海上风电安装平台高压冲喷系统的制作方法

1.本发明涉及一种海上风电安装平台高压冲喷系统。


背景技术：

2.海上起重平台，以其抗风浪能力强、甲板面积大、甲板可变载荷大、装载量大、适应水深范围大、人员居住舱室多等优点，成为超大型起重机的最佳载体。海上起重平台一般具有调遣航行、起重作业、风暴自存等多种工况，其特殊的作业功能需求对平台下沉上浮系统的设计提出了较高的要求。海上起重平台的上浮动作往往包含长期坐底后的破附底作业，即针对平台长期坐底后的附底问题，平台起浮时需要通过冲喷设备以克服平台吸附力，因此平台下沉上浮系统的设计往往包含冲喷系统的设计。
3.如中国专利cn108252286b公开的一种坐底式水上平台及其水上运输安装方法，其公开了坐底式平台需要搬迁移动时，把上部平台内部的压载水箱和四个浮力筒结构的空心圆筒内的压载海水按照起浮移动的设计程序往外排放压载海水(等于往外卸压载)，使坐底式平台产生向上浮力。并通过高压水喷射装备从四个浮力筒结构的浮力筒底座梳桩式结构内的管路往海底喷射高压水，使四个浮力筒结构的浮力筒底座梳桩式结构更容易脱离海底基面。通过把上部平台内部的压载水箱和四个浮力筒结构的空心圆筒内的压载海水按照起浮移动的设计程序往外排放压载海水,达到坐底式平台完全起浮为止。
4.传统的高压水喷射装备，通常是一个一个喷嘴均匀布置在底部的，由于平台下浮体底部面积较大，因此需要在船底布置很多喷嘴以供冲喷系统冲喷用，这样就需要在船底板上开很多安装喷嘴的喷冲孔，导致坞内工程量较大，船舶坞期较长。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是：提供一种海上风电安装平台高压冲喷系统。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：海上风电安装平台高压冲喷系统，包括依次连接的供气系统、冲喷管路系统、冲喷结构；供气系统包括互为备用的为并列设置的启动空气瓶一、启动空气瓶二、冲喷空气瓶、为冲喷空气瓶供气的启动空压机一、启动空压机二，启动空气瓶一通过两条设置减压阀一的管道减压后分别连接主机一、主机二以提供仪表空气，启动空气瓶一的存储空气满足主机一、主机二的全部仪表启动6次需要的空气量；启动空气瓶二通过两条设置减压阀二的管道减压后分别连接到主机三、主机四以提供仪表空气，启动空气瓶二的存储空气满足主机三、主机四的全部仪表启动6次需要的空气量；
7.启动空气瓶一、启动空气瓶二都设置有一个控制打开启动空压机一或启动空压机二的低压触发压力开关以及一个控制停止启动空压机一或启动空压机二的高压触发压力开关；
8.冲喷管路系统包括冲喷管路、压缩空气喷冲环管和海水喷冲环管；冲喷空气瓶的出口通过一路管道通过减压阀三后连接至冲喷管路；冲喷管路与设置在平台下浮体壳底的
压缩空气喷冲环管相连通；与压缩空气喷冲环管并列设置的海水喷冲环管通过管道与两个互为备用的为整个高压冲喷系统提供喷冲海水的冲喷水泵一、冲喷水泵二分别连接，冲喷水泵一、冲喷水泵二都设置有一个连到风电安装平台中控的压力传感器pt以及一个压力表pi；
9.压缩空气喷冲环管、海水喷冲环管分别与设置于平台底部各个区域的若干冲喷总管通过设置电磁阀的管道连接，电磁阀用于自动控制压缩空气喷冲环管、海水喷冲环管与冲喷总管的通断；每一冲喷总管上都设置有一个连到风电安装平台中控的压力传感器pt；
10.冲喷结构包括喷冲管和半管，每个冲喷总管连接若干个喷冲管，每个喷冲管连通一个焊接于船底壳外侧上的半管，半管两端设置端板，船底壳与半管之间形成喷冲腔，半管管壁上均匀设置有若干用于压缩空气和消防水喷冲的冲喷孔。
11.作为一种优选的方案，所述冲喷空气瓶的出口通过另一路管道通过减压阀四后连接至风电安装平台上的用气设备上。
12.作为一种优选的方案，所述冲喷空气瓶上设有连到风电安装平台中控的压力传感器pt以实现对冲喷空气瓶进行低压/高压报警。
13.作为一种优选的方案，所述冲喷空气瓶出口与启动空气瓶一、启动空气瓶二出口之间设有连通管路。
14.作为一种优选的方案，所述启动空气瓶一、启动空气瓶二都设置有一个连到风电安装平台中控的压力传感器pt以及一个压力表pi。
