海洋立管檢測運(yùn)輸裝置及檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種海洋立管檢測運(yùn)輸裝置，包括運(yùn)輸主體、至少三個(gè)十字轉(zhuǎn)輪和往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元：運(yùn)輸主體包括一側(cè)在軸線方向鉸接的兩個(gè)半圓筒殼體，另一側(cè)具有鎖扣開關(guān)；十字轉(zhuǎn)輪包括階梯軸、可轉(zhuǎn)動(dòng)裝在階梯軸上的連接套，連接套上連接有徑向彈性伸縮的夾緊輪；階梯軸兩端安裝在半圓筒殼體內(nèi)壁；往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元包括導(dǎo)向管，收納配重球，位于檢測起始位置；接球開關(guān)安裝在導(dǎo)向管上，在拋球開關(guān)作用下浮出水面自動(dòng)接收一個(gè)配重球，并將其送入拋球開關(guān)內(nèi)；拋球開關(guān)安裝在運(yùn)輸主體上，在接收的配重球重力作用下運(yùn)行至海底自動(dòng)將該配重球拋掉；在浮力作用下頂起接球開關(guān)繼續(xù)接下一配重球。
【專利說明】
海洋立管檢測運(yùn)輸裝置及檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及海洋立管檢測技術(shù)，尤其是一種海洋立管檢測檢測運(yùn)輸裝置及檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋立管就是連接海底和海面上浮體間的管道，主要作用是輸送石油或者天然氣等;作為連接水下生產(chǎn)系統(tǒng)和浮式結(jié)構(gòu)的傳輸管線，是深海油氣田開發(fā)系統(tǒng)的重要組成部分。由于深水海洋環(huán)境載荷的時(shí)變性以及立管與海床土體相互作用的復(fù)雜性，立管在位安全具有獨(dú)特的挑戰(zhàn)性和明顯的不確定性，一旦出現(xiàn)故障，將危及整個(gè)采油系統(tǒng)的安全，甚至導(dǎo)致一系列嚴(yán)重事故。如果有一套裝置可以在立管出現(xiàn)故障之前就發(fā)現(xiàn)并解決故障，這無疑將大大減少油氣田、社會(huì)、環(huán)境乃至國家的巨大損失。
[0003]現(xiàn)有的立管檢測方法一般為管道外檢測，淺水區(qū)由潛水員水下檢測，深水區(qū)由水下機(jī)器人檢測。前者是由潛水員純手工檢測，潛水員帶好工具在水下一點(diǎn)點(diǎn)檢測;受時(shí)間和深度的限制，并且由潛水員純手工檢測，效率很低，同時(shí)，檢測人員既要會(huì)潛水，又要掌握立管檢測的技術(shù)，對(duì)檢測人員的要求比較高;后者雖然是水下機(jī)器人檢測，卻需要工作人員通過機(jī)器人攜帶的攝像頭反饋的信息實(shí)時(shí)操作，自動(dòng)化程度低，效率也不高;此外水下機(jī)器人的成本比較高，水下機(jī)器人上安裝傳感器的空間較小，傳感器攜帶比較不方便，由于機(jī)器人外形的限制，并不能將傳感器最優(yōu)化地利用。
[0004]我國國家經(jīng)貿(mào)委2000年4月17號(hào)令，在“石油天然氣管道安全監(jiān)督與管理暫行規(guī)定”中明確規(guī)定“新建石油管道投產(chǎn)3年后必須進(jìn)行全面檢測，以后需進(jìn)行定期全面檢測”。加之我國海洋石油事業(yè)蓬勃發(fā)展，海洋立管數(shù)量不斷增多，現(xiàn)有檢測手段已經(jīng)越來越不能滿足檢測的需求?；谶@樣的背景，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種低功耗海洋立管檢測運(yùn)輸機(jī)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提供一種海洋立管檢測輸送裝置及檢測系統(tǒng)，用于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高檢測效率，且降低了能源消耗。
