專利名稱：深水中吸力錨的安裝設(shè)備及安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝設(shè)備及安裝方法，特別是涉及ー種深水中吸力錨的安裝設(shè)備及安裝方法。
背景技術(shù)：
吸カ錨技術(shù)是20世紀60年代提出來的，80年代初才開始在工程世紀中得到應(yīng)用，由于吸カ錨技術(shù)施工簡單，并且能夠回收重復使用的特點，備受人們的青睞，因此，國內(nèi)各個研究和施工單位對吸力錨技術(shù)倍加重視。吸カ錨其實就是ー種剛性短樁，它的基本結(jié)構(gòu)是ー種上端封閉、下端開ロ的圓筒，并且在其頂部開有連接泵系統(tǒng)的泵接ロ，安裝吋，利用水壓カ將吸カ錨錨筒壓入水底的泥土內(nèi)。吸力錨沉樁(吸カ錨排水)的原理是吸カ錨沉入水中，利用其自重產(chǎn)生一定貫入深度的初始入泥形成一個封閉系統(tǒng)；使用泵系統(tǒng)抽吸錨筒內(nèi)的水，使錨筒內(nèi)產(chǎn)生低于錨筒外的水壓，利用錨筒頂內(nèi)、外的負壓差將錨筒壓入泥中。吸力錨起樁(吸カ錨注水)的原理是通過泵系統(tǒng)向錨筒內(nèi)注水，利用錨筒頂內(nèi)、夕卜的正壓差將錨筒頂出泥面。吸力錨被廣泛應(yīng)用到許多海洋工程中，除了可以回收重復使用外，在技術(shù)和經(jīng)濟上具有顯著的特點I)便于安裝和運輸；2)施工時間短，便于在海上比較惡劣的天氣間隙施工；3)施工安裝就位、位置度、水平度等比較容易精確調(diào)整，安裝精度高；4)節(jié)省材料和制造成本低廉。 因此吸カ錨技術(shù)是比較值得推廣應(yīng)用的技術(shù)。相對于傳統(tǒng)的打樁技術(shù)而言，吸カ錨的安裝不需要打樁錘和浮吊，只需要泵等比較小巧的設(shè)備，是依靠負壓靜カ安裝，沒有打樁施工的振動噪音等，因此吸カ錨安裝比較精確方便。在深海區(qū)域，吸カ錨可以作為深海采油的主力軍——張カ腿平臺(TLP)、Spar平臺和浮式生產(chǎn)儲油裝置(FPSO)的系泊基礎(chǔ)，由于吸カ錨具有安裝方便，易回收，易調(diào)整，具有很好的橫向和豎向的承載カ而備受青睞；在深水，特別是安裝施工及設(shè)備方面，還處于研究階段。吸カ錨安裝的貫入力主要是由潛水泵產(chǎn)生的負壓來形成的，潛水泵由潛水電機或是液壓馬達等動カ設(shè)備驅(qū)動，在進入深水區(qū)域后，對安裝施工帶來的最大的困難就是由水深帶來的壓カ對設(shè)備特別是動力設(shè)備的影響?，F(xiàn)在在國外深水中吸力錨安裝方面已經(jīng)比較成熟，其產(chǎn)生貫入力的泵的驅(qū)動カ使用深水潛水電機，潛水深度達到4000米，采用的是高壓輸電，電壓高達3300V，電機輸電系統(tǒng)在水面施工船上，利用水密電纜向水下輸電。目前潛水泵的驅(qū)動方式主要有潛水電機和液壓馬達，我國在潛水電機設(shè)計制造方面，理論上的潛水深度在70米，基本上適合在渤海等淺水領(lǐng)域內(nèi)，另ー種方式是以液壓馬達為驅(qū)動動カ的泵，馬達最深在200米水深有過使用案例，在理論上，需要對馬達做些特殊處理，一是防銹防腐處理、ニ是液壓馬達的內(nèi)外壓的處理，馬達的泄油管的最大內(nèi)腔壓カ
0.IMPa，特殊設(shè)計最大3-5MPa，至于到1500米水深以上，沒有使用的工程案例。我國現(xiàn)階段兩種常用的采用潛水電機或液壓馬達這些動力設(shè)備都不太適合在深水區(qū)域內(nèi)進行吸力錨安裝施工。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供ー種深水中吸力錨的安裝設(shè)備及安裝方法，徹底解決了在深水吸カ錨施工中水下動カ設(shè)備(潛水電機或液壓馬達)對水深的限制，使深水中吸力錨安裝能夠順利地進行。
