一种海底管道回收工具控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种海底管道回收工具控制系统，包括芯轴、球笼驱动模块和控制模块，芯轴一端的内部设有开口的容纳腔，容纳腔内设有液压储能系统；球笼运动模块包括球笼以及带动球笼运动的驱动组件，驱动组件与球笼连接并套设于芯轴的一端；控制模块套设于芯轴上并扣设于驱动组件上，芯轴上设有分别连通容纳腔和控制模块的第一控制油路，以通过外界输油或回油对球笼的运动进行液压控制。本发明专利技术还公开了一种海底管道回收工具控制系统的控制方法。本发明专利技术的控制系统及控制方法针对海底管道回收工具作业对球笼的动作进行简单有效的控制，其水下控制操作简单，大大降低了回收过程中的危险性，提高了海底管道的回收效率和海上施工效率。

A control system and control method for the recovery tool of submarine pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种海底管道回收工具控制系统及其控制方法
本专利技术涉及海底管道回收工程领域，具体而言，特别涉及一种海底管道回收工具控制系统及其控制方法。
技术介绍
当海底管道发生屈曲或在外力作用下发生损伤时，需要对其进行回收，管道回收工具因其安全、高效、使用便捷，越来越多地在世界范围内得到应用。管道回收工具采用内胀钢球自锁紧式结构，该装置设置有圆周均布斜锥槽的芯轴，其外部套装钢球固定球笼，球笼加工有圆周均布的固定孔，钢球限制在球笼的固定孔内，驱动球笼能够使钢球沿芯轴上的斜锥槽向上运动同时向芯轴外胀出，通过挤压海底管道内壁来提供足够的回收张力。海底管道回收工具控制系统分内控和外控模式。分外控模式需要船舶提供液压动力，液压管线随回收工具一起进入水下，在甲板上进行操作，当海底管道回收时，管道回收工具通过船尾托管架时，管线存在与托管架滚轮摩擦问题，存在安全隐患；内控模式将机械和液压控制集成在海底管道回收工具上，虽然解决了外接管线问题，但管道回收工具在水下作业时，需要将热插阀插入海底管道回收工具控制孔内，操作难度大，且存在海水进入控制系统的危险。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。有鉴于此，本专利技术需要提供一种通过对球笼进行简单有效的控制，简化水下控制操作，大大降低回收过程中的危险性，提高海底管道的回收效率和海上施工效率的海底管道回收工具控制系统及其控制方法。本专利技术提供一种海底管道回收工具控制系统，包括：芯轴、球笼驱动模块和控制模块，所述芯轴一端的内部设有开口的容纳腔，所述容纳腔内设有液压储能系统；所述球笼运动模块包括球笼以及带动所述球笼运动的驱动组件，所述驱动组件与所述球笼连接并套设于所述芯轴的一端；所述控制模块套设于所述芯轴上并扣设于所述驱动组件上，所述芯轴上设有分别连通所述容纳腔和所述控制模块的第一控制油路，以通过外界输油或回油对所述球笼的运动进行液压控制。根据本专利技术的一种海底管道回收工具控制系统，所述液压储能系统包括液压活塞和液压端盖，所述液压活塞容置于所述容纳腔内并将所述容纳腔分割为液压容腔和气压容腔，所述第一控制油路与所述液压容腔连通，所述液压端盖用于封闭所述开口，所述液压端盖上设有连通所述气压容腔和外界的充气阀。根据本专利技术的一种海底管道回收工具控制系统，所述控制模块包括壳体、设在所述壳体上的具有两位三通功能的工作转阀和应急转阀、控制端盖以及第二控制油路，所述控制端盖套设并与所述芯轴卡接，所述壳体套设于所述芯轴上并与所述控制端盖连接，且所述控制端盖、所述壳体和所述芯轴三者之间形成有运动空腔，通过内部转阀换向切换内部的第二控制油路，完成对所述驱使组件和所述球笼运动的控制。根据本专利技术的一种海底管道回收工具控制系统，所述驱动组件包括环形活塞、与所述环形活塞连接的环形活塞杆，所述环形活塞杆的一端与所述球笼连接，所述环形活塞容置于所述运动空腔内并将所述运动空腔分割成有杆腔室和无杆腔室，以通过所述环形活塞的运动为所述球笼提供预定的推拉力，并对所述球笼的运动方向进行控制，所述环形活塞上设有第一密封件，所述环形活塞杆与所述壳体之间设有第二密封件。根据本专利技术的一种海底管道回收工具控制系统，所述第二控制油路包括设在控制端盖上的环形油道、油路一和油路二、以及设在所述壳体上的油路三、油路四和油路五，所述环形油道与所述第一控制油路连通，所述油路一的两端分别与所述环形油道和所述工作转阀连通，所述油路二的两端分别与所述环形油道和所述应急转阀连通，所述油路三的两端分别与所述工作转阀和所述无杆腔室连通，所述油路四的两端分别与所述工作转阀和所述有杆腔室连通，所述油路五的两端分别与所述应急转阀和所述无杆腔室连通。