海底勘察基盘恒张力收放装置
技术领域
本实用新型属于勘探设备技术领域,涉及一种海底勘察基盘恒张力收放装置。
背景技术
海底勘察基盘是海洋地质勘察船进行钻井和取样的重要设备之一,用于钻井作业时井口定位、导向钻具及取样时的钻具固定,作业位置为海床面,其下放至海床和完成勘察作业后的回收都需要使用收放系统。在海洋进行地质勘察取样时,在波浪及海流等因素的综合作用下,勘察船将产生升沉运动,并伴随左右前后的摇摆运动,很难保证钻柱的稳定钻进和准确定位。
以往的海底勘察基盘收放系统采用双绞车+双钢丝绳形式,即通过2根钢丝绳分别钩住海底基盘上方的两个吊装耳板进行收放,这种吊装方式很难保证海底基盘在水中的平衡,当左右基盘绞车收放速度不一致时,海底基盘就出现倾斜,造成局部钢丝绳受力较大,严重时引起钢丝绳断裂,而且在正常的恒张力补偿工况下,钢丝绳在补偿机构的实际工作区域是固定的一段长度,随着船体的升沉运动,此段钢丝绳在滑轮组上往复摩擦,钢丝绳寿命较短。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种海底勘察基盘恒张力收放装置,解决了现有收放系统中难以保证稳定钻进和准确定位,钢丝绳收放速度不同造成的基盘倾斜,以及钢丝绳补偿工作段寿命较短的问题。
本实用新型采用的技术方案是,一种海底勘察基盘恒张力收放装置,包含左基盘绞车、右基盘绞车和液压系统,钢丝绳一端从左基盘绞车的滚筒引出,依次通过左补偿机构、左导向滑轮、左竖直滑轮、水平滑轮、右竖直滑轮、右导向滑轮、右补偿机构,钢丝绳另一端接回右基盘绞车的滚筒;
左基盘绞车和右基盘绞车均设置在勘察船甲板上;左补偿机构、左导向滑轮、右导向滑轮、右补偿机构均设置在勘察船相应支架上;右竖直滑轮、水平滑轮和左竖直滑轮安装在海底基盘上表面,其中的右竖直滑轮和左竖直滑轮分别布置在海底基盘的两个对角上,水平滑轮安装在另外的任意一个对角上。
本实用新型的海底勘察基盘恒张力收放装置,其特征还在于:
所述的左补偿机构和右补偿机构的结构一致,其结构是,包括补偿油缸,补偿油缸缸体一端连接有定滑轮组,补偿油缸活塞杆一端连接有动滑轮组,补偿油缸的油腔与蓄能器连通,蓄能器另一端与气瓶组连通。
所述的液压系统的结构是,包括左插装阀和右插装阀,左插装阀和右插装阀之间连接有主冲洗阀,左插装阀和右插装阀输入端与主泵输出端连接,主泵输入端通过过滤器与油箱连通;
左插装阀和右插装阀输出端同时与液压马达输入端连接,液压马达设置有自己的马达冲洗阀;液压马达与左基盘绞车及右基盘绞车传动连接。
所述的蓄能器的一端连通有溢流阀及充放油阀,充放油阀与蓄能器油源连通;在蓄能器的另一端连通有压力传感器及截止阀,截止阀同时连通有气瓶组、消声器及放气阀,气瓶组和放气阀另一端同时连通有充气阀,充气阀对外连通有主气源及控制气源。
所述的补偿油缸的活塞杆和蓄能器活塞均安装有位移传感器,左导向滑轮与右导向滑轮的滑轮轴端均安装有销轴传感器,压力传感器、位移传感器及销轴传感器均与控制器连接,控制器与液压系统共同组成液压控制系统。
本实用新型的有益效果,包括以下几个方面:
1)具有恒张力补偿,当海底基盘下放到海床上后启动补偿机构,通过调节气瓶组的工作压力,实现钢丝绳在不同作业水深保持恒定张力,海底基盘不会因为勘察船的升沉运动和摇摆产生移动,保证钻柱的稳定钻进和准确定位。
2)具有自平衡功能,采用双绞车+单钢丝绳方式,结合海底基盘上的竖直和水平滑轮,能够实现基盘在水中的自平衡,无论两个绞车速度是否相同,均能维持水平姿态,且钢丝绳拉力相等,避免局部拉力过大的风险。
3)海底基盘开启补偿功能后,随着船体的升沉,补偿油缸来回伸缩,钢丝绳围绕定滑轮组和动滑轮组来回运动,此段钢丝绳使用寿命相对较短,而采用单钢丝绳,通过分配两个基盘绞车的滚筒绕绳量,实现此段钢丝绳的变换,有效延长钢丝绳的总体使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型装置的结构示意图;
图2为图1中的I处放大示意图;
图3为本实用新型装置中的系统原理图。