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為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供ー種深水中吸力錨的安裝設(shè)備，所述吸カ錨錨筒上設(shè)有泵接ロ，其包括以下部件噴射泵，所述噴射泵上設(shè)有第一入口、第二入口和出口 ；高壓管，所述高壓管的一端與第一入口連通，所述高壓管的另一端通高壓水或高壓氣；第一三通換向閥，所述第一三通換向閥的第一閥ロ與第二入口連通，第一三通換向閥的第二閥ロ與海水相通；三通接頭，所述三通接頭的第一接ロ與第一三通換向閥的第三閥ロ連通；所述三通接頭的第二接ロ與泵接ロ連通；第二三通換向閥，所述第二三通換向閥的第一閥ロ與三通接頭的第三接ロ連通，所述第二三通換向閥的第二閥ロ與噴射泵的出口連通，所述第二三通換向閥的第三閥ロ與海水相通。優(yōu)選地，所述安裝設(shè)備還包括ー密閉的耐壓容器，所述耐壓容器內(nèi)部形成干燥的環(huán)境，所述耐壓容器內(nèi)設(shè)有用于測量吸力錨傾斜度的傾角儀、用于測量吸カ錨方位角的電羅經(jīng)、用于測量吸力錨錨筒內(nèi)壓カ的筒內(nèi)壓カ傳感器、用于測量吸力錨錨筒外壓カ的筒外壓カ傳感器，所述傾角儀、電羅經(jīng)、筒內(nèi)壓カ傳感器、筒外壓カ傳感器均通過信號纜與ー計算機相連，所述計算機位于施工船上。進ー步地，所述安裝設(shè)備安裝在撬內(nèi)，所述三通接頭的第二接ロ穿過撬底面后和泵接ロ連通，所述撬通過第一支腿支撐在吸力錨錨筒上。更進一歩地，所述第一三通換向閥和第二三通換向閥通過一液壓系統(tǒng)驅(qū)動。更進一歩地，所述液壓系統(tǒng)包括液壓泵站、液壓分路閥塊、兩個電磁換向閥、兩個液壓鎖、第一液壓油缸、第二液壓油缸、進油管和回油管，其中第一三通換向閥和第一液壓油缸相連，第二三通換向閥和第二液壓油缸相連，所述液壓泵站位于施工船上，所述進油管、回油管分別從液壓泵站出來后通過液壓分路閥塊分成兩路進油管、兩路回油管，其中一路進油管和一路回油管依次經(jīng)ー個電磁換向閥、一個液壓鎖后接第一液壓油缸，另一路進油管和另一路回油管依次經(jīng)另ー個電磁換向閥、另ー個液壓鎖后接第二液壓油缸，所述液壓分路閥塊、兩個電磁換向閥和兩個液壓鎖均位于耐壓容器內(nèi)，所述第一液壓油缸和第二液壓油缸均位于撬內(nèi)。
更進一歩地，所述高壓管、進油管、回油管和信號纜采用耐磨的臍帶包裝捆扎。優(yōu)選地，所述高壓管的另一端與高壓水泵或高壓空氣壓縮機相連，所述高壓水泵或高壓空氣壓縮機位于施工船上，所述高壓水泵向高壓管內(nèi)輸送高壓水，所述高壓空氣壓縮機向高壓管內(nèi)輸送高壓空氣。本發(fā)明還提供了ー種深水中吸力錨的安裝方法，其包括以下步驟A.將深水中吸力錨的安裝設(shè)備與吸カ錨連接，并將ー錨鏈的一端系在吸カ錨上，錨鏈的另一端系在一浮筒上，浮筒漂浮在水面上，所述吸カ錨錨筒上設(shè)有泵接ロ，所述深水中吸力錨的安裝設(shè)備包括噴射泵、高壓管、第一三通換向閥、第二三通換向閥和三通接頭，所述噴射泵上設(shè)有第一入ロ、第二入口和出口，所述高壓管的一端與第一入ロ連通，所述高壓管的另一端通高壓水或高壓氣，所述第一三通換向閥的第一閥ロ與第二入口連通，所述第一三通換向閥的第二閥ロ與海水相通，所述第一三通換向閥的第三閥ロ與三通接頭的第 一接ロ連通，所述三通接頭的第二接ロ與泵接ロ連通，所述三通接頭的第三接ロ與第二三通換向閥的第一閥ロ連通，所述第二三通換向閥的第二閥ロ與噴射泵的出口連通，所述第二三通換向閥的第三閥ロ與海水相通；B.將所述深水中吸力錨的安裝設(shè)備和吸力錨安裝連接好后一起吊裝到水中；C.利用水下ROV對深水中吸カ錨的位置輔助定位，使得吸力錨到達水中指定位置；D.吸力錨沉樁吸力錨到達水中指定位置后，所述第一三通換向閥的第一閥ロ和第三閥ロ連通，第二閥ロ關(guān)閉，第二三通換向閥的第二閥口和第三閥ロ連通，第一閥ロ關(guān)閉，同時高壓水泵或高壓空氣壓縮機通過高壓管向噴射泵的第一入口注入高壓水或高壓氣，使得吸力錨錨筒內(nèi)的水從泵接ロ出來、依次經(jīng)三通接頭的第二接ロ、三通接頭的第一接ロ、第一三通換向閥的第三接ロ、第一三通換向閥的第一接ロ、吸カ錨的第二入ロ、吸カ錨的出口，然后從第二三通換向閥的第三出ロ出來，使得吸力錨被壓入泥中。