夹角，从而对金属弃置物4周围进行喷冲作业和气举作业。
如图15至图18所示，气举管路346包括第一弯管3461，第一弯管3461与第一转动法兰3464固定连接，第一弯管3461还连通有吸泥管3462，吸泥管3462侧壁上环绕开设有多个长条形的进泥槽3463，在本实施例中，气举管路346设置有两组，分别焊接在紧固板3452两端的高压水喷冲管路347上，两组吸泥管3462上下两侧和相互靠近的一侧均开设有长条形的进泥槽3463，高压气通过多个进泥槽3463进入防护套管5内，防护套管5内部气压高于外部气压后，高压水喷冲管路347喷冲产生的淤泥和岩屑会通过进泥槽3463排出，通过设置两组吸泥管3462和开口足够大的进泥槽3463，充气效率和排泥效率得到极大提升。
高压水喷冲管路347包括第二弯管3472，第二弯管3472与第二转动法兰3471固定连接，第二弯管3472连通有储水箱3473，储水箱3473设置有两组，两组储水箱3473分别固定安装在紧固板3452的两端，两组储水箱3473上下两侧和相互背离的一侧均连通有若干个喷嘴3474，喷嘴3474与储水箱3473呈斜向下45度夹角，以使得喷嘴3474喷出斜向下的高压水柱，两组储水箱3473上下两侧的多个喷嘴产生的高压水柱可以对金属弃置物4周围小块区域进行吹坑作业，而两组储水箱3473相互背离一侧设置的多个喷嘴产生的高压水柱可以在吹坑单元34旋转过程中，对储水箱3473两侧的淤泥进行喷冲作业，防止淤泥对吹坑单元34的旋转造成阻塞。
同时气举管路346中的第一转动法兰3464与高压气管6转动连接，高压水喷冲管路347中的第二转动法兰3471与高压水管7转动连接，在吹坑作业过程中，气举管路346和高压水喷冲管路347保持同步移动，能够同时完成喷冲泥沙作业和气举作业，相比于现有技术分开进行喷冲泥沙作业和气举作业，气举效率更高，能够将更多淤泥和岩屑排到防护套管5外部，防止较多回填的淤泥和岩屑影响切割作业。
在本实施例中，带动管33带动吹坑单元34下降的距离大于等于8米，由于两组夹管单元22的间距大于等于4米，吹坑单元34可以将海底平面以下至少8米区域的泥沙进行喷冲泥沙作业和气举作业，在金属弃置物4周围形成足够大的凹坑，以使得金属弃置物4位于海底平面以下4米的待切割位置完全暴露，两组夹管单元22可以继续至距离海底平面至少8米的距离，切割组件1跟随下沉至距离海底平面至少4米的距离，从而满足切割位置位于海底平面4米以下的切割作业要求。
本发明还公开了一种用于海底金属弃置物的泥下切割方法，使用了上述泥下切割装置，包括如下步骤：
S1:下放安装防护套管5，使金属弃置物4位于防护套管5内部中心区域，将施工船上的吊装设备与吊装座131铰接，调整吊装座131位置，以使得泥下切割装置的中轴线与金属弃置物4所在的海底平面保持垂直；
S2:下降泥下切割装置，使金属弃置物4穿过支撑盘11中心区域，直至下降至海底平面，控制夹管组件2中的两个第一液压油缸225伸出活塞杆，继而夹紧金属弃置物4；
S3:控制第二液压油缸342伸出活塞杆，推动吹坑单元34向靠近金属弃置物4的一侧转动，开启电机32并驱动第二螺纹杆321转动，在螺纹作用下，带动管33带动吹坑单元34向下移动至最低位置；
S4:向高压水喷冲管路347内泵入高压水，高压水依次经过第二弯管3472和储水箱3473后，通过喷嘴3474喷出多组高压水柱，多组高压水柱对海底平面进行泥沙吹坑操作，向气举管路346内泵入高压气体，使防护套管5内形成压力差，然后将高压气管6进气口与施工船上的气泵分离，在气压差的作用下，将吹坑作业过程中产生的淤泥和岩屑通过气举管路346反排至防护套管5外部，当淤泥和岩屑反排速度较慢时，再次将高压气管6进气口与施工船上的气泵结合，向气举管路346内再次泵入高压气体，使防护套管5内再次形成压力差，从而将吹坑作业产生的淤泥和岩屑继续通过气举管路346反排至防护套管5外部，重复上述气举操作，直至将吹坑作业产生的淤泥和岩屑全部排出至防护套管外部；
S5:接着开启带转电机181，带动吹坑单元34围绕金属弃置物4中轴线转动，实现围绕金属弃置物4中轴线的旋转吹坑作业，从而在金属弃置物4周围形成圆形凹坑，然后控制两个第一液压油缸225收缩活塞杆以释放金属弃置物4，吊装泥下切割装置继续沿着圆形凹坑下沉，吹坑单元34在下沉过程中持续进行旋转吹坑作业，直至下沉距离大于等于8米，然后控制两个第一液压油缸225再次伸出活塞杆以夹紧金属弃置物4；