[0006]本實(shí)用新型提供一種海洋立管檢測運(yùn)輸裝置，包括:
[0007]運(yùn)輸主體，包括一側(cè)在軸線方向鉸接的兩個(gè)半圓筒殼體，另一側(cè)具有用于將兩個(gè)所述半圓筒殼體連接呈圓筒的鎖扣開關(guān)；
[0008]至少三個(gè)十字轉(zhuǎn)輪，包括階梯軸、可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述階梯軸上的連接套，所述連接套上連接有能沿所述階梯軸徑向彈性伸縮的夾緊輪;所述階梯軸兩端安裝在所述半圓筒殼體內(nèi)壁上；
[0009]往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元，包括:
[0010]導(dǎo)向管，安裝在立管檢測起始位置，用于收納多個(gè)配重球，且在接球開關(guān)開啟時(shí)自動(dòng)向所述接球開關(guān)內(nèi)進(jìn)配重球；
[0011]所述接球開關(guān)，安裝在所述導(dǎo)向管上，在拋球開關(guān)作用下浮出水面自動(dòng)接收一個(gè)配重球，并將其送入所述拋球開關(guān)內(nèi)；
[0012]所述拋球開關(guān)，安裝在所述運(yùn)輸主體上，在接收的所述配重球重力作用下運(yùn)行至海底自動(dòng)將該配重球拋掉;在浮力作用下頂起所述接球開關(guān)繼續(xù)接下一配重球。
[0013]本實(shí)用新型提供的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置，作為運(yùn)輸工具搭載著海管探傷檢測器從外部檢測海洋立管的損傷，通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元，能夠在初始位置自動(dòng)接收配重球和終了位置拋掉配重球，通過接收重球和拋重球來改變自身浮力與重力的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)在水中的上浮與下潛運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換;從而進(jìn)行往復(fù)多次檢測，直到達(dá)到檢測要求為止;通過改變裝置表面附著的浮性材料來改變整個(gè)裝置的密度，進(jìn)而控制裝置在水下的速度，使其不因過快而降低檢測質(zhì)量，亦不過慢降低檢測效率;通過至少三個(gè)十字形轉(zhuǎn)輪的可伸縮夾緊輪分別從一周三個(gè)不同方向夾緊立管運(yùn)動(dòng)，十字轉(zhuǎn)輪上的可旋轉(zhuǎn)的連接套可以使可伸縮夾緊輪在法蘭或其他障礙物的作用下自動(dòng)轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，從而通過轉(zhuǎn)動(dòng)的方式避障;這套裝置完全改變了原有的海洋立管檢測方式，彌補(bǔ)了現(xiàn)有檢測手段耗費(fèi)人力物力、笨拙低效的缺點(diǎn);裝置是純機(jī)械結(jié)構(gòu)，無需用電，無需提供外界動(dòng)力源，具有低功耗、零排放、零污染的優(yōu)點(diǎn)；符合節(jié)能減排的趨勢，節(jié)約資源、降低環(huán)境污染;通過對(duì)立管的檢測能提早發(fā)現(xiàn)故障，防患于未然。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置中十字轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置中十字轉(zhuǎn)輪的工作狀態(tài)示意圖；
[0017]圖4a是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置中接球開關(guān)工作狀態(tài)示意圖一；
[0018]圖4b是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置中接球開關(guān)工作狀態(tài)示意圖二；