優(yōu)選地，步驟A中的安裝設(shè)備還包括ー密閉的耐壓容器，所述耐壓容器內(nèi)部形成干燥的環(huán)境，所述耐壓容器內(nèi)設(shè)有用于測量吸力錨傾斜度的傾角儀、用于測量吸カ錨方位角的電羅經(jīng)、用于測量吸力錨錨筒內(nèi)壓カ的筒內(nèi)壓カ傳感器、用于測量吸力錨錨筒外壓カ的筒外壓カ傳感器，所述傾角儀、電羅經(jīng)、筒內(nèi)壓カ傳感器、筒外壓カ傳感器均通過信號纜與ー計算機相連，所述計算機位于施工船上。進ー步地，在步驟D之后，繼續(xù)進行以下步驟E.在吸カ錨沉樁過程中，利用傾角儀實時監(jiān)測吸カ錨的傾斜度、利用筒內(nèi)壓カ傳感器和筒外壓カ傳感器實時監(jiān)測吸力錨的入泥深度、利用電羅經(jīng)實時監(jiān)測吸カ錨的方位角，將傾斜度、入泥深度和方位角信息傳輸?shù)接嬎銠C內(nèi)，計算機根據(jù)這些信息判斷吸カ錨沉樁是否符合設(shè)計要求，符合要求轉(zhuǎn)到步驟F，不符合設(shè)計要求轉(zhuǎn)到步驟G ；F.將錨鏈的另一端從浮筒上解下來連接到海上固定建筑物上；G.吸力錨起樁第一三通換向閥的第一閥口和第二閥ロ連通，第三閥ロ關(guān)閉，第二三通換向閥的第一閥口和第二閥ロ連通，第三閥ロ關(guān)閉，同時高壓水泵或高壓空氣壓縮機通過高壓管向噴射泵的第一入口注入高壓水或高壓氣，使得海水從第一三通換向閥的第二閥ロ進入，依次經(jīng)第一三通換向閥的第一閥ロ、噴射泵的第二入口、噴射泵的出口、第二三通換向閥的第二閥ロ、第二三通換向閥的第一閥ロ、三通接頭的第三接ロ、三通接頭的第二接ロ，然后從泵接ロ進入吸力錨錨筒內(nèi)，使得吸力錨錨筒頂出泥面，然后回到步驟D。優(yōu)選地，在步驟A中，所述安裝設(shè)備安裝在撬內(nèi)，所述三通接頭的第二接ロ穿過撬底面后和泵接ロ連通，所述撬通過第一支腿支撐在吸力錨錨筒上，步驟B中，是將撬連同吸カ錨一起吊裝到水中。優(yōu)選地，步驟A中，所述高壓管的另一端與高壓水泵或高壓空氣壓縮機相連，所述高壓水泵或高壓空氣壓縮機位于施工船上，所述高壓水泵向高壓管內(nèi)輸送高壓水，所述高壓空氣壓縮機向高壓管內(nèi)輸送高壓空氣。如上所述，本發(fā)明深水中吸力錨的安裝設(shè)備中，噴射泵相當于一段管路，無運動元件，動カ來源于高壓空氣或高壓水，只需要從水面的施工船通過高壓管向水下的噴射泵注高壓水或高壓氣，徹底解決了在深水吸カ錨施工中水下動カ設(shè)備(潛水電機或液壓馬達)對水深的限制，使深水中吸力錨安裝能夠順利地進行，施工風險小，安全可靠性高，而且該安裝設(shè)備能夠重復使用，節(jié)省了費用。


圖I顯示為本發(fā)明深水中吸力錨安裝設(shè)備的示意圖。圖2顯示為本發(fā)明深水中吸力錨安裝設(shè)備在吸力錨沉樁(吸カ錨排水狀態(tài))的原理示意圖。圖3顯示為本發(fā)明深水中吸力錨安裝設(shè)備中吸力錨起樁(吸カ錨注水狀態(tài))的原理示意圖。圖4顯示為本發(fā)明深水中吸力錨安裝方法中吸力錨沉樁的施工示意圖。圖5顯示為本發(fā)明深水中吸力錨安裝方法中吸力錨起樁的施工示意圖。圖6顯示為本發(fā)明中深水中吸力錨安裝設(shè)備中水上水下部分的信號采集傳輸?shù)牧鞒虉D。圖中標號說明I 噴射泵11第一入口12 第二入口13 出口2 高壓管3 第一三通換向閥31第一三通換向閥的第一閥ロ 32第一三通換向閥的第二閥ロ33第一三通換向閥的第三閥ロ 4 三通接頭41三通接頭的第一接ロ42三通接頭的第二接ロ43三通接頭的第三接ロ5 第二三通換向閥51第二三通換向閥的第一閥ロ 52第二三通換向閥的第二閥ロ53第二三通換向閥的第三閥ロ 6 吸カ錨61泵接ロ7 耐壓容器8 撬9 計算機10施工船14錨鏈15 浮筒16 水下 ROV17臍帶18第一支腿19第二支腿20第三支腿