S6:控制电机32反向转动，以使得吹坑单元34向上移动至初始位置，吹坑单元34在向上移动过程中仍然持续进行旋转吹坑作业，吹坑单元34到达初始位置后，控制第二液压油缸342收缩活塞杆，带动吹坑单元34返回至初始位置；
S7:开启驱动电机1441驱动主动轮1443转动，以使得金刚石绳17围绕从动轮1425、第一传动轮145和第二传动轮146快速回转，开启减速电机15，驱动第一螺纹杆152在推动块147内转动，继而带动切割支撑盘141沿着靠近金属弃置物4的方向缓慢移动，实现绳锯切割单元14对金属弃置物4的切割，切割完成后，减速电机15反向转动，带动切割支撑盘141返回初始位置，控制两个第一液压油缸225再次收缩活塞杆以释放金属弃置物4，将泥下切割装置吊装回施工船上。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，包括切割组件(1)和防护套管(5)，所述防护套管(5)环绕设置在切割组件(1)的外部区域，其特征在于，所述切割组件(1)底部固定安装有夹管组件(2)，所述切割组件(1)底部转动安装有吹坑组件(3)，所述切割组件(1)上设置有快速回转的金刚石绳(17)，所述金刚石绳(17)用于切割金属弃置物(4)，在所述切割组件(1)上还设置有用于带动所述吹坑组件(3)围绕金属弃置物(4)的中轴线转动的驱动组件(18)，所述夹管组件(2)用于夹持金属弃置物(4)；
所述吹坑组件(3)包括支撑座(31)，所述支撑座(31)可转动地安装在切割组件(1)底部，所述支撑座(31)底部固定安装有电机(32)，所述电机(32)驱动连接有第二螺纹杆(321)，所述第二螺纹杆(321)螺纹套设有带动管(33)，所述带动管(33)侧壁固定安装有吹坑单元(34)，所述吹坑单元(34)包括连接板(341)，所述连接板(341)与所述带动管(33)固定连接，所述连接板(341)上铰接有第二液压油缸(342)，所述第二液压油缸(342)铰接有气举管路(346)和高压水喷冲管路(347)，所述气举管路(346)和高压水喷冲管路(347)均与连接板(341)转动连接，所述气举管路(346)包括第一转动法兰(3464)，所述第一转动法兰(3464)与高压气管(6)转动连接，高压水喷冲管路(347)包括第二转动法兰(3471)，所述第二转动法兰(3471)与高压水管(7)转动连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，其特征在于，所述切割组件(1)包括支撑盘(11)，所述支撑盘(11)顶部焊接有第一滑轨(12)，所述第一滑轨(12)顶部滑动连接有第一滑块(121)，所述第一滑块(121)顶部固定安装有绳锯切割单元(14)，所述支撑盘(11)顶部边缘焊接有紧固支架(13)，所述紧固支架(13)上滑动安装有吊装座(131)，所述支撑盘(11)顶部还固定安装有减速电机(15)和轴承座(16)，所述减速电机(15)的驱动端驱动连接有第一螺纹杆(152)，所述第一螺纹杆(152)与绳锯切割单元(14)螺纹转动连接，所述轴承座(16)与第一螺纹杆(152)套设转动连接，所述驱动组件(18)包括带转电机(181)，所述带转电机(181)固定安装在支撑盘(11)顶部，所述支撑盘(11)底部转动安装有主动齿轮(182)和环形的带动盘(183)，所述带转电机(181)驱动主动齿轮(182)转动，所述带动盘(183)围绕金属弃置物(4)的中轴线转动，所述带动盘(183)外侧壁固定安装有圆形齿条(184)，所述主动齿轮(182)与圆形齿条(184)啮合连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，其特征在于，所述绳锯切割单元(14)包括切割支撑盘(141)，所述切割支撑盘(141)底部螺栓紧固有推动块(147)，所述推动块(147)与第一螺纹杆(152)螺纹套设连接，所述切割支撑盘(141)顶部安装有与所述金刚石绳(17)缠绕连接的进给速度调节单元(142)、金刚石绳张紧单元(143)、切割驱动单元(144)、第一传动轮(145)和第二传动轮(146)，所述进给速度调节单元(142)与减速电机(15)电性连接，所述切割支撑盘(141)顶部还开设有第一滑动槽(1411)和第二滑动槽(1412)，且所述第一滑动槽(1411)和第二滑动槽(1412)的开槽方向均与绳锯切割单元(14)的滑动方向保持平行，所述进给速度调节单元(142)沿第一滑动槽(1411)移动，所述金刚石绳张紧单元(143)沿第二滑动槽(1412)滑动。
