刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统技术方案

本发明专利技术公开了一种刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统，包括依次连接的水面采矿船、矿石输送刚性管、矿浆提升泵装置、矿石输送柔性管、海底矿石采集工具，矿石输送刚性管、矿石输送柔性管之间设有矿浆提升泵装置，设置在矿浆提升泵装置和海底矿石采集工具之间的矿石输送柔性管呈“S”形状，水面采矿船与矿浆提升泵装置及海底矿石采集工具之间连接有脐带缆，本发明专利技术通过刚性/柔性管的组合，以适应深海海底矿石开采系统的水深和作业范围需求；经济性好；适应台风规避或者采矿系统再就位等工况的要求；刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统与脐带缆集束附连在一起，避免由于分开布置，可能引起的脐带缆与矿石输送管之间的碰撞或缠绕等问题。

Rigid / flexible pipe combined lifting system for ore transportation

【技术实现步骤摘要】
刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统
本专利技术涉及一种深海采矿系统，特别涉及一种刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统。
技术介绍
深海中蕴藏丰富的品位极高的矿藏资源。但深海矿藏一般分布在水深极深的海域，扬矿系统是深海采矿系统中至为重要的一个子系统。扬矿系统由提升泵以及输送立管组成，其中输送立管可采用刚性管、柔性管或者两者的组合方式。刚性管的强度高，重量大，可以承受较大的荷载。但随着水深的增大，其重量增加很多，对船舶的负载很大，且由于其刚性较大原因，造成对船舶运动和海底洋流引起的变形适应度较差，限制了其在较大水深的海底矿石开采方面的应用。柔性软管的自重较小，对船舶运动要求较低，可适应矿区当地较大的水深并减小对采矿船只的设备要求。但柔性软管的弯曲刚度比较小，易导致柔性立管在海洋环境动荷载激励下，产生较大的变形以及动力响应，既破坏了软管内矿浆的流动，又显著降低软管的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统。本专利技术采用的技术方案是：刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统，其特征在于：包括依次连接的水面采矿船、矿石输送刚性管、矿浆提升泵装置、矿石输送柔性管、海底矿石采集工具，所述矿石输送刚性管、矿石输送柔性管之间设有矿浆提升泵装置，设置在矿浆提升泵装置和海底矿石采集工具之间的矿石输送柔性管呈“S”或其他形状，所述水面采矿船与矿浆提升泵装置及海底矿石采集工具之间连接有脐带缆，脐带缆集束附连于矿石输送刚性管、矿石输送柔性管上。所述矿石输送柔性管上设有浮力材料。所述矿石输送柔性管与海底矿石采集工具之间设置跨接柔性管，此时，矿石输送柔性管底部通过Y型接头连接跨接柔性管与紧急泄放阀，矿石输送柔性管上设有辅助缆，辅助缆底部设有配重块，所述跨接柔性管上设有浮力材料。所述矿石输送柔性管与辅助缆之间可通过卡箍或者绑扎的方式附连在一起。所述矿浆提升泵装置设置在矿石输送刚性管与矿石输送柔性管之间，所述矿浆提升泵装置为多级离心泵、多个离心泵级联、容积泵、圆盘泵中的一种，或是其中一种与控制或旁通阀门组成的泵组装置。所述矿石输送刚性管之间可以通过螺纹、法兰、焊接或者快速接头进行连接，形成一个整体具备矿浆多相流输送的刚性管系统。所述矿石输送刚性管、矿石输送柔性管内均采取高抗磨复合材料内衬层。所述矿石输送刚性管与矿浆提升泵装置之间或矿浆提升泵装置与矿石输送柔性管之间或矿石输送柔性管与海底矿石采集工具之间的一处或两处采用快速连接装置连接。所述脐带缆通过绑扎或卡箍的方式与矿石输送刚性管或矿石输送柔性管集束附连在一起，连接水面采矿船与矿浆提升泵装置、海底采集工具。本专利技术的优点：通过刚性管和柔性管的组合，可以适应深海海底矿石开采系统的水深和作业范围需求；矿浆提升泵装置位于提升系统的中部，对泵驱动装置的要求相对较低，经济性好；辅助缆及配重块的组合可大幅减小软管在海中的变形和动力响应，增加矿石输送可靠性及操作性；海底矿石采集工具和水面采矿船/平台之间保留一定距离，矿石采集工具有一定的开采作业范围和自由度；通过水面采矿船/平台进行安装和回收，实现功能集中，减少采矿系统的复杂性；在刚性管、柔性管和海底矿石采集工具间设置快速连接装置，实现海底与水面采矿船/平台之间的快速连接和解脱，适应台风规避或者采矿系统再就位等工况的要求；刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统与脐带缆集束附连在一起，可以避免由于分开布置，可能引起的脐带缆与矿石输送管之间的碰撞或缠绕等问题。