根据本专利技术的一种海底管道回收工具控制系统，所述第一密封件包括设在所述环形活塞上的多个活塞密封和多个活塞支撑环。根据本专利技术的一种海底管道回收工具控制系统，所述第二密封件包括设在所述环形活塞杆与所述壳体之间的活塞杆密封、活塞杆支撑环和防尘密封。根据本专利技术的一种海底管道回收工具控制系统，所述芯轴上设有位于所述液压端盖外侧的阻水球回收模块。根据本专利技术的一种海底管道回收工具控制系统，所述芯轴靠近所述控制模块的一端设有平衡吊臂。本专利技术还提供一种海底管道回收工具控制系统的控制方法，包括以下步骤：S1、将工作转阀、应急转阀旋转开关至初始位置，通过充气阀向气压容腔内冲入所需初始压力的氮气；S2、控制模块中的壳体上的进油口、回油口分别外界液压动力源进油和回油，并通过进油口、出油口中的单向阀46向液压容腔内冲入高压油，与此同时，高压油通过壳体内部油路进入有杆腔室，而无杆腔室内的高压油回流至油箱，此时钢球沿芯轴径向缩回，直到液压容腔内达到预定油压后，停止冲入高压油，球笼进行回收动作；S3、海底管道回收工具下水并插入海底管道，水下机器人ROV转动工作转阀至工作位置，控制模块内部油路切换，液压储能系统通过油路一、工作转阀和油路三进入无杆腔室内，在液压能作用下，环形活塞驱动球笼外伸，与此同时，有杆腔室内的高压油通过油路四与进油合流，球笼驱动钢球与海底管道内壁胀紧，并保持既定的胀紧力；S4、工作转阀旋转至初始位置，应急转阀旋转至工作位置，液压储能系统中的高压油通过油路二、应急转阀进入有杆腔室，环形活塞驱动球笼回缩，与此同时，无杆腔室内的高压油通过油路三和回油口流出，此时，球笼驱动钢球与海底管道内壁分离。本专利技术的一种海底管道回收工具控制系统及其控制方法，通过对回收工具中芯轴上的控制模块对驱动组件的运动进行控制，进而简单有效的控制球笼的动作，来控制钢球与海底管道内壁的胀紧或分离，为深水海底管道的回收提供了有利保证，进一步地，上述控制系统集成在海底管道回收工具的内部，无需为回收工具和海底管道之间再提供连接装置、大型动力源的液压脐带缆及脐带缆绞车，而且其动作控制操作可在水下进行简单有效的操控，有效提高了海底管道回收过程中的安全系数，提高了海底管道的回收效率和海上施工效率。附图说明图1是根据本专利技术的一种海底管道回收工具控制系统的结构示意图。图2是根据本专利技术的液压储能系统的剖视图。图3是根据本专利技术的球笼驱动模块的剖视图。图4是根据本专利技术的控制模块的立体图。图5是根据本专利技术的控制模块中工作转阀部分立体结构示意图。图6是根据本专利技术的控制模块中应急转阀部分立体结构示意图。图7是根据本专利技术的控制系统的控制原理图。附图标记：1-芯轴；2-球笼驱动模块；3-控制模块；4-液压储能系统；5-钢珠；6-阻水球回收模块；7-平衡吊臂；11-容纳腔；12-第一控制油路；21-球笼；22-驱动组件；31-壳体；32-工作转阀；33-应急转阀；34-控制端盖；35-第二控制油路；36-轴套；37-进油口；38-回油口；39-卸油口；41-液压活塞；42-液压端盖；43-液压容腔；44-气压容腔；45-充气阀；46-单向阀；221-形活塞；222-环形活塞杆；223-有杆腔室；224-无杆腔室；225本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底管道回收工具控制系统，包括：芯轴、球笼驱动模块和控制模块，其特征在于，所述芯轴一端的内部设有开口的容纳腔，所述容纳腔内设有液压储能系统；所述球笼运动模块包括球笼以及带动所述球笼运动的驱动组件，所述驱动组件与所述球笼连接并套设于所述芯轴的一端；所述控制模块套设于所述芯轴上并扣设于所述驱动组件上，所述芯轴上设有分别连通所述容纳腔和所述控制模块的第一控制油路，以通过外界输油或回油对所述球笼的运动进行液压控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种海底管道回收工具控制系统，包括：芯轴、球笼驱动模块和控制模块，其特征在于，所述芯轴一端的内部设有开口的容纳腔，所述容纳腔内设有液压储能系统；所述球笼运动模块包括球笼以及带动所述球笼运动的驱动组件，所述驱动组件与所述球笼连接并套设于所述芯轴的一端；所述控制模块套设于所述芯轴上并扣设于所述驱动组件上，所述芯轴上设有分别连通所述容纳腔和所述控制模块的第一控制油路，以通过外界输油或回油对所述球笼的运动进行液压控制。