15.本发明的有益效果是：
16.1、本高压冲喷系统，采用半管加喷冲孔的形式取代了传统的喷嘴结构，大大减少了船底板的开孔的数量，从而减少了坞内工程量，缩短坞期，克服了传统的高压水喷射装备，通常是一个一个喷嘴均匀布置在底部的，由于平台下浮体底部面积较大，因此需要在船底布置很多喷嘴以供冲喷系统冲喷用，这样就需要在船底板上开很多安装喷嘴的喷冲孔，使船底板加工制造难度大，导致坞内工程量较大，船舶坞期较长的缺点，同时存在对船体破坏较多的缺点。
17.2、由于每台空压机可以给2台启动空气瓶供气，启动空压机一和启动空压机二出口设有连通管路，2台启动空压机互为备用，实现1台空压机坏了，通过另外1台空压机给启动空气瓶供气；冲喷空气瓶与启动空气瓶一、启动空气瓶二出口设有连通管路，应急情况下冲喷空气瓶可与启动空气瓶一、启动空气瓶二互为备用；冲喷水泵一、冲喷水泵二出口设有连通管路，应急情况下冲喷水泵一、冲喷水泵二互为备用。
18.3、由于船底壳与半管之间形成喷冲腔，半管管壁上均匀设置有若干用于压缩空气和消防水喷冲的冲喷孔，可以更好驱除吸附的淤泥，破除淤泥的吸附力，提高喷冲效果。
19.4、半管上冲喷孔的喷水方向朝向八边环形结构的内侧和外侧，将海底淤泥排至八边环形结构的内侧和外侧，可以更好驱除吸附的淤泥，消除吸附力。
20.5、设置压缩空气喷冲环管和海水喷冲环管两个主回路，可分别单独控制各个喷冲区域的喷冲总管使用海水或压缩空气进行喷冲，灵活性好，同时可提高喷冲效果，降低喷冲成本。
附图说明
21.图1为本发明实施例中海上风电安装平台高压冲喷系统管道布置图。
22.图2为本发明实施例中海上风电安装平台高压冲喷系统下浮体底部管道布置图。
23.图3为图2的的a向局部放大图。
24.图4为本发明实施例中高压冲喷系统喷冲管和半管结构示意图。
25.图5为图4的另一角度示意图。
26.图6为本发明实施例中高压冲喷系统喷冲管和半管又一结构示意图。
27.附图中
28.1、供气系统
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2、冲喷管路系统 3、冲喷结构
29.101、启动空压机一
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102、启动空压机二 201、启动空气瓶一
30.202、启动空气瓶二
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203、减压阀一
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204、减压阀二
31.205、减压阀三
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206、减压阀四
32.301、主机一
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302、主机二
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303、主机三
33.304、主机四
34.401、冲喷空气瓶 402、冲喷管路 403、压缩空气喷冲环管
35.500、海水喷冲环管
36.501、冲喷水泵一
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502、冲喷水泵二 503、冲喷总管
37.504、冲喷孔
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505、喷冲管
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506、半管
具体实施方式
38.下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
39.如图1-6所示，海上风电安装平台高压冲喷系统，包括依次连接的供气系统1、冲喷管路系统2、冲喷结构3。
