CN216788884U - 一种适用于海上负压筒安装的泵撬块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，采用两套双出轴潜水电机，两套潜水电机前端分别连接主、副潜水泵，后端连接液压泵，主副水泵出水口分别通过法兰管路与第一、二阀门连接，第一、二阀门的另一端通过法兰管路与第二三通球阀连接，主副水泵进水口通过法兰管路汇集与第二三通球阀连接，第二三通球阀通过法兰管路与第一三通球阀连接，四组第三阀门通过法兰管路汇集分别与第一、二三通球阀连接，本专利通过一套双出轴电机分别提供水系统和液压系统的动力源，对液压系统流量的要求及阀箱、阀的规格要求降低，只需小型液压泵即可实现，较单出轴潜水电机间接驱动潜水泵的形式，大幅减少电能驱动损失，具有显著的节能效果。

Description

一种适用于海上负压筒安装的泵撬块

技术领域

本实用新型涉及海洋工程施工技术领域，具体而言，特别涉及一种适用于海上负压筒安装的泵撬块。

背景技术

负压筒作为承载桩基基础和系泊基础在海洋工程的应用广泛，其原理是海上结构物下部基础安装期间，负压筒通过自身的重量贯入到海床泥面以下一定深度，经过一段时间静置使其内部形成一个密闭的空间后进行吸力贯入，依托泵撬块实现将负压筒内的海水排出，形成筒体内部的负压，依靠筒的内外压差将筒体压进海底泥土中，依托负压贯入原理的吸力式基础是深水油气田开发生产中重要的基础型式之一，同时在海上风电领域应用负压筒替代打入或嵌岩桩作为新技术推广优势显著，可显著缩短施工周期，同时对环境污染小，综合经济效益明显。

泵撬块作为负压筒吸力贯入的主要安装装备，在近年的海上油气田开发工程及海上风电安装工程均有突出的应用效果，但当前实现工程应用的泵撬块也存在如下弊端：现有的泵撬块采用是单出轴的潜水电机，只可驱动液压泵，无法直接驱动水泵，水泵主要依托液压马达实现驱动，由于液压马达需要压力油，则需要通过潜水电机配合大型液压泵实现，对于液压系统配套的液压控制阀箱及阀的规格及液压系统流量均要求很大，同时由于现有的泵撬块通过电能转化为液压能再驱动水泵，间接驱动模式也会产生较为突出的电能损失。

实用新型内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供了一种适用于海上负压筒安装的泵撬块。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，包括框架、主潜水泵、副潜水泵、潜水电机、液压泵、单向阀、油箱、补偿器、高压过滤器、低压过滤器、蓄能器、液压控制阀箱、液压执行器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、三通阀液压执行器、第一三通球阀、第二三通球阀、接线盒、电子舱；

所述框架为用于泵撬块内部机构安装支撑的钢结构架，所述框架底部设置有所述负压筒对接法兰，所述负压筒对接法兰上均布设置有满足负压筒管道对接的法兰孔；

所述框架底部还设置有泵撬块的电控系统，包括所述接线盒、电子舱，所述接线盒的一端通过脐带缆连接水上设备，所述接线盒的另一端通过两根电缆连接所述潜水电机，同时通过供电线、信号线及网线连接所述电子舱，所述电子舱为水下数据处理交换中心，通过水密接插件与所述潜水电机、液压控制阀箱连接；

泵撬块包含两套为泵撬块水系统提供动力的潜水泵，一套为大流量、低扬程的所述主潜水泵，另一套为小流量、高扬程的所述副潜水泵，所述主潜水泵包含一个主水泵进水口和一个主水泵出水口，所述副潜水泵包含一个副水泵进水口和一个副水泵出水口，所述主水泵出水口通过法兰管路与所述第一阀门的一端连接，所述副水泵出水口通过法兰管路与所述第二阀门的一端连接，所述第一阀门、第二阀门的另一端通过法兰管路与所述第二三通球阀连接，主水泵进水口与副水泵进水口通过法兰管路汇集并与所述第二三通球阀连接，所述第二三通球阀通过法兰管路与所述第一三通球阀连接，四组所述第三阀门顶部通过法兰管路汇集并分别与所述第一三通球阀、第二三通球阀连接，四组所述第三阀门底部分别与吸注水口顶部法兰连接，所述吸注水口底部分别与所述负压筒对接法兰法兰连接；