具體實施例方式以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。請參閱圖I至圖6。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所掲示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所掲示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。如圖I所示的深水中吸力錨的安裝設(shè)備，包括噴射泵1，噴射泵I上設(shè)有第一入口 11、第二入口 12和出口 13 ;高壓管2，高壓管2的一端與第一入口 11連通，高壓管2的另ー端通高壓水或高壓氣，具體地，高壓管的另一端與高壓水泵或高壓空氣壓縮機相連，高壓水泵或高壓空氣壓縮機位于施工船上，高壓水泵向高壓管內(nèi)輸送高壓水，高壓空氣壓縮機向高壓管內(nèi)輸送高壓空氣；第一三通換向閥3,第一三通換向閥的第一閥ロ 31與第二入口 12連通，第一三通換向閥的第二閥ロ 32與海水相通；三通接頭4，三通接頭4的第一接ロ 41與第一三通換向閥3的第三閥ロ 33連通；吸カ錨6錨筒上設(shè)有泵接ロ 61，三通接頭4的第二接ロ 42與泵接ロ 61連通；第二三通換向閥5，第二三通換向閥的第一閥ロ 51與三通接頭4的第三接ロ 43連通，第二三通換向閥的第二閥ロ 52與噴射泵I的出口 13連通，第二三通換向閥的第三閥ロ 53與海水相通。該安裝設(shè)備還包括ー密閉的耐壓容器7，耐壓容器7內(nèi)部形成干燥的環(huán)境，如圖6所示，耐壓容器7內(nèi)設(shè)有用于測量吸力錨傾斜度的傾角儀、用于測量吸カ錨方位角的電羅經(jīng)、用于測量吸力錨錨筒內(nèi)壓カ的筒內(nèi)壓カ傳感器、用于測量吸力錨錨筒外壓カ的筒外壓カ傳感器，傾角儀、電羅經(jīng)、筒內(nèi)壓カ傳感器、筒外壓カ傳感器全部位于密封的耐壓容器中，耐壓容器內(nèi)保持干燥的環(huán)境，耐壓容器的承壓能力要大于水深壓力，來保證這些裝置在深水的環(huán)境下能夠正常工作，傾角儀、電羅經(jīng)、筒內(nèi)壓カ傳感器、筒外壓カ傳感器均通過信號纜與ー計算機9相連，計算機9位于施工船10上，如4所示。如圖I所示，本發(fā)明的安裝設(shè)備安裝在撬8 (撬裝安裝，整組安裝設(shè)備是裸露的，撬的上端開ロ)內(nèi)，三通接頭的第二接ロ 42穿過撬8底面后和泵接ロ 61連通，撬8通過第一支腿18支撐在吸カ錨6錨筒上，其中三通接頭4通過第二支腿19支撐在撬8內(nèi)表面上，第二三通換向閥3通過第三支腿20支撐在撬8內(nèi)表面上。其中，第一三通換向閥3和第二三通換向閥5通過ー液壓系統(tǒng)驅(qū)動，該液壓系統(tǒng)包括液壓泵站、液壓分路閥塊、兩個電磁換向閥、兩個液壓鎖、第一液壓油缸、第二液壓油缸、進油管和回油管，其中第一三通換向閥3和第一液壓油缸相連，第二三通換向閥5第二液壓油缸相連，所述液壓泵站位于施工船10上，進油管、回油管分別從液壓泵站出來后通過液壓分路閥塊分成兩路進油管、兩路回油管，其中一路進油管和一路回油管依次經(jīng)ー個電磁換向閥、一個液壓鎖后接第一液壓油缸，另一路進油管和另一路回油管依次經(jīng)另ー個電磁換向閥、另ー個液壓鎖后接第二液壓油缸，液壓分路閥塊、兩個電磁換向閥和兩個液壓鎖均位于耐壓容器內(nèi)，第一液壓油缸和第二液壓油缸均位于撬內(nèi)，也就是說，第一液壓油缸作為第一三通換向閥3的開關(guān)，控制第一三通換向閥3各個閥路的通斷，第二液壓油缸作為第二三通換向閥5的開關(guān)，控制第二三通換向閥5各個閥路的通斷。其中，高壓管2、進油管、回油管和信號纜采用耐磨的臍帶17包裝捆扎臍帶，臍帶的外表面采用鋼絲或高強度纜繩綁扎，該臍帶17—端伸入水中，另一端延伸至施工船上，如圖4所示。本發(fā)明還提供ー種深水中吸力錨的安裝方法，其包括以下步驟A.