一种混合式海洋隔水管张紧器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种海洋隔水管张紧器装置，其特征在于：它包含主动式张紧器装置，被动式张紧器装置，平台甲板与张力环；主动式张紧器装置包括倾角调整装置和载荷控制装置；倾角调节装置测定海况设定控制策略，通过伺服电动机驱动滑块移动，调整主动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸的倾角，达到设定角度时，由于丝杠螺纹升角较小，滑块自锁，实现了张紧器倾角的调整；载荷控制装置中，液压压力传感器将压力值信号传输至控制单元，控制单元根据相应控制策略调控三位四通电磁换向阀的方向与单向变量液压泵的流量以此改变主动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸所产生的张力大小，该压力变化反馈至液压压力传感器中从而实现对张力的闭环控制。

A hybrid marine riser tensioner

The invention relates to an offshore riser tensioner device, which is characterized in that: it includes an active tensioner device, a passive tensioner device, a platform deck and a tension ring; the active tensioner device includes an angle adjusting device and a load control device; the angle adjusting device measures the sea state, sets a control strategy, drives the slider to move through a servo motor, and adjusts the active tension When the angle of inclination of the double acting single piston hydraulic cylinder in the device reaches the set angle, the angle of inclination of the tensioner is adjusted due to the small angle of the screw thread and the self-locking of the slider; in the load control device, the hydraulic pressure sensor transmits the pressure value signal to the control unit, and the control unit regulates the direction of the three position four-way electromagnetic directional valve and the one-way variable hydraulic pump according to the corresponding control strategy In this way, the tension produced by the double acting single piston hydraulic cylinder in the active tensioner device is changed, and the pressure change is fed back to the hydraulic pressure sensor to realize the closed-loop control of the tension.

【技术实现步骤摘要】
一种混合式海洋隔水管张紧器装置
本专利技术涉及一种海洋隔水管张紧器装置，尤其是一种用于海洋油气钻井领域的混合式隔水管张紧器装置。
技术介绍
海洋钻井作业时，需要张紧器装置在隔水管系统顶端提供足以支撑隔水管柱与工作钻井液的张力，同时保证在钻井平台进行升沉、横荡等运动的条件下，施加在隔水管系统顶端的张力基本保持不变。由于海洋环境复杂多变，传统被动式海洋隔水管张紧器装置的张力调节较慢，且调节幅度有限，在极端海况下大大增加了隔水管系统的失效概率，影响海上钻井作业安全。为了解决这一问题，在传统被动式海洋隔水管张紧器装置的基础上，进一步设计混合式海洋隔水管张紧器装置，实现海洋钻井作业中隔水管系统顶端张力的快速与主动调节，保障隔水管系统作业安全。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够进行主动调节张力大小及方向，且调节快速、可靠性高、便于维护的混合式海洋隔水管张紧器装置。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种混合式海洋隔水管张紧器装置，其特征在于：它包含主动式张紧器装置，被动式张紧器装置，平台甲板与张力环。