所述潜水电机有两套，一套所述潜水电机前端设置有所述主潜水泵，所述潜水电机前端的输出轴与所述主潜水泵的输入轴连接，所述潜水电机后端的输出轴与所述液压泵的输入轴连接；另一套所述潜水电机前端设置有所述副潜水泵，所述潜水电机前端的输出轴与所述副潜水泵的输入轴连接，所述潜水电机后端的输出轴与所述液压泵的输入轴连接；

两套所述潜水电机的壳体通过油管分别与用于平衡两套所述潜水电机的壳体与外界海水内外部压差的两套所述补偿器连接；

两套所述液压泵的吸油口通过油管分别与所述油箱两端连接，所述油箱为全封闭的储油装置，所述油箱的一侧通过油管分别与用于平衡所述油箱内外部压差的两套所述补偿器连接；

两套所述液压泵的出油口通过油管汇集并与所述高压过滤器连接，连接所述液压泵与所述高压过滤器的油管上且在靠近所述液压泵出口处分别设置有两套所述单向阀；

所述高压过滤器通过油管与所述液压控制阀箱连接，所述液压控制阀箱由其内部的阀块、阀块上设置的八组电磁阀以及外部套有的不锈钢罩组成，所述液压控制阀箱的每组电磁阀均通过进油管、回油管与所述液压执行器、三通阀液压执行器及卡爪油缸连接；所述液压执行器有六组，六组所述液压执行器分别与六组电磁阀通过进油管、回油管连接，所述液压执行器分别与所述第一阀门、第二阀门及四组第三阀门机械连接；所述三通阀液压执行器有两组，两组所述三通阀液压执行器与一组电磁阀通过进油管、回油管连接，所述三通阀液压执行器分别与所述第一三通球阀、第二三通球阀机械连接；所述卡爪油缸有四组，四组所述卡爪油缸与一组电磁阀通过进油管、回油管连接，所述卡爪油缸分别与卡爪连接；

所述液压控制阀箱通过油管与所述低压过滤器连接，所述低压过滤器通过油管与所述油箱连接，所述液压控制阀箱通过油管与所述蓄能器的进口连接，所述蓄能器的出口通过油管与所述油箱连接。

优选地，所述接线盒采用湿式密封。

优选地，所述电子舱采用干式密封。

优选地，所述液压控制阀箱采用湿式密封。

优选地，所述框架设置有分别用于观察泵撬块液压系统和水系统压力的压力表、主排水口及主进水口的水流情况的三组水下摄像头。

优选地，所述液压泵可选用齿轮泵或柱塞泵。

优选地，所述油箱上安装有排气法兰。

优选地，所述液压执行器、三通阀液压执行器为旋转油缸。

优选地，所述蓄能器的压缩形式可选用弹簧活塞式或气囊式。

本实用新型由于采用了以上技术方案，与现有技术相比使其具有以下有益效果：

1、本专利潜水电机为双出轴，潜水电机的前端大轴连接潜水泵，后端小轴连接液压泵，通过同一电机分别提供水系统和液压系统的动力源，液压系统无需为潜水泵的马达供油，只需向液压执行器及卡爪油缸供油，对液压系统流量的要求及阀箱、阀的规格要求大大降低，只需小型液压泵即可实现；

2、本专利的泵撬块是通过电能直接驱动潜水泵，相较单出轴潜水电机通过液压系统间接驱动潜水泵的形式，大幅减少电能驱动的能量损失，具有显著的节能效果；

3、本专利通过配有的蓄能器，可通过具有压力的囊内液压油，在液压泵无法启动或停机状态下，通过蓄能器释放液压油，控制卡爪油缸释放；

4、本专利采用两套潜水电机泵组，可通过一备一用提升施工的可靠性，避免因电机损坏延误工期造成损失。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型泵撬块整体结构示意图；