將深水中吸力錨的安裝設(shè)備與吸カ錨6連接，并將ー錨鏈14的一端系在吸力錨上，錨鏈14的另一端系在一浮筒15，浮筒15漂浮在水面上，吸カ錨6錨筒上設(shè)有泵接ロ61，深水中吸力錨的安裝設(shè)備包括噴射泵I、高壓管2、第一三通換向閥3、第二三通換向閥5和三通接頭4，噴射泵I上設(shè)有第一入口 11、第二入口 12和出口 13，高壓管2的一端與第一入口 11連通，高壓管2的另一端通高壓水或高壓氣，具體為高壓管2的另一端與高壓水泵或高壓空氣壓縮機相連，高壓水泵或高壓空氣壓縮機位于施工船10上，高壓水泵向高壓管內(nèi)輸送高壓水，高壓空氣壓縮機向高壓管內(nèi)輸送高壓空氣，第一三通換向閥的第一閥ロ 31·與第二入口 12連通，第一三通換向閥的第二閥ロ 32與海水相通，第一三通換向閥的第三閥ロ 33與三通接頭的第一接ロ 41連通，三通接頭的第二接ロ 42與泵接ロ 61連通，三通接頭的第三接ロ 43與第二三通換向閥的第一閥ロ 51連通，第二三通換向閥的第二閥ロ 52與噴射泵的出口 13連通，第二三通換向閥的第三閥ロ 53與海水相通；該安裝設(shè)備還包括ー密閉的耐壓容器7，耐壓容器7內(nèi)部形成干燥的環(huán)境，耐壓容器7內(nèi)設(shè)有用于測量吸力錨傾斜度的傾角儀、用于測量吸カ錨方位角的電羅經(jīng)、用于測量吸力錨錨筒內(nèi)壓カ的筒內(nèi)壓カ傳感器、用于測量吸力錨錨筒外壓カ的筒外壓カ傳感器，所述傾角儀、電羅經(jīng)、筒內(nèi)壓カ傳感器、筒外壓カ傳感器均通過信號纜與ー計算機9相連，計算機9位于施工船10上，以上安裝設(shè)備安裝在撬內(nèi)，三通接頭的第二接ロ 42穿過撬8底面后和泵接ロ 61連通，撬8通過第一支腿18支撐在吸力錨錨筒上；B.將撬8和吸カ錨6安裝連接好后一起吊裝到水中；C.利用水下ROV對深水中吸カ錨的位置輔助定位，使得吸力錨到達水中指定位置；D.吸力錨沉樁吸力錨到達水中指定位置后，第一三通換向閥的第一閥ロ 31和第三閥ロ 33連通，第二閥ロ 32關(guān)閉，第二三通換向閥的第二閥ロ 52和第三閥ロ 53連通，第ー閥ロ 51關(guān)閉，同時高壓水泵或高壓空氣壓縮機通過高壓管2向噴射泵的第一入口 11注入高壓水或高壓氣，帶動噴射泵I抽吸吸カ錨6錨筒內(nèi)的水，使得吸カ錨6錨筒內(nèi)的水從泵接ロ 61出來、依次經(jīng)三通接頭的第二接ロ 42、三通接頭的第一接ロ 41、第一三通換向閥的第三接ロ 33、第一三通換向閥的第一接ロ 31、吸カ錨的第二入口 12、吸カ錨的出口 13，然后從第二三通換向閥的第三出ロ 53出來，使得吸カ錨6被壓入泥中，錨筒內(nèi)海水的走向路徑如圖2中實心箭頭所不，聞壓水或聞壓氣的流向如圖2中空心箭頭所不；E.在吸カ錨沉樁過程中，利用傾角儀實時監(jiān)測吸カ錨的傾斜度、利用筒內(nèi)壓カ傳感器和筒外壓カ傳感器實時監(jiān)測吸力錨的入泥深度(先獲得筒內(nèi)、筒外壓カ進而換算獲得吸力錨的入泥深度IFwタト-Fwrt I = P gh)、利用電羅經(jīng)實時監(jiān)測吸カ錨的方位角，將傾斜度、入泥深度和方位角信息通過信號纜傳輸經(jīng)信號接ロ接收轉(zhuǎn)換后進入到計算機9內(nèi)，計算機9根據(jù)這些信息判斷吸カ錨6沉樁是否符合設(shè)計要求，符合要求轉(zhuǎn)到步驟F，不符合設(shè)計要求轉(zhuǎn)到步驟G ;F.將錨鏈14的另一端從浮筒15上解下來連接到水上固定建筑物上；G.吸力錨起樁第一三通換向閥的第一閥ロ 31和第二閥ロ 32連通，第三閥ロ 33關(guān)閉，第二三通換向閥的第一閥ロ 51和第二閥ロ 52連通，第三閥ロ 53關(guān)閉，同時高壓水泵或高壓空氣壓縮機通過高壓管2向噴射泵的第一入口 11注入高壓水或高壓氣，帶動噴射泵I向吸カ錨6錨筒內(nèi)注水，使得海水從第一三通換向閥的第二閥ロ 32進入，依次經(jīng)第一三通換向閥的第一閥ロ 31、噴射泵的第二入口 12、噴射泵的出口 13、第二三通換向閥的第二閥52 ロ、第二三通換向閥的第一閥ロ 51、三通接頭的第三接ロ 43、三通接頭的第二接ロ 42，然后從泵接ロ 61進入吸カ錨6錨筒內(nèi)，吸力錨錨筒內(nèi)外形成正壓，使得吸カ錨6錨筒頂出泥面，然后回到步驟D，在該步驟中，海水的走向路徑如圖3中實心箭頭所示，高壓水或高壓氣的流向如圖3中空心箭頭所不。