[0019]圖5a是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置中拋球開關(guān)工作狀態(tài)示意圖一；
[0020]圖5b是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置中拋球開關(guān)工作狀態(tài)示意圖二。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]實(shí)施例
[0022]參見圖1，本實(shí)用新型提供一種海洋立管檢測運(yùn)輸裝置，主要包括安裝在立管檢測起始位置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元I和運(yùn)輸主體2兩部分，其中運(yùn)輸機(jī)主體2外形類似于圓筒，整個(gè)圓筒平分為兩半，一側(cè)由合頁21連接，另一側(cè)由搭扣開關(guān)22連接，搭扣開關(guān)22可采用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，能到開和鎖定兩半圓筒即可，安裝和拆卸非常簡便。運(yùn)輸機(jī)主體2安裝時(shí)只需將搭扣開關(guān)22打開，兩片半圓筒就可以繞合頁軸轉(zhuǎn)動(dòng)至開口大于立管10的直徑，然后運(yùn)輸機(jī)主體2通過安裝在圓筒內(nèi)壁的能自由越障的十字轉(zhuǎn)輪3安裝在立管10上即可抱住立管10，關(guān)閉搭扣開關(guān)22即可。運(yùn)輸機(jī)主體外殼尺寸相對(duì)較大，便于安裝檢測設(shè)備及附著浮性材料；
[0023]參見圖2、圖3，十字轉(zhuǎn)輪3采用避障凸輪機(jī)構(gòu)，包括階梯軸31、連接套32和夾緊輪33，階梯軸31兩端安裝在圓筒內(nèi)壁上，連接套32通過軸承32a安裝在階梯軸31上，階梯軸31上還穿設(shè)有軸承蓋32b;四個(gè)夾緊輪33圍繞連接套32—周均布，且分別通過套筒33a安裝在連接套32的徑向，套筒33a內(nèi)設(shè)置有徑向彈簧33b;夾緊輪33安裝在輪軸33c上，輪軸33c與徑向彈簧33b抵觸或連接；
[0024]四個(gè)十字轉(zhuǎn)輪3均布在立管10周圍，每個(gè)十字轉(zhuǎn)輪3中的一個(gè)夾緊輪33抵觸立管10，四個(gè)夾緊輪從圓周方向上將立管10緊緊抱住，徑向彈簧33b始終處于壓縮狀態(tài)，當(dāng)十字轉(zhuǎn)輪3隨往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元I上下移動(dòng)時(shí)，夾緊輪33在立管10上移動(dòng)，如果遇到附著于立管10上海水中的雜物等小型障礙物往往是比較小且光滑的，有的甚至可以碰掉，例如吸附于立管上的海螺;十字轉(zhuǎn)輪的四個(gè)夾緊輪33是可伸縮的，工作時(shí)，每根輪軸33c都是處于縮緊狀態(tài)，夾緊立管運(yùn)動(dòng)。所以，當(dāng)碰到小型障礙物時(shí)，輪軸本身的伸縮性可以使其越過障礙物；當(dāng)遇到海洋立管上原有的法蘭盤20等大型障礙物時(shí)，通過連接套33轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)輪軸33c和套筒33a繞階梯軸31轉(zhuǎn)動(dòng)90度，使得其余三個(gè)夾緊輪33中的一個(gè)與立管10抵觸，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中繞過了法蘭盤20。
[0025]為了進(jìn)一步提高十字轉(zhuǎn)輪3在立管10上運(yùn)行的穩(wěn)定性能，在階梯軸31上還穿設(shè)彈簧蓋34、軸向彈簧35和凸輪36 ；軸向彈簧35位于彈簧蓋34與凸輪36之間，連接套32上設(shè)置有至少三個(gè)滾動(dòng)體37;凸輪36與滾動(dòng)體37抵觸的端面沿滾動(dòng)體37的滾動(dòng)方向呈波浪狀;軸向彈簧35在滾動(dòng)體37及凸輪36作用下處于壓縮狀態(tài)。滾動(dòng)體37為萬向輪。