4.根据权利要求3所述的一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，其特征在于，所述进给速度调节单元(142)包括第一固定块(1421)，所述第一固定块(1421)与切割支撑盘(141)螺栓紧固连接，所述第一固定块(1421)上焊接有推杆(1423)，所述推杆(1423)远离第一固定块(1421)的一端焊接有速度调节阀(1424)，所述速度调节阀(1424)的阀芯上螺纹紧固安装有第一支撑轴承(1426)，所述第一支撑轴承(1426)和速度调节阀(1424)之间安装有恢复弹簧(1422)，所述第一支撑轴承(1426)顶部转动安装有从动轮(1425)，所述从动轮(1425)与金刚石绳(17)缠绕连接，所述第一支撑轴承(1426)底部焊接有第一导向滑块(1427)，所述第一导向滑块(1427)沿第一滑动槽(1411)滑动。
5.根据权利要求3所述的一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，其特征在于，所述金刚石绳张紧单元(143)包括第二固定块(1431)，所述第二固定块(1431)与切割支撑盘(141)螺栓紧固连接，所述第二固定块(1431)上焊接有第三螺纹杆(1437)，所述第三螺纹杆(1437)上滑动连接有第二支撑轴承(1434)，所述第二固定块(1431)和第二支撑轴承(1434)之间固定安装有缓冲弹簧(1432)，所述第二支撑轴承(1434)顶部转动安装有紧固轮(1433)，所述第二支撑轴承(1434)底部焊接有第二导向滑块(1435)，所述第二导向滑块(1435)沿第二滑动槽(1412)滑动，所述第三螺纹杆(1437)上还螺纹连接有紧固块(1436)。
6.根据权利要求3所述的一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，其特征在于，所述切割驱动单元(144)包括驱动电机(1441)，所述驱动电机(1441)驱动连接有主动轮(1443)，所述主动轮(1443)与金刚石绳(17)缠绕连接，所述驱动电机(1441)底部螺栓紧固有电机支撑架(1442)，所述主动轮(1443)底部转动连接有第三支撑轴承(1444)，所述电机支撑架(1442)和第三支撑轴承(1444)均固定安装在切割支撑盘(141)的顶部。
7.根据权利要求3所述的一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，其特征在于，所述夹管组件(2)包括支撑架(21)，所述支撑架(21)固定安装在支撑盘(11)底部，所述支撑架(21)上固定安装有两组夹管单元(22)，两组所述夹管单元(22)的间距大于等于4米，每组所述夹管单元(22)均包括夹管底框(221)，所述夹管底框(221)内的两端对称铰接有两根夹管爪(222)，两根所述夹管爪(222)之间铰接有第一液压油缸(225)，两根所述夹管爪(222)相互靠近的一侧均螺栓紧固有夹管块(223)，两个所述夹管块(223)相对的一侧设置有夹管槽(224)。
8.根据权利要求1所述的一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，其特征在于，所述第二液压油缸(342)的活塞杆铰接有第一连杆(343)和第二连杆(344)，所述第一连杆(343)底部与连接板(341)铰接，所述第二连杆(344)远离第一连杆(343)的一端铰接有支撑安装柱(345)，所述支撑安装柱(345)底部固定安装有连接柱(3451)，所述连接柱(3451)底部固定安装有紧固板(3452)，所述紧固板(3452)与连接板(341)铰接，所述气举管路(346)固定设置在支撑安装柱(345)上，所述高压水喷冲管路(347)对称固定设置在紧固板(3452)的两端。