以上步驟中，吸力錨起樁的作用主要調(diào)整吸カ錨的安裝參數(shù)，當然回收吸カ錨時也需要起樁；并且，通過水面施工船10可以調(diào)整高壓水泵或高壓空氣壓縮機的流量和壓力，以調(diào)節(jié)水下噴射泵6的流量和壓力，進而調(diào)節(jié)吸カ錨安裝的速度。本發(fā)明的深水中吸力錨的安裝設(shè)備，噴射泵相當于一段管路，無運動元件，動カ來源于高壓空氣或高壓水，只需要從水面的施工船通過高壓管向水下的噴射泵注高壓水或高壓氣，噴射泵就可以抽吸攜帯泥沙的海水，配帶的第一三通換向閥和第二三通換向閥也可以實現(xiàn)注水和排水的切換，滿足吸カ錨的沉樁(貫入)和起樁(頂升)要求，并且為了方便吊裝和保護吸カ錨安裝設(shè)備，將吸力錨安裝設(shè)備都安裝在ー個撬內(nèi)，撬的底部安裝第一支腿，保證安裝設(shè)備能夠平穩(wěn)地放在吸カ錨上，與吸カ錨一同吊裝下水，施工船上的計算機可以控制水下的施工情況，利用水下ROV的定位系統(tǒng)測量與調(diào)整吸カ錨的方位坐標，便于吸カ錨快速到達指定的沉樁位置。施工人員通過控制電腦的界面進行施工操作，施工船上的計算機如筆記本電腦獲取吸カ錨的位置度(水下ROV)，傾斜度，入泥深度，方位角等信息，再經(jīng)過電腦內(nèi)資料處理軟件實現(xiàn)參數(shù)的處理、顯示和存儲記錄，這些軟件應(yīng)包括實測數(shù)據(jù)、以及實測值對應(yīng)的曲線、顯示隨時間、位移、壓カ變化，利用軟件可隨時進行數(shù)據(jù)修改與調(diào)整，直觀方便。操作人員可在計算機屏幕上及時了解吸力錨安裝設(shè)備的工作狀況，還可對運行狀態(tài)進行全方位監(jiān)控。在安裝施工階段，為了使吸力錨上的錨鏈等能夠在錨筒安裝在海底后，另一端能夠漂浮在水面上，在安裝前將系纜錨鏈的另一端與浮筒相連，等吸力錨安裝好后再將系纜錨鏈從浮筒上解下來連接到海上建筑物上。本發(fā)明中，三通接頭的第二接ロ 42與吸力錨的泵接ロ 61之間的對接，是通過可以自動解脫和連接的液壓爪型夾緊機構(gòu)，施工完畢后可以通過液壓系統(tǒng)控制回收吸カ錨安裝設(shè)備。在吸カ錨安裝過程中，只要吸力錨在水下達到初始入泥條件(吸力錨依靠自重或者配重，進入海底泥面約1.5-2米左右，形成初始入泥條件)，使錨筒內(nèi)形成密封要求，然后讓錨筒內(nèi)外產(chǎn)生負壓，就能達到安裝的目的，并且，本發(fā)明的安裝設(shè)備中，在靠近三通接頭的第三接ロ 42處可以分出多條管路，每條管路出口與一個吸カ錨的泵接ロ相連，于是采用一臺這樣的安裝設(shè)備，可以同時實現(xiàn)多個吸カ錨的安裝。綜上所述，本發(fā)明中的深水中水吸力錨的安裝設(shè)備和安裝方法可以適應(yīng)任何水深的水域內(nèi)吸力錨的安裝，在考慮到高壓管(通高壓水或高壓氣)的強度、重量和長度限制的情況下，如采用鋼絲編織高壓管，其耐高壓，重量輕，或者綁縛高強度纜繩等措施，這種深水吸力錨安裝設(shè)備及安裝方法適應(yīng)的水深達到1500米以上，徹底解決了在深水吸カ錨施工 中水下動カ設(shè)備(潛水電機或液壓馬達)對水深的限制，而且節(jié)省施工成本，降低施工風險，能夠重復使用，適合任何水深，對吸カ錨技術(shù)在海洋工程中的推廣有著重大意義。
權(quán)利要求
1.ー種深水中吸力錨的安裝設(shè)備，所述吸カ錨錨筒上設(shè)有泵接ロ，其特征在于，包括以下部件 噴射泵，所述噴射泵上設(shè)有第一入口、第二入口和出口 ； 高壓管，所述高壓管的一端與第一入口連通，所述高壓管的另一端通高壓水或高壓氣；第一三通換向閥，所述第一三通換向閥的 第一閥ロ與第二入口連通，所述第一三通換向閥的第二閥ロ與海水相通； 三通接頭，所述三通接頭的第一接ロ與第一三通換向閥的第三閥ロ連通；所述三通接頭的第二接ロ與泵接ロ連通； 