[0026]正常工作時(shí)，由于軸向彈簧35的彈力較強(qiáng)，萬向輪在彈力的作用下位于凸輪36的波谷處，每個(gè)十字轉(zhuǎn)輪的四個(gè)伸縮夾緊輪33中的一個(gè)與立管10接觸。當(dāng)遇到法蘭盤時(shí)，轉(zhuǎn)輪在法蘭盤20及裝置本身慣性力的作用下繞階梯軸31轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，萬向輪將克服軸向彈簧35的彈力沿著凸輪36的表面爬升，最終整個(gè)連接套32轉(zhuǎn)過90度，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中繞過了法蘭盤。由于十字轉(zhuǎn)輪是對(duì)稱的，所以轉(zhuǎn)過90度后，轉(zhuǎn)輪仍然是保持著原正常工作狀態(tài)夾著立管10的，并可以繼續(xù)繞過后面遇到的法蘭盤。
[0027]參見圖1、圖4、圖5，往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元I包括導(dǎo)向管11、接球開關(guān)12和拋球開關(guān)13 ；
[0028]導(dǎo)向管11，安裝在立管10檢測起始位置，內(nèi)部收納多個(gè)配重球30，配重球30可以是鐵球、水泥重球等，導(dǎo)向管11頂部具有進(jìn)球口 11a，底部具有出球口 11b，由于傾斜一定角度，在接球開關(guān)12開啟時(shí)配重球30回沿導(dǎo)向管11滾動(dòng)自動(dòng)向接球開關(guān)12內(nèi)進(jìn)配重球；
[0029]接球開關(guān)12，安裝在導(dǎo)向管11上，在拋球開關(guān)13作用下浮出水面自動(dòng)接收一個(gè)配重球30，并將配重球30送入拋球開關(guān)13內(nèi)；接球開關(guān)12包括底部連接在一起的第一閥片12a和第二閥片12b，第一閥片12a和第二閥片12b插設(shè)在導(dǎo)向管11內(nèi)；第一閥片12a上具有第一開口 12c，第二閥片12b上具有第二開口 12d，第一開口 12c中心與第二開口 12d中心之間的連線與導(dǎo)向管11的傾斜方向相同。當(dāng)拋球開關(guān)13拋球后上升過程中，自水下上浮至該位置時(shí)，在慣性力的作用下不會(huì)立即停止，而是與接球開關(guān)12底部接觸，并頂著接球開關(guān)12繼續(xù)上浮。接球開關(guān)12呈U形，以下稱為U形開關(guān)，正常狀態(tài)，如圖4a所示，其第二閥片12b處于開通狀態(tài)，第二開口 12d導(dǎo)通導(dǎo)向管11，允許配重球30通過，第一閥片12a處于關(guān)閉狀態(tài)，將重球擋在此處；當(dāng)U形開關(guān)被繼續(xù)被頂著上升，如圖4b所示，第一閥片12a導(dǎo)通導(dǎo)向管11，進(jìn)入U(xiǎn)形開關(guān)內(nèi)的配重球通過第一開口 12c經(jīng)導(dǎo)向管11的出球口 Ilb進(jìn)入拋球開關(guān)13內(nèi)，第二閥片12b關(guān)閉，拒絕導(dǎo)向管11內(nèi)的陪重球通過進(jìn)入U(xiǎn)形開關(guān)內(nèi)，完成自動(dòng)接球。
[0030]拋球開關(guān)13具體為一接收筒，安裝在運(yùn)輸主體2上，在接收的配重球30重力作用下運(yùn)行至海底自動(dòng)將該配重球30拋掉;在浮力作用下頂起接球開關(guān)12繼續(xù)接下一配重球。拋球開關(guān)13位于出球口 Ilb正下方，包括外套筒13a和內(nèi)套筒13b:外套筒13a頂部敞口，側(cè)壁具有第一拋球口 13c，底部通過導(dǎo)桿13d連接有觸底板13e;內(nèi)套筒13b頂部敞口，能在外套筒13a內(nèi)升降，底部與外套筒13a之間具有減振彈簧13h，與外套筒13a上設(shè)置第一拋球口 13c的同側(cè)具有第二拋球口 13f，內(nèi)套筒內(nèi)底面13g呈楔形且向第二拋球口 13f傾斜。