图2为本实用新型泵撬块水系统结构示意图；

图3为本实用新型泵撬块水系统侧视图；

图4为本实用新型泵撬块水系统俯视图。

其中，图1-4中附图标记与部件之间的对应关系为：

1、框架；2、负压筒对接法兰、3、卡爪；4、卡爪油缸；5、潜水电机、6、接线盒；7、电子舱；8、油箱；9、高压过滤器；10、低压过滤器；11、蓄能器；12液压执行器；13、液压控制阀箱；14、单向阀；15、液压泵；16、主潜水泵；17、副潜水泵；18、液压泵连接法兰；19、第一阀门；20、第二阀门；21、第三阀门；22、第一三通球阀；23、第二三通球阀；24、吸注水口；25、主排水口；26、主进水口；27、主水泵进水口；28、主水泵出水口；29、副水泵进水口；30、副水泵出水口；31、补偿器；32、三通阀液压执行器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合图1-4对本实用新型的实施例的一种适用于海上负压筒安装的泵撬块进行具体说明。

如图1-4所示，一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，包括框架1、主潜水泵16、副潜水泵17、潜水电机5、液压泵15、单向阀14、油箱8、补偿器31、高压过滤器9、低压过滤器10、蓄能器11、液压控制阀箱13、液压执行器12、第一阀门19、第二阀门20、第三阀门21、三通阀液压执行器32、第一三通球阀22、第二三通球阀23、接线盒6、电子舱7；

框架1为用于泵撬块内部机构安装支撑的钢结构架，框架1底部设置有负压筒对接法兰2，负压筒对接法兰2上均布设置有满足负压筒管道对接的法兰孔；

框架1底部还设置有泵撬块的电控系统，包括接线盒6、电子舱7，接线盒6的一端通过脐带缆连接水上设备，接线盒6的另一端通过两根电缆连接潜水电机5，同时通过供电线、信号线及网线连接电子舱7，电子舱7为水下数据处理交换中心，通过水密接插件与潜水电机5、液压控制阀箱13连接，所接线盒6采用湿式密封，电子舱7采用干式密封，液压控制阀箱13采用湿式密封；

框架1设置有分别用于观察泵撬块液压系统和水系统压力的压力表、主排水口25及主进水口26的水流情况的三组水下摄像头；

泵撬块包含两套为泵撬块水系统提供动力的潜水泵，一套为大流量、低扬程的主潜水泵16，另一套为小流量、高扬程的副潜水泵17，两套潜水泵可单独开启，也可在提升负压筒沉放和回收速度的时候同时开启，主潜水泵16包含一个主水泵进水口27和一个主水泵出水口28，副潜水泵17包含一个副水泵进水口29和一个副水泵出水口30，主水泵出水口28通过法兰管路与第一阀门19的一端连接，副水泵出水口30过法兰管路与第二阀门20的一端连接，第一阀门19、第二阀门20的另一端通过法兰管路与第二三通球阀23连接，主水泵进水口27与副水泵进水口29通过法兰管路汇集并与第二三通球阀23连接，第二三通球阀23通过法兰管路与第一三通球阀22连接，四组第三阀门21顶部通过法兰管路汇集并分别与第一三通球阀22、第二三通球阀23连接，当主潜水泵16和副潜水泵17处于吸水状态时，主排水口25有水排出、主进水口26关闭，当主潜水泵16和副潜水泵17处于排水状态时，主排水口25关闭，主进水口26吸水；四组第三阀门21底部分别与吸注水口24顶部法兰连接，吸注水口24底部分别与负压筒对接法兰2法兰连接；

潜水电机5有两套，一套潜水电机5前端设置有主潜水泵16，潜水电机5前端的输出轴与主潜水泵16的输入轴连接，潜水电机5后端的输出轴与液压泵15的输入轴连接；另一套潜水电机5前端设置有副潜水泵17，潜水电机5前端的输出轴与副潜水泵17的输入轴连接，潜水电机5后端的输出轴与液压泵15的输入轴连接，液压泵15为齿轮泵或柱塞泵；

两套潜水电机5的壳体通过油管分别与用于平衡两套潜水电机5的壳体与外界海水内外部压差的两套补偿器31连接；

两套液压泵15的吸油口通过油管分别与油箱8两端连接，油箱8为全封闭的储油装置，油箱8上安装有排气法兰，油箱8的一侧通过油管分别与用于平衡油箱8内外部压差的两套补偿器31连接；