第二三通換向閥，所述第二三通換向閥的第一閥ロ與三通接頭的第三接ロ連通，所述第二三通換向閥的第二閥ロ與噴射泵的出口連通，所述第二三通換向閥的第三閥ロ與海水相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的深水中吸力錨的安裝設(shè)備，其特征在于，所述安裝設(shè)備還包括ー密閉的耐壓容器，所述耐壓容器內(nèi)部形成干燥的環(huán)境，所述耐壓容器內(nèi)設(shè)有用于測量吸力錨傾斜度的傾角儀、用于測量吸カ錨方位角的電羅經(jīng)、用于測量吸力錨錨筒內(nèi)壓カ的筒內(nèi)壓カ傳感器、用于測量吸力錨錨筒外壓カ的筒外壓カ傳感器，所述傾角儀、電羅經(jīng)、筒內(nèi)壓カ傳感器、筒外壓カ傳感器均通過信號纜與ー計算機相連，所述計算機位于施工船上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深水中吸力錨的安裝設(shè)備，其特征在于，所述安裝設(shè)備安裝在撬內(nèi)，所述三通接頭的第二接ロ穿過撬底面后和泵接ロ連通，所述撬通過第一支腿支撐在吸力錨錨筒上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深水中吸力錨的安裝設(shè)備，其特征在于，所述第一三通換向閥和第二三通換向閥通過ー液壓系統(tǒng)驅(qū)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的深水中吸力錨的安裝設(shè)備，其特征在于，所述液壓系統(tǒng)包括液壓泵站、液壓分路閥塊、兩個電磁換向閥、兩個液壓鎖、第一液壓油缸、第二液壓油缸、進油管和回油管，其中第一三通換向閥和第一液壓油缸相連，第二三通換向閥和第二液壓油缸相連，所述液壓泵站位于施工船上，所述進油管、回油管分別從液壓泵站出來后通過液壓分路閥塊分成兩路進油管、兩路回油管，其中一路進油管和一路回油管依次經(jīng) 一個電磁換向閥、一個液壓鎖后接第一液壓油缸，另一路進油管和另一路回油管依次經(jīng)另ー個電磁換向閥、另ー個液壓鎖后接第二液壓油缸，所述液壓分路閥塊、兩個電磁換向閥和兩個液壓鎖均位于耐壓容器內(nèi)，所述第一液壓油缸和第二液壓油缸均位于撬內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深水中吸力錨的安裝設(shè)備，其特征在于，所述高壓管、進油管、回油管和信號纜采用耐磨的臍帶包裝捆扎。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任意一項所述的深水中吸力錨的安裝設(shè)備，其特征在于，所述高壓管的另一端與高壓水泵或高壓空氣壓縮機相連，所述高壓水泵或高壓空氣壓縮機位于施工船上，所述高壓水泵向高壓管內(nèi)輸送高壓水，所述高壓空氣壓縮機向高壓管內(nèi)輸送高壓空氣。
8.ー種深水中吸力錨的安裝方法，其特征在于，包括以下步驟 A.將深水中吸力錨的安裝設(shè)備與吸カ錨連接，并將ー錨鏈的一端系在吸カ錨上，錨鏈的另一端系在一浮筒上，浮筒漂浮在水面上，所述吸カ錨錨筒上設(shè)有泵接ロ，所述深水中吸力錨的安裝設(shè)備包括噴射泵、高壓管、第一三通換向閥、第二三通換向閥和三通接頭，所述噴射泵上設(shè)有第一入ロ、第二入口和出ロ，所述高壓管的一端與第一入口連通，所述高壓管的另一端通高壓水或高壓氣，所述第一三通換向閥的第一閥ロ與第二入口連通，所述第一三通換向閥的第二閥ロ與海水相通，所述第一三通換向閥的第三閥ロ與三通接頭的第一接ロ連通，所述三通接頭的第二接ロ與泵接ロ連通，所述三通接頭的第三接ロ與第二三通換向閥的第一閥ロ連通，所述第二三通換向閥的第二閥ロ與噴射泵的出口連通，所述第二三通換向閥的第三閥ロ與海水相通； B.將所述深水中吸力錨的安裝設(shè)備和吸力錨安裝連接好后一起吊裝到水中； C.利用水下ROV對深水中吸カ錨的位置輔助定位，使得吸力錨到達水中指定位置； D.