所述主动式张紧器装置包含倾角调整装置和载荷控制装置，所述倾角调整装置包含轴承座，三角形凹槽导轨，丝杠，滑块，联轴器，伺服电动机；所述载荷控制装置包含双作用单活塞液压缸，液压压力传感器，控制单元，三位四通电磁换向阀，单向变量液压泵，油箱，和液压管线。所述被动式张紧器装置包含低压氮气瓶，液压管线，双作用单活塞液压缸，回弹控制阀，高压油/气蓄能器和工作空气瓶；所述低压氮气瓶通过所述液压管线与所述双作用单活塞液压缸中无杆腔相连；所述回弹控制阀安装在所述双作用单活塞液压缸与所述高压油/气蓄能器之间的所述液压管线回路上；所述工作空气瓶通过所述液压管线与所述高压油/气蓄能器相连。所述平台甲板上周向分布若干母型铰接接头，所述被动式张紧器装置中所述双作用单活塞液压缸上端设置公型铰接接头，所述公型铰接接头与所述母型铰接接头通过螺栓连接相配合。所述三角形凹槽导轨上设置若干螺栓孔，所述三角形凹槽导轨与所述平台甲板通过螺栓连接相配合；所述伺服电动机底座上设置若干螺栓孔，所述伺服电动机与所述平台甲板通过螺栓连接相配合；所述轴承座与所述平台甲板通过螺栓连接相配合；所述张力环沿周向设置若干母型铰接接头，所述载荷控制装置中与所述被动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸的活塞杆下端均设置公型铰接接头，所述公型铰接接头与所述母型铰接接头通过螺栓连接相配合。所述滑块的上端设置三角形凸台，所述三角形凸台与所述三角形凹槽导轨滑动配合，所述滑块下端设置母型铰接接头，所述载荷控制装置中所述双作用单活塞液压缸上端设置公型铰接接头，所述公型铰接接头与所述母型铰接接头通过螺栓连接相配合；所述丝杠穿过所述滑块并与其相配合，所述丝杠两端分别使用所述轴承座支撑，所述丝杠的一端通过所述联轴器与所述伺服电动机相连接。所述载荷控制装置中所述双作用单活塞液压缸有杆腔与无杆腔通过所述载荷控制装置中所述液压管线分别与所述三位四通电磁换向阀同侧不同端口相连接；所述单向变量液压泵一端通过所述载荷控制装置中所述液压管线与所述三位四通电磁换向阀端口相连接，一端与所述油箱相连接；所述三位四通电磁换向阀一端口通过所述载荷控制装置中所述液压管线与所述油箱相连接。所述液压压力传感器信号输入端与所述液压管线相连接，所述液压压力传感器信号输出端与所述控制单元信号输入端相连接，所述控制单元两信号输出端分别与所述单向变量液压泵及所述三位四通电磁换向阀相连接。所述被动式张紧器装置与所述主动式张紧器装置数量均为偶数，分别呈对称分布。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术的混合式海洋隔水管张紧器装置为主动式张紧器装置与被动式张紧器装置相结合，通过主动式张紧器装置中载荷控制装置实时调节由于恶劣海况所产生的张力改变，实现对张力调节的闭环控制。2、本专利技术中主动式张紧器装置与被动式张紧器装置共同调节，实现了调节过程的快速性同时也保证了调节的可靠性与稳定性。3、本专利技术中倾角调整装置能够根据海况及时调节张紧器倾角，从而改变张力水平分力，对限制极端海况下隔水管横向位移起到了积极作用。本专利技术结构简单，调节快速，可靠性高，可广泛用于各种海洋油气钻井作业中。附图说明图1为本专利技术的装配图。图2为本专利技术的倾角调整装置示意图。图3为本专利技术的载荷控制装置示意图。图4为本专利技术的被动式张紧器装置工作原理示意图。图5为本专利技术的张力环示意图。图6为本专利技术的平台布置示意图。图7为本专利技术的倾角调整装置中滑块与导轨相配合示意图。图中，1.平台甲板，2.轴承座，3.三角形凹槽导轨，4.丝杠，5.滑块，6.联轴器，7.伺服电动机，8.主动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸，9.液压压力传感器一，10.液压压力传感器二，11.控制单元，12三位四通电磁换向阀，13.单向变量液压泵，14.油箱，15.液压管线一，16.液压管线二，17.液压管线三，18.液压管线四，19.被动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸，20.低压氮气瓶，21.液压管线五，22液压管线六，23液压管线七，24.回弹控制阀，25.高压油/气蓄能器，26.工作空气瓶，27.张力环。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。如图1、图2所示，本专利技术平台甲板1与三角形凹槽导轨3及轴承座2采用螺栓连接方式，滑块5下设置的母型铰接接头与主动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸8上设置的公型铰接接头配合连接，平台甲板1上设置的母型铰接接头与被动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸19上设置的公型铰接接头配合连接。