40.供气系统1包括互为备用的为并列设置的启动空气瓶一201、启动空气瓶二202、冲喷空气瓶401、供气的启动空压机一101、启动空压机二102；启动空气瓶一201、启动空气瓶二202、冲喷空气瓶401都设置有一个控制打开启动空压机一101或启动空压机二102的低压触发压力开关以及一个控制停止启动空压机一101或启动空压机二102的高压触发压力开关；
41.启动空气瓶一201、启动空气瓶二202都设置有一个连到风电安装平台中控的压力传感器pt以及一个压力表pi；压力传感器pt连到中控，实现对启动空气瓶进行低压/高压报警，从而监测启动空气瓶内部压力，达到保护和预警作用。
42.冲喷管路系统2包括冲喷管路402、压缩空气喷冲环管403和海水喷冲环管500。冲喷空气瓶401的出口通过一路管道通过减压阀三205后连接至冲喷管路系统2的冲喷管路402；冲喷管路402与设置在平台下浮体壳底的压缩空气喷冲环管403相连通；与压缩空气喷冲环管403并列设置的海水喷冲环管500通过管道与两个互为备用的为整个高压冲喷系统提供喷冲海水的冲喷水泵一501、冲喷水泵二502分别连接，冲喷水泵一501、冲喷水泵二502都设置有一个连到风电安装平台中控的压力传感器pt以及一个压力表pi；压力传感器pt连到中控，实现对海水喷冲环管500进行低压/高压报警，从而监测海水喷冲环管500内部压力，达到保护和预警作用。压缩空气喷冲环管403与海水喷冲环管500分别与设置于平台底
部各个区域的若干冲喷总管503连接，压缩空气喷冲环管403、海水喷冲环管500分别与冲喷总管503通过电磁阀连接，电磁阀用于自动控制压缩空气喷冲环管403、海水喷冲环管500与冲喷总管503的通断；每一冲喷总管503上都设置有一个连到风电安装平台中控的压力传感器pt，压力传感器pt连到中控，实现对冲喷总管503进行低压/高压报警，从而监测冲喷总管503内部压力，达到保护和预警作用。
43.冲喷结构3包括喷冲管505和半管506，每个冲喷总管503连接若干个喷冲管505，每个喷冲管505连通一个焊接于船底壳外侧上的半管506，半管506两端设置端板，船底壳与半管506之间形成喷冲腔，半管506管壁上均匀设置有若干用于压缩空气和消防水喷冲的冲喷孔504。
44.传统的高压水喷射装备，通常是一个一个喷嘴均匀布置在底部的，由于平台下浮体底部面积较大，因此需要在船底布置很多喷嘴以供冲喷系统冲喷用，这样就需要在船底板上开很多安装喷嘴的喷冲孔，使船底板加工制造难度大，导致坞内工程量较大，船舶坞期较长的缺点，同时存在对船体破坏较多的缺点。本发明实施例中，将喷嘴替换为半管加喷冲孔的形式，大大减少了船底板的开孔的数量，大大减少了坞内工程量，缩短坞期，同时也减少了对船体的破坏。半管506上冲喷孔的喷水方向朝向八边环形结构的内侧和外侧，将海底淤泥排至八边环形结构的内侧和外侧，可以更好驱除吸附的淤泥，消除吸附力。
45.冲喷空气瓶401上设有连到风电安装平台中控的压力传感器pt以实现对冲喷空气瓶401进行低压/高压报警。冲喷空气瓶401出口与启动空气瓶一201、启动空气瓶二202出口之间设有连通管路。应急情况下冲喷空气瓶401可与启动空气瓶一201、启动空气瓶二202互为备用。
46.高压冲喷系统的工作方法：
47.工作模式一：
48.步骤1：系统启动初始化
49.确认冲喷空气瓶401中压缩空气气压是否满足冲喷要求(30bar)，若满足，则执行步骤2，若不满足，则通过低压触发压力开关或者高压触发压力开关自动控制打开或者停止启动空压机一101或启动空压机二102往冲喷空气瓶401中充气，直至冲喷空气瓶401内压缩空气气压满足冲喷要求(30bar)执行步骤2；
50.步骤2：启动海水冲喷
51.打开冲喷水泵一501(冲喷水泵二502)连接管路上的阀门，冲喷水泵二502(冲喷水泵一501)连接管路上的阀门保持关闭状态，为海水喷冲环管500提供高压冲喷海水，打开各个冲喷总管503上与海水喷冲环管500连接的电磁阀，高压冲喷海水经过各个冲喷总管503到达各个喷冲管505连接的半管506进行海水冲喷；
52.步骤3：切换至压缩空气冲喷