两套液压泵15的出油口通过油管汇集并与高压过滤器9连接，连接液压泵15与高压过滤器9的油管上且在靠近液压泵15出口处分别设置有两套单向阀14；

高压过滤器9通过油管与液压控制阀箱13连接，液压控制阀箱13由其内部的阀块、阀块上设置的八组电磁阀以及外部套有的不锈钢罩组成，液压控制阀箱13的每组电磁阀均通过进油管、回油管与液压执行器12、三通阀液压执行器32及卡爪油缸4连接，液压执行器12、三通阀液压执行器32为旋转油缸；液压执行器12有六组，六组液压执行器12分别与六组电磁阀通过进油管、回油管连接，液压执行器12分别与第一阀门19、第二阀门20及四组第三阀门21机械连接；三通阀液压执行器32有两组，两组三通阀液压执行器32与一组电磁阀通过进油管、回油管连接，三通阀液压执行器32分别与第一三通球阀22、第二三通球阀23机械连接；卡爪油缸4有四组，四组卡爪油缸4与一组电磁阀通过进油管、回油管连接，卡爪油缸4分别与卡爪3连接；

液压控制阀箱13通过油管与低压过滤器10连接，低压过滤器10通过油管与油箱8连接，液压控制阀箱13通过油管与蓄能器11的进口连接，蓄能器11的出口通过油管与油箱8连接，蓄能器11的压缩形式可选用弹簧活塞式或气囊式，蓄能器11处于工作状态的时候，其出口关闭、进口打开，蓄能器11处于工释放压力的时候，其进口关闭、出口打开。

本专利应用原理：

1、将泵撬块吊装到负压筒顶部，将泵撬块框架下部的负压筒对接法兰2与负压筒管道的对接法兰连接，并将卡爪3卡住负压筒；

2、启动主潜水泵16和副潜水泵17，打开第一阀门19、第二阀门20，并将四组第三阀门21同时打开，对负压筒进行沉放，通过泵撬块向负压筒吸水并排向大海，负压筒沉放的过程中若需要调平，则将处于低点的第三阀门21关闭，并继续开启处于高点的第三阀门21，待负压筒调平后再次同时开启四组第三阀门21，若出现严重偏斜，则通过切换三通球阀对负压筒进行顶升；

3、负压筒沉放到位后，松开卡爪3，吊装泵撬块回收。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，其特征在于：包括框架（1）、主潜水泵（16）、副潜水泵（17）、潜水电机（5）、液压泵（15）、单向阀（14）、油箱（8）、补偿器（31）、高压过滤器（9）、低压过滤器（10）、蓄能器（11）、液压控制阀箱（13）、液压执行器（12）、第一阀门（19）、第二阀门（20）、第三阀门（21）、三通阀液压执行器（32）、第一三通球阀（22）、第二三通球阀（23）、接线盒（6）、电子舱（7）；

所述框架（1）为用于泵撬块内部机构安装支撑的钢结构架，所述框架（1）底部设置有所述负压筒对接法兰（2），所述负压筒对接法兰（2）上均布设置有满足负压筒管道对接的法兰孔；

所述框架（1）底部还设置有泵撬块的电控系统，包括所述接线盒（6）、电子舱（7），所述接线盒（6）的一端通过脐带缆连接水上设备，所述接线盒（6）的另一端通过两根电缆连接所述潜水电机（5），同时通过供电线、信号线及网线连接所述电子舱（7），所述电子舱（7）为水下数据处理交换中心，通过水密接插件与所述潜水电机（5）、液压控制阀箱（13）连接；

泵撬块包含两套为泵撬块水系统提供动力的潜水泵，一套为大流量、低扬程的所述主潜水泵（16），另一套为小流量、高扬程的所述副潜水泵（17），所述主潜水泵（16）包含一个主水泵进水口（27）和一个主水泵出水口（28），所述副潜水泵（17）包含一个副水泵进水口（29）和一个副水泵出水口（30），所述主水泵出水口（28）通过法兰管路与所述第一阀门（19）的一端连接，所述副水泵出水口（30）通过法兰管路与所述第二阀门（20）的一端连接，所述第一阀门（19）、第二阀门（20）的另一端通过法兰管路与所述第二三通球阀（23）连接，主水泵进水口（27）与副水泵进水口（29）通过法兰管路汇集并与所述第二三通球阀（23）连接，所述第二三通球阀（23）通过法兰管路与所述第一三通球阀（22）连接，四组所述第三阀门（21）顶部通过法兰管路汇集并分别与所述第一三通球阀（22）、第二三通球阀（23）连接，四组所述第三阀门（21）底部分别与吸注水口（24）顶部法兰连接，所述吸注水口（24）底部分别与所述负压筒对接法兰（2）法兰连接；