2.根据权利要求1所述的一种海底管道回收工具控制系统，其特征在于，所述液压储能系统包括液压活塞和液压端盖，所述液压活塞容置于所述容纳腔内并将所述容纳腔分割为液压容腔和气压容腔，所述第一控制油路与所述液压容腔连通，所述液压端盖用于封闭所述开口，所述液压端盖上设有连通所述气压容腔和外界的充气阀。


3.根据权利要求1所述的一种海底管道回收工具控制系统，其特征在于，所述控制模块包括壳体、设在所述壳体上的具有两位三通功能的工作转阀和应急转阀、控制端盖以及第二控制油路，所述控制端盖套设并与所述芯轴卡接，所述壳体套设于所述芯轴上并与所述控制端盖连接，且所述控制端盖、所述壳体和所述芯轴三者之间形成有运动空腔，通过内部转阀换向切换内部的第二控制油路，完成对所述驱使组件和所述球笼运动的控制。


4.根据权利要求3所述的一种海底管道回收工具控制系统，其特征在于，所述驱动组件包括环形活塞、与所述环形活塞连接的环形活塞杆，所述环形活塞杆的一端与所述球笼连接，所述环形活塞容置于所述运动空腔内并将所述运动空腔分割成有杆腔室和无杆腔室，以通过所述环形活塞的运动为所述球笼提供预定的推拉力，并对所述球笼的运动方向进行控制，所述环形活塞上设有第一密封件，所述环形活塞杆与所述壳体之间设有第二密封件。


5.根据权利要求4所述的一种海底管道回收工具控制系统，其特征在于，所述第二控制油路包括设在控制端盖上的环形油道、油路一和油路二、以及设在所述壳体上的油路三、油路四和油路五，所述环形油道与所述第一控制油路连通，所述油路一的两端分别与所述环形油道和所述工作转阀连通，所述油路...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞明星，李怀亮，于文太，吴仕鹏，孟祥伟，陈永訢，李建楠，李斌，高嵩，董付庆，陈建长，王福山，马天亮，
申请(专利权)人：海洋石油工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12