53.当设置于各个冲喷总管503上的压力传感器pt监测到对应冲喷总管503中的压力值超过预先设定的压力值2bar时，说明此冲喷区域发生堵塞或者海水无法实现冲喷，则切断对应冲喷区域中冲喷总管503上与海水喷冲环管500连接的电磁阀，打开此喷冲区域中喷总管503上与压缩空气喷冲环管403连接的电磁阀，启动冲喷空气瓶401，将此区域中冲喷总管503切换为压缩空气冲喷环管403提供压缩空气进行冲喷，其他区域的电磁阀保持原有状态，冲喷总管503仍然采用海水冲喷；
54.此处设计用于应对部分冲喷区域使用海水无法实现冲喷的情况，发生此情况时切换为冲喷效果较好的压缩空气冲喷，灵活性好，同时可以实现监测冲喷总管503内部压力，达到保护和预警作用；
55.步骤4：切换至海水冲喷
56.切换为压缩空气冲喷的区域冲喷时间经过20min或者当此区域的冲喷总管503上的压力传感器pt监测到此冲喷总管503中的空气压力低于起始值2bar时，关闭冲喷空气瓶401，打开对应冲喷区域中冲喷总管503上与海水喷冲环管500连接的电磁阀，同时切断此喷冲区域中喷总管503上与压缩空气喷冲环管403连接的电磁阀，切换至海水冲喷管路，使用海水冲喷；
57.步骤5：停止冲喷
58.当所有冲喷总管503上的压力传感器pt监测到对应区域中冲喷总管503中压力都低于起始值3bar时，关闭冲喷水泵一501(冲喷水泵二502)，同时关闭冲喷水泵一501(冲喷水泵二502)所在管路的上的阀门，关闭冲喷管路系统2中的所有电磁阀，执行平台上浮动作。
59.工作模式一主要采用海水进行冲喷，海水可以就地取材，大大降低了冲喷成本，且使用方便，但相较于压缩空气冲喷，海水冲喷效果较差，冲喷效率较低，适用于低成本、对操作时间没有要求的情况。
60.工作模式二：
61.步骤1：系统启动初始化
62.确认冲喷空气瓶401中压缩空气气压是否满足冲喷要求(30bar)，若满足，则执行步骤2，若不满足，则通过低压触发压力开关或者高压触发压力开关自动控制打开或者停止启动空压机一101或启动空压机二102往冲喷空气瓶401中充气，直至冲喷空气瓶401内压缩空气气压满足冲喷要求(30bar)执行步骤2；
63.步骤2：启动海水冲喷
64.打开冲喷水泵一501(冲喷水泵二502)连接管路上的阀门，冲喷水泵二502(冲喷水泵一501)连接管路上的阀门保持关闭状态，为海水喷冲环管500提供高压冲喷海水，打开各个冲喷总管503上与海水喷冲环管500连接的电磁阀，高压冲喷海水经过各个冲喷总管503到达各个喷冲管505连接的半管506进行海水冲喷；
65.持续冲喷1h，执行步骤4；如果进行海水冲喷过程中(1h时间内)，设置于冲喷总管503上的压力传感器pt监测到对应冲喷区域的冲喷总管503中的压力值超过预先设定的压力值2bar时，说明此冲喷区域发生堵塞或者海水无法实现冲喷，执行步骤3；
66.步骤3：局部切换至压缩空气冲喷
67.切断对应冲喷区域中冲喷总管503上与海水喷冲环管500连接的电磁阀，打开此喷冲区域中喷总管503上与压缩空气喷冲环管403连接的电磁阀，启动冲喷空气瓶401，将此区域中冲喷总管503切换为压缩空气冲喷环管403提供压缩空气进行冲喷，其他区域的电磁阀保持原有状态，冲喷总管503仍然采用海水冲喷；
68.当压力传感器pt监测到对应冲喷区域的冲喷总管503中的压力值低于预先设定的压力值时2bar，关闭冲喷空气瓶401，打开对应冲喷区域中冲喷总管503上与海水喷冲环管500连接的电磁阀，同时切断此喷冲区域中喷总管503上与压缩空气喷冲环管403连接的电
磁阀，切换至海水冲喷管路，继续使用海水冲喷，直至满足冲喷时间达到1h；
69.步骤4：启动压缩空气冲喷
70.关闭冲喷水泵一501(冲喷水泵二502)，同时关闭冲喷水泵一501(冲喷水泵二502)连接管路上对应的阀门，切断所有冲喷总管503上与海水喷冲环管500连接的电磁阀，打开冲喷总管503上与压缩空气喷冲环管403连接的电磁阀，启动冲喷空气瓶401，将所有冲喷总管503切换为压缩空气冲喷环管403提供压缩空气进行冲喷；
71.步骤5：停止冲喷