所述潜水电机（5）有两套，一套所述潜水电机（5）前端设置有所述主潜水泵（16），所述潜水电机（5）前端的输出轴与所述主潜水泵（16）的输入轴连接，所述潜水电机（5）后端的输出轴与所述液压泵（15）的输入轴连接；另一套所述潜水电机（5）前端设置有所述副潜水泵（17），所述潜水电机（5）前端的输出轴与所述副潜水泵（17）的输入轴连接，所述潜水电机（5）后端的输出轴与所述液压泵（15）的输入轴连接；

两套所述潜水电机（5）的壳体通过油管分别与用于平衡两套所述潜水电机（5）的壳体与外界海水内外部压差的两套所述补偿器（31）连接；

两套所述液压泵（15）的吸油口通过油管分别与所述油箱（8）两端连接，所述油箱（8）为全封闭的储油装置，所述油箱（8）的一侧通过油管分别与用于平衡所述油箱（8）内外部压差的两套所述补偿器（31）连接；

两套所述液压泵（15）的出油口通过油管汇集并与所述高压过滤器（9）连接，连接所述液压泵（15）与所述高压过滤器（9）的油管上且在靠近所述液压泵（15）出口处分别设置有两套所述单向阀（14）；

所述高压过滤器（9）通过油管与所述液压控制阀箱（13）连接，所述液压控制阀箱（13）由其内部的阀块、阀块上设置的八组电磁阀以及外部套有的不锈钢罩组成，所述液压控制阀箱（13）的每组电磁阀均通过进油管、回油管与所述液压执行器（12）、三通阀液压执行器（32）及卡爪油缸（4）连接；所述液压执行器（12）有六组，六组所述液压执行器（12）分别与六组电磁阀通过进油管、回油管连接，所述液压执行器（12）分别与所述第一阀门（19）、第二阀门（20）及四组第三阀门（21）机械连接；所述三通阀液压执行器（32）有两组，两组所述三通阀液压执行器（32）与一组电磁阀通过进油管、回油管连接，所述三通阀液压执行器（32）分别与所述第一三通球阀（22）、第二三通球阀（23）机械连接；所述卡爪油缸（4）有四组，四组所述卡爪油缸（4）与一组电磁阀通过进油管、回油管连接，所述卡爪油缸（4）分别与卡爪（3）连接；

所述液压控制阀箱（13）通过油管与所述低压过滤器（10）连接，所述低压过滤器（10）通过油管与所述油箱（8）连接，所述液压控制阀箱（13）通过油管与所述蓄能器（11）的进口连接，所述蓄能器（11）的出口通过油管与所述油箱（8）连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，其特征在于，所述接线盒（6）采用湿式密封。

3.根据权利要求1所述的一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，其特征在于，所述电子舱（7）采用干式密封。

4.根据权利要求1所述的一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，其特征在于，所述液压控制阀箱（13）采用湿式密封。

5.根据权利要求1所述的一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，其特征在于，所述框架（1）设置有分别用于观察泵撬块液压系统和水系统压力的压力表、主排水口（25）及主进水口（26）的水流情况的三组水下摄像头。

6.根据权利要求1所述的一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，其特征在于，所述液压泵（15）可选用齿轮泵或柱塞泵。

7.根据权利要求1所述的一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，其特征在于，所述油箱（8）上安装有排气法兰。

8.根据权利要求1所述的一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，其特征在于，所述液压执行器（12）、三通阀液压执行器（32）为旋转油缸。

9.根据权利要求1所述的一种适用于海上负压筒安装的泵撬块，其特征在于，所述蓄能器（11）的压缩形式可选用弹簧活塞式或气囊式。

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