图中,1.海底基盘,2.左基盘绞车,3.左补偿机构,4.左导向滑轮,5.右基盘绞车,6.右补偿机构,7.右导向滑轮,8.钢丝绳,9.右竖直滑轮,10.水平滑轮,11.左竖直滑轮,12.定滑轮组,13.动滑轮组,14.补偿油缸,15.蓄能器,16.气瓶组,17.油箱,18.过滤器,19.主泵,20.左插装阀,21.主冲洗阀,22.右插装阀,23.马达冲洗阀,24.液压马达,25.压力传感器,26.截止阀,27.消声器,18.放气阀,29.充气阀,30.溢流阀,31.充放油阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参照图1、图2、图3,本实用新型的装置的结构是,包含左基盘绞车2、右基盘绞车5和液压系统,钢丝绳8一端从左基盘绞车2的滚筒引出,依次通过左补偿机构3、左导向滑轮4、左竖直滑轮11、水平滑轮10、右竖直滑轮9、右导向滑轮7、右补偿机构6,钢丝绳8另一端接回右基盘绞车5的滚筒;
左基盘绞车2和右基盘绞车5均设置在勘察船甲板上;左补偿机构3、左导向滑轮4、右导向滑轮7、右补偿机构6均设置在勘察船相应支架上;右竖直滑轮9、水平滑轮10和左竖直滑轮11安装在海底基盘1上表面,其中的右竖直滑轮9和左竖直滑轮11分别布置在海底基盘1的两个对角上,水平滑轮10安装在另外的任意一个对角上;
左补偿机构3和右补偿机构6的结构一致,其结构是,包括补偿油缸14,补偿油缸14缸体一端连接有定滑轮组12,补偿油缸14活塞杆一端连接有动滑轮组13,补偿油缸14的油腔与蓄能器15连通,蓄能器15另一端与气瓶组16连通。
参照图3,液压系统的结构是,包括左插装阀20和右插装阀22,左插装阀20和右插装阀22之间连接有主冲洗阀21,左插装阀20和右插装阀22输入端与主泵19输出端连接,主泵19输入端通过过滤器18与油箱17连通;
左插装阀20和右插装阀22输出端同时与液压马达24输入端连接,液压马达24设置有自己的马达冲洗阀23;液压马达24与左基盘绞车2及右基盘绞车5传动连接;
另外,在蓄能器15的一端连通有溢流阀30及充放油阀31,充放油阀31与蓄能器油源连通;在蓄能器15的另一端连通有压力传感器25及截止阀26,截止阀26同时连通有气瓶组16、消声器27及放气阀28,气瓶组16和放气阀28另一端同时连通有充气阀29,充气阀29对外连通有主气源及控制气源。
通过调节气瓶组16的工作压力,实现钢丝绳8在不同作业水深的恒定张力;补偿油缸14的活塞杆和蓄能器15活塞均安装有位移传感器,实时监测各个活塞的实际位置,保证活塞在行程范围内随波浪上下运动。
左导向滑轮4与右导向滑轮7的滑轮轴端均安装有销轴传感器,用于测量钢丝绳8的拉力大小。
上述的位移传感器及销轴传感器均与控制器连接,控制器与液压系统共同组成液压控制系统,根据水深设定钢丝绳8张力大小,控制器根据销轴传感器反馈的数据控制放气阀28和充气阀29,调节气瓶组16的压力,自动维持恒张力。
本实用新型的工作原理是,
1)海底基盘1下放到海底后左补偿机构3和右补偿机构6开始工作,随着勘察船的升沉运动往复收缩和伸出活塞杆,补偿油缸14与蓄能器15液端相连,蓄能器15气端与气瓶组16相连,通过调节气瓶组16的工作压力,从而调节补偿油缸14的实际推拉力。
2)当勘察船随波浪上升时,钢丝绳8拉力变大,补偿油缸14活塞杆受压缩回,勘察船与海底基盘1之间的钢丝绳8变长,补偿油缸14内油液进入蓄能器15;当勘察船随波浪下沉时,钢丝绳8拉力变小,补偿油缸14内压力油使活塞杆伸出,勘察船与海底基盘1之间的钢丝绳8变短,蓄能器15油液进入补偿油缸14。活塞杆如此往复运动实现了钢丝绳8的张力恒定,拉力变大时,活塞杆受压缩回,放出钢丝绳8;拉力变小时,活塞杆在油液压力作用下伸出,回收钢丝绳8。
3)根据实际作业水深确定海底基盘1工作时钢丝绳8拉力,此拉力需大于钢丝绳8在水中的重量,但小于钢丝绳8和海底基盘1的总重,即维持钢丝绳8张紧且不会提起海底基盘1,此拉力通过销轴传感器测量并显示,通过气瓶组16的压力调节来控制,保持拉力稍大于钢丝绳8在水中的重量,这样既保持钢丝绳8的张紧,也使钢丝绳8受力较小,提高钢丝绳8的使用寿命。
本实用新型采用双基盘绞车+单钢丝绳的结构,根据作业水深确定钢丝绳8的长度,并预留一定余量,钢丝绳8两绳端分别连接在左右基盘绞车的滚筒上,两个基盘绞车可以同时工作,也可单独工作,若其中一个基盘绞车出现故障,通过另外一个基盘绞车也能实现海底基盘1的收放工作。由于使用的是一根钢丝绳8,通过分配左右基盘绞车的实际容绳量,能实现补偿段钢丝绳(补偿机构滑轮组与钢丝绳往复摩擦区域)的循环使用,有效地提高钢丝绳的总使用寿命。