[0031]當(dāng)拋球開關(guān)13載著運(yùn)輸主體2以及安裝在運(yùn)輸主體2上的檢測裝置到達(dá)檢測終了位置即海底，底端通過導(dǎo)桿13d連接的一片薄板即觸底板13e會(huì)先接觸海底，運(yùn)輸機(jī)的慣性力與重力克服減振彈簧13h的彈力使接收筒的外套筒13a沿內(nèi)套筒13b上升，當(dāng)內(nèi)套筒13b的第二拋球口 13f與外套筒13a的第一拋球口 13c重合時(shí)，筒中配重球30就會(huì)沿內(nèi)套筒13b傾斜的內(nèi)底面13g滾到海里，與接收筒分離，完成拋重球的過程。拋掉重球后，重力小于浮力，進(jìn)行上浮檢測;外套筒13a在減振彈簧13h的作用下恢復(fù)初始狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種海洋立管檢測運(yùn)輸裝置，其特征在于，包括: 運(yùn)輸主體，包括一側(cè)在軸線方向鉸接的兩個(gè)半圓筒殼體，另一側(cè)具有用于將兩個(gè)所述半圓筒殼體連接呈圓筒的鎖扣開關(guān)； 至少三個(gè)十字轉(zhuǎn)輪，包括階梯軸、可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述階梯軸上的連接套，所述連接套上連接有能沿所述階梯軸徑向彈性伸縮的夾緊輪;所述階梯軸兩端安裝在所述半圓筒殼體內(nèi)壁上； 往復(fù)運(yùn)動(dòng)單元，包括: 導(dǎo)向管，安裝在立管檢測起始位置，用于收納多個(gè)配重球，且在接球開關(guān)開啟時(shí)自動(dòng)向所述接球開關(guān)內(nèi)進(jìn)配重球； 所述接球開關(guān)，安裝在所述導(dǎo)向管上，在拋球開關(guān)作用下浮出水面自動(dòng)接收一個(gè)配重球，并將將其送入所述拋球開關(guān)內(nèi)； 所述拋球開關(guān)，安裝在所述運(yùn)輸主體上，在接收的所述配重球重力作用下運(yùn)行至海底自動(dòng)將該配重球拋掉;在浮力作用下頂起所述接球開關(guān)繼續(xù)接下一配重球。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置，其特征在于，所述十字轉(zhuǎn)輪還包括穿設(shè)在所述階梯軸上的軸向彈簧和凸輪； 所述凸輪位于所述軸向彈簧與所述連接套之間；所述連接套上設(shè)置有至少三個(gè)滾動(dòng)體;所述凸輪與所述滾動(dòng)體抵觸的端面沿所述滾動(dòng)體的滾動(dòng)方向呈波浪狀;所述軸向彈簧在所述滾動(dòng)體及凸輪作用下處于壓縮狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置，其特征在于，所述滾動(dòng)體是萬向輪。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向管呈傾斜狀，且頂端具有進(jìn)球口，低端具有出球口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置，其特征在于，所述接球開關(guān)包括: 兩個(gè)閥片，插設(shè)在所述導(dǎo)向管內(nèi)，底部連接在一起;兩個(gè)所述閥片上均具有開口，兩所述開口中心之間的連線與所述導(dǎo)向管的傾斜方向相同。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海洋立管檢測運(yùn)輸裝置，其特征在于，所述拋球開關(guān)位于所述出球口正下方，包括: 外套筒，頂部敞口，側(cè)壁具有第一拋球口，底部通過導(dǎo)桿連接有觸底板； 內(nèi)套筒，頂部敞口，能在所述外套筒內(nèi)升降，底部與所述外套筒之間設(shè)置有減振彈簧，與所述外套筒上設(shè)置第一拋球口的同側(cè)具有第二拋球口，內(nèi)套筒內(nèi)底面呈楔形且向所述第二拋球口傾斜。
【文檔編號(hào)】B63C11/52GK205574242SQ201620386658
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】劉貴杰, 邱兆尊, 張旭, 王新寶, 王德京, 李云鵬
【申請(qǐng)人】中國海洋大學(xué)