72.当所有冲喷总管503上的压力传感器pt监测到对应区域冲喷总管503压力都低于起始值2bar时，关闭冲喷空气瓶401，同时关闭冲喷管路402上的阀门，关闭冲喷管路系统2中的所有电磁阀，执行平台上浮动作。
73.工作模式二先采用海水进行初步冲喷，后切换压缩空气冲喷管路使用压缩空气进行冲喷，相比于海水冲喷，压缩空气具有膨胀效应，压缩空气在冲喷过程中所产生的量能比较大，使用压缩空气进行冲喷可以在短时间内产生较好的冲喷效果、冲喷效率高，但压缩空气成本较高，因此模式二适用于对操作时间有要求，适用于快速上浮、快速冲喷的情况。
74.上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种海上风电安装平台高压冲喷系统，包括依次连接的供气系统、冲喷管路系统、冲喷结构；其特征在于：所述供气系统包括互为备用的为并列设置的启动空气瓶一、启动空气瓶二、冲喷空气瓶、为冲喷空气瓶供气的启动空压机一、启动空压机二，启动空气瓶一通过两条设置减压阀一的管道减压后分别连接主机一、主机二以提供仪表空气，启动空气瓶一的存储空气满足主机一、主机二的全部仪表启动6次需要的空气量；启动空气瓶二通过两条设置减压阀二的管道减压后分别连接到主机三、主机四以提供仪表空气，启动空气瓶二的存储空气满足主机三、主机四的全部仪表启动6次需要的空气量；启动空气瓶一、启动空气瓶二都设置有一个控制打开启动空压机一或启动空压机二的低压触发压力开关以及一个控制停止启动空压机一或启动空压机二的高压触发压力开关；所述冲喷管路系统包括冲喷管路、压缩空气喷冲环管和海水喷冲环管；冲喷空气瓶的出口通过一路管道通过减压阀三后连接至冲喷管路；冲喷管路与设置在平台下浮体壳底的压缩空气喷冲环管相连通；与压缩空气喷冲环管并列设置的海水喷冲环管通过管道与两个互为备用的为整个高压冲喷系统提供喷冲海水的冲喷水泵一、冲喷水泵二分别连接，冲喷水泵一、冲喷水泵二都设置有一个连到风电安装平台中控的压力传感器pt以及一个压力表pi；压缩空气喷冲环管、海水喷冲环管分别与设置于平台底部各个区域的若干冲喷总管通过设置电磁阀的管道连接，电磁阀用于自动控制压缩空气喷冲环管、海水喷冲环管与冲喷总管的通断；每一冲喷总管上都设置有一个连到风电安装平台中控的压力传感器pt；所述冲喷结构包括喷冲管和半管，每个冲喷总管连接若干个喷冲管，每个喷冲管连通一个焊接于船底壳外侧上的半管，半管两端设置端板，船底壳与半管之间形成喷冲腔，半管管壁上均匀设置有若干用于压缩空气和消防水喷冲的冲喷孔。2.如权利要求1所述的一种海上风电安装平台高压冲喷系统，其特征在于：所述冲喷空气瓶的出口通过另一路管道通过减压阀四后连接至风电安装平台上的用气设备上。3.如权利要求2所述的一种海上风电安装平台高压冲喷系统，其特征在于：所述冲喷空气瓶上设有连到风电安装平台中控的压力传感器pt以实现对冲喷空气瓶进行低压/高压报警。4.如权利要求3所述的一种海上风电安装平台高压冲喷系统，其特征在于：所述冲喷空气瓶出口与启动空气瓶一、启动空气瓶二出口之间设有连通管路。5.如权利要求4所述的一种海上风电安装平台高压冲喷系统，其特征在于：所述启动空气瓶一、启动空气瓶二都设置有一个连到风电安装平台中控的压力传感器pt以及一个压力表pi。

技术总结
本发明公开了一种海上风电安装平台高压冲喷系统，包括依次连接的供气系统、冲喷管路系统、冲喷结构；供气系统包括互为备用的为并列设置的启动空气瓶一、启动空气瓶二、为冲喷空气瓶供气的启动空压机一、启动空压机二，冲喷空气瓶的出口通过一路管道通过减压阀三后连接至冲喷管路；冲喷管路与设置在平台下浮体壳底的喷冲环管相连通；喷冲环管通过管道与两个互为备用的为整个高压冲喷系统提供喷冲海水的冲喷水泵一、冲喷水泵二分别连接，喷冲环管与设置于平台底部各个区域的若干喷冲总管连接，每个喷冲总管连接冲喷结构。每个喷冲总管连接冲喷结构。每个喷冲总管连接冲喷结构。


技术研发人员：崔亚昆 奚乾蛟 余国斌 孙笑天 尚勇志 袁斌霞 许振宝 郑永 薛海波 章庆生 李晓龙
受保护的技术使用者：上海雄程海洋工程股份有限公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/5/9