吸力錨沉樁吸力錨到達水中指定位置后，所述第一三通換向閥的第一閥口和第三閥ロ連通，第二閥ロ關(guān)閉，第二三通換向閥的第二閥口和第三閥ロ連通，第一閥ロ關(guān)閉，同時高壓水泵或高壓空氣壓縮機通過高壓管向噴射泵的第一入ロ注入高壓水或高壓氣，使得吸力錨錨筒內(nèi)的水從泵接ロ出來、依次經(jīng)三通接頭的第二接ロ、三通接頭的第一接ロ、第一三通換向閥的第三接ロ、第一三通換向閥的第一接ロ、吸カ錨的第二入ロ、吸カ錨的出ロ，然后從第二三通換向閥的第三出ロ出來，使得吸力錨被壓入泥中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的深水中吸力錨的安裝方法，其特征在干，步驟A中的安裝設(shè)備還包括ー密閉的耐壓容器，所述耐壓容器內(nèi)部形成干燥的環(huán)境，所述耐壓容器內(nèi)設(shè)有用于測量吸力錨傾斜度的傾角儀、用于測量吸カ錨方位角的電羅經(jīng)、用于測量吸力錨錨筒內(nèi)壓カ的筒內(nèi)壓カ傳感器、用于測量吸力錨錨筒外壓カ的筒外壓カ傳感器，所述傾角儀、電羅經(jīng)、筒內(nèi)壓カ傳感器、筒外壓カ傳感器均通過信號纜與ー計算機相連，所述計算機位于施工船上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的深水中吸力錨的安裝方法，其特征在于，在步驟D之后，繼續(xù)進行以下步驟 E.在吸カ錨沉樁過程中，利用傾角儀實時監(jiān)測吸カ錨的傾斜度、利用筒內(nèi)壓カ傳感器和筒外壓カ傳感器實時監(jiān)測吸力錨的入泥深度、利用電羅經(jīng)實時監(jiān)測吸カ錨的方位角，將傾斜度、入泥深度和方位角信息傳輸?shù)接嬎銠C內(nèi)，計算機根據(jù)這些信息判斷吸カ錨沉樁是否符合設(shè)計要求，符合要求轉(zhuǎn)到步驟F，不符合設(shè)計要求轉(zhuǎn)到步驟G ； F.將錨鏈的另一端從浮筒上解下來連接到海上固定建筑物上； G.吸力錨起樁第一三通換向閥的第一閥口和第二閥ロ連通，第三閥ロ關(guān)閉，第二三通換向閥的第一閥口和第二閥ロ連通，第三閥ロ關(guān)閉，同時高壓水泵或高壓空氣壓縮機通過高壓管向噴射泵的第一入口注入高壓水或高壓氣，使得海水從第一三通換向閥的第二閥ロ進入，依次經(jīng)第一三通換向閥的第一閥ロ、噴射泵的第二入口、噴射泵的出口、第二三通換向閥的第二閥ロ、第二三通換向閥的第一閥ロ、三通接頭的第三接ロ、三通接頭的第二接ロ，然后從泵接ロ進入吸力錨錨筒內(nèi)，使得吸力錨錨筒頂出泥面，然后回到步驟D。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任意一項所述的深水中吸力錨的安裝方法，其特征在于，在步驟A中，所述安裝設(shè)備安裝在撬內(nèi)，所述三通接頭的第二接ロ穿過撬底面后和泵接ロ連通，所述撬通過第一支腿支撐在吸力錨錨筒上，步驟B中，是將撬連同吸カ錨一起吊裝到水中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的深水中吸力錨的安裝方法，其特征在于，步驟A中，所述高壓管的另一端與高壓水泵或高壓空氣壓縮機相連，所述高壓水泵或高壓空氣壓縮機位于施エ船上，所述高壓水泵向高壓管內(nèi)輸送高壓水，所述高壓空氣壓縮機向高壓管內(nèi)輸送高壓 空氣。
全文摘要
本發(fā)明提供一種深水中吸力錨的安裝設(shè)備及安裝方法，所述吸力錨錨筒上設(shè)有泵接口，所述吸力錨的安裝設(shè)備包括噴射泵、高壓管、第一三通換向閥、第二三通換向閥和三通接頭，噴射泵相當于一段管路，無運動元件，動力來源于高壓空氣或高壓水，只需要從水面的施工船通過高壓管向水下的噴射泵注高壓水或高壓氣，徹底解決了在深水吸力錨施工中水下動力設(shè)備(潛水電機或液壓馬達)對水深的限制，使深水中吸力錨安裝能夠順利地進行，施工風險小，安全可靠性高，而且該安裝設(shè)備能夠重復使用，節(jié)省了費用。
文檔編號B63B21/27GK102837804SQ20121031697
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者劉愛永, 范會渠, 張維磋, 唐 謙 申請人:上海利策科技股份有限公司