如图1和5所示，主动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸8活塞杆底端设置的公型铰接接头与被动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸19活塞杆底端设置的公型铰接接头分别与张力环27上设置的母型铰接接头相配合，实现主动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸8与被动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸19与张力环27的连接。如图2、图7所示，丝杠4穿过滑块5并与其相配合，滑块5上端设置的三角形凸台与三角形凹槽导轨3滑动配合，当主动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸8产生轴向载荷向上传递时，三角形凹槽导轨3承受轴向载荷，减小对丝杠4产生的竖直方向作用力，保证丝杠4的正常工作。滑块5的下端设置母型铰接接头，与主动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸8上端的公型铰接接头配合连接，丝杠4两端分别利用轴承座2支撑，丝杠4的一端通过联轴器6与伺服电动机7相连接。通过测定海况设定控制策略，伺服电动机7驱动滑块5移动，调整主动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸8的倾角，达到设定角度时，由于丝杠4螺纹升角较小，从而实现滑块5的自锁。如图6所示，主动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸8与被动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸19沿周向每间隔45°交叉分布于平台甲板1下，数量均为4，且成对称分布。每一主动式张紧器装置之间沿平台甲板周向相互间隔90°，便于调节主动式张紧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合式海洋隔水管张紧器装置，其特征在于：它包含主动式张紧器装置，被动式张紧器装置，平台甲板，张力环。/n所述主动式张紧器装置包含倾角调整装置和载荷控制装置，所述倾角调整装置包含轴承座，三角形凹槽导轨，丝杠，滑块，联轴器，伺服电动机；所述载荷控制装置包含双作用单活塞液压缸，液压压力传感器，控制单元，三位四通电磁换向阀，单向变量液压泵，油箱，和液压管线。/n所述被动式张紧器装置包含低压氮气瓶，液压管线，双作用单活塞液压缸，回弹控制阀，高压油/气蓄能器和工作空气瓶；所述低压氮气瓶通过所述液压管线与所述双作用单活塞液压缸中无杆腔相连；所述回弹控制阀安装在所述双作用单活塞液压缸与所述高压油/气蓄能器之间的所述液压管线回路上；所述工作空气瓶通过所述液压管线与所述高压油/气蓄能器相连。/n所述平台甲板上周向分布若干母型铰接接头，所述被动式张紧器装置中所述双作用单活塞液压缸上端设置公型铰接接头，所述公型铰接接头与所述母型铰接接头通过螺栓连接相配合。所述三角形凹槽导轨上设置若干螺栓孔，所述三角形凹槽导轨与所述平台甲板通过螺栓连接相配合；所述伺服电动机底座上设置若干螺栓孔，所述伺服电动机与所述平台甲板通过螺栓连接相配合；所述轴承座与所述平台甲板通过螺栓连接相配合；/n所述张力环沿周向设置若干母型铰接接头，所述载荷控制装置中与所述被动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸的活塞杆下端均设置公型铰接接头，所述公型铰接接头与所述母型铰接接头通过螺栓连接相配合。/n...

【技术特征摘要】
1.一种混合式海洋隔水管张紧器装置，其特征在于：它包含主动式张紧器装置，被动式张紧器装置，平台甲板，张力环。
所述主动式张紧器装置包含倾角调整装置和载荷控制装置，所述倾角调整装置包含轴承座，三角形凹槽导轨，丝杠，滑块，联轴器，伺服电动机；所述载荷控制装置包含双作用单活塞液压缸，液压压力传感器，控制单元，三位四通电磁换向阀，单向变量液压泵，油箱，和液压管线。
所述被动式张紧器装置包含低压氮气瓶，液压管线，双作用单活塞液压缸，回弹控制阀，高压油/气蓄能器和工作空气瓶；所述低压氮气瓶通过所述液压管线与所述双作用单活塞液压缸中无杆腔相连；所述回弹控制阀安装在所述双作用单活塞液压缸与所述高压油/气蓄能器之间的所述液压管线回路上；所述工作空气瓶通过所述液压管线与所述高压油/气蓄能器相连。
所述平台甲板上周向分布若干母型铰接接头，所述被动式张紧器装置中所述双作用单活塞液压缸上端设置公型铰接接头，所述公型铰接接头与所述母型铰接接头通过螺栓连接相配合。所述三角形凹槽导轨上设置若干螺栓孔，所述三角形凹槽导轨与所述平台甲板通过螺栓连接相配合；所述伺服电动机底座上设置若干螺栓孔，所述伺服电动机与所述平台甲板通过螺栓连接相配合；所述轴承座与所述平台甲板通过螺栓连接相配合；
所述张力环沿周向设置若干母型铰接接头，所述载荷控制装置中与所述被动式张紧器装置中双作用单活塞液压缸的活塞杆下端均设置公型铰接接头，所述公型铰接接头与所述母型铰接接头通过螺栓连接相配合。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀全，张琛，刘福来，张慎颜，陈国明，畅元江，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37