9.根据权利要求8所述的一种用于海底金属弃置物的泥下切割装置，其特征在于，所述气举管路(346)包括第一弯管(3461)，所述第一弯管(3461)与第一转动法兰(3464)固定连接，所述第一弯管(3461)还连通有吸泥管(3462)，所述吸泥管(3462)侧壁上环绕开设有多个长条形的进泥槽(3463)，所述高压水喷冲管路(347)包括第二弯管(3472），所述第二弯管(3472）与第二转动法兰(3471)固定连接，第二弯管(3472）连通有储水箱(3473)，所述储水箱(3473)固定安装在紧固板(3452)的两端，所述储水箱侧壁上连通有若干个喷嘴(3474)，所述喷嘴(3474)与储水箱(3473)呈斜向下45度夹角。
10.一种用于海底金属弃置物的泥下切割方法，使用了如权利要求1所述的泥下切割装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1:下放安装防护套管(5)，使金属弃置物(4)位于防护套管(5)内部中心区域，将施工船上的吊装设备与吊装座(131)铰接，调整吊装座(131)位置，以使得泥下切割装置的中轴线与金属弃置物(4)所在的海底平面保持垂直；
S2:下降泥下切割装置，使金属弃置物(4)穿过支撑盘(11)中心区域，直至下降至海底平面，控制夹管组件(2)中的两个第一液压油缸(225)伸出活塞杆，继而夹紧金属弃置物(4)；
S3:控制第二液压油缸(342)伸出活塞杆，推动吹坑单元(34)向靠近金属弃置物(4)的一侧转动，开启电机(32)并驱动第二螺纹杆(321)转动，在螺纹作用下，带动管(33)带动吹坑单元(34)向下移动至最低位置；
S4:向高压水喷冲管路(347)内泵入高压水，高压水依次经过第二弯管(3472）和储水箱(3473)后，通过喷嘴(3474)喷出多组高压水柱，多组高压水柱对海底平面进行泥沙吹坑操作，向气举管路(346)内泵入高压气体，使防护套管(5)内形成压力差，然后将高压气管(6)进气口与施工船上的气泵分离，在气压差的作用下，将吹坑作业过程中产生的淤泥和岩屑通过气举管路(346)反排至防护套管(5)外部，当淤泥和岩屑反排速度较慢时，再次将高压气管(6)进气口与施工船上的气泵结合，向气举管路(346)内再次泵入高压气体，使防护套管(5)内再次形成压力差，从而将吹坑作业产生的淤泥和岩屑通过气举管路(346)继续反排至防护套管(5)外部，重复上述气举操作，直至将吹坑作业产生的淤泥和岩屑全部排出至防护套管(5)外部；
S5:接着开启带转电机(181)，带动吹坑单元(34)围绕金属弃置物(4)中轴线转动，实现围绕金属弃置物(4)中轴线的旋转吹坑作业，从而在金属弃置物(4)周围形成圆形凹坑，然后控制两个第一液压油缸(225)收缩活塞杆以释放金属弃置物(4)，吊装泥下切割装置继续沿着圆形凹坑下沉，吹坑单元(34)在下沉过程中持续进行旋转吹坑作业，直至下沉距离大于等于8米，然后控制两个第一液压油缸(225)再次伸出活塞杆以夹紧金属弃置物(4)；
S6:控制电机(32)反向转动，以使得吹坑单元(34)向上移动至初始位置，吹坑单元(34)在向上移动过程中仍然持续进行旋转吹坑作业，吹坑单元(34)到达初始位置后，控制第二液压油缸(342)收缩活塞杆，带动吹坑单元(34)返回至初始位置；
S7:开启驱动电机(1441)驱动主动轮(1443)转动，以使得金刚石绳(17)围绕从动轮(1425)、第一传动轮(145)和第二传动轮(146)快速回转，开启减速电机(15)，驱动第一螺纹杆(152)在推动块(147)内转动，继而带动切割支撑盘(141)沿着靠近金属弃置物(4)的方向缓慢移动，实现绳锯切割单元(14)对金属弃置物(4)的切割，切割完成后，减速电机(15)反向转动，带动切割支撑盘(141)返回初始位置，控制两个第一液压油缸(225)再次收缩活塞杆以释放金属弃置物(4)，将泥下切割装置吊装回施工船上。
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