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细叙述。图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术矿石输送柔性管与海底矿石采集工具之间设置跨接柔性管时的结构示意图。其中：100、水面采矿船；101提升安装系统；200、矿石混输提升系统；201、矿石输送刚性管；202、矿浆提升泵装置；203、矿石输送柔性管；204、浮力材料；205、快速连接装置；206、脐带缆；207、辅助缆；208、Y型接头；209、配重块；210、紧急泄放阀；211、跨接柔性管；300、海底矿石采集工具。具体实施方式如图1-2所示，刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统，包括依次连接的水面采矿船100、矿石输送刚性管201、矿浆提升泵装置202、矿石输送柔性管203、海底矿石采集工具300，矿石输送刚性管201、矿石输送柔性管203之间设有矿浆提升泵装置202，设置在矿浆提升泵装置202、海底矿石采集工具300之间的矿石输送柔性管203呈“S”形或其他形状，可以使水面采矿船/平台或矿浆提升泵装置与海底矿石采集工具之间的距离保持在一定允许范围之内，使矿石采集工具受水面采矿船/平台运动的影响小，具有一定的采矿工作范围，同时也使作用在所述海底采集工具上的力在允许的范围之内，避免引起海底采集工具倾覆，水面采矿船100与及海底矿石采集工具300之间连接有脐带缆206，脐带缆206集束附连于矿石输送刚性管201、矿石输送柔性管203上，用于为矿浆提升泵装置202和海底采集工具300提供电力、控制和通讯。矿石输送柔性管203上设有浮力材料204。当矿石输送柔性管203与海底矿石采集工具300之间设置跨接柔性管211时，此时，矿石输送柔性管203底部通过Y型接头208连接跨接柔性管211与紧急泄放阀210，矿石输送柔性管203上设有辅助缆207，辅助缆207底部设有配重块209，跨接柔性管211上设有浮力材料204，紧急泄放阀210用于在紧急情况下打开，排出立管中的矿石颗粒，防止固体颗粒沉积，造成管道堵塞，辅助缆的材料为金属材料、非金属材料或者金属材料与非金属材料混合。矿石输送柔性管203与辅助缆207之间可通过卡箍或者绑扎的方式附连在一起。矿浆提升泵装置202设置在矿石输送刚性管201与矿石输送柔性管203之间，矿浆提升泵装置为多级离心泵、多个离心泵级联、容积泵、圆盘泵中的一种，或是其中一种与控制或旁通阀门组成的泵组装置。矿石输送刚性管201之间可以通过螺纹、法兰、焊接或者快速接头进行连接，形成一个整体具备矿浆多相流输送的刚性管系统。矿石输送刚性管201、矿石输送柔性管203内均采取高抗磨复合材料内衬层，以减少内层磨损，实现更长的服务期限，降低维修更换成本。矿石输送柔性管203采用金属材料柔性管、非金属材料柔性管或者金属材料与非金属材料混合柔性管。矿石输送刚性管201与矿浆提升泵装置202之间或矿浆提升泵装置202与矿石输送柔性管203之间或矿石输送柔性管203与海底矿石采集工具300之间的一处或两处采用快速连接装置连接，该快速连接装置可以通过水下机器人（ROV）或者设置在水面采矿船/平台上的液压控制装置进行操作，以实现所述不同部件之间的快速连接或者断开等作业。脐带缆206通过绑扎、卡箍或其他附连方式与矿石输送刚性管201或矿石输送柔性管203集束附连在一起，连接水面采矿船100与矿浆提升泵装置202及海底采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统，其特征在于：包括依次连接的水面采矿船、矿石输送刚性管、矿浆提升泵装置、矿石输送柔性管、海底矿石采集工具，所述矿石输送刚性管、矿石输送柔性管之间设有矿浆提升泵装置，设置在矿浆提升泵装置和海底矿石采集工具之间的矿石输送柔性管呈“S”形状，所述水面采矿船与矿浆提升泵装置及海底矿石采集工具之间连接有脐带缆，脐带缆集束附连于矿石输送刚性管、矿石输送柔性管上。/n

【技术特征摘要】
1.刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统，其特征在于：包括依次连接的水面采矿船、矿石输送刚性管、矿浆提升泵装置、矿石输送柔性管、海底矿石采集工具，所述矿石输送刚性管、矿石输送柔性管之间设有矿浆提升泵装置，设置在矿浆提升泵装置和海底矿石采集工具之间的矿石输送柔性管呈“S”形状，所述水面采矿船与矿浆提升泵装置及海底矿石采集工具之间连接有脐带缆，脐带缆集束附连于矿石输送刚性管、矿石输送柔性管上。


2.根据权利要求1所述的刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统，其特征在于：所述矿石输送柔性管上设有浮力材料。


3.根据权利要求1所述的刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统，其特征在于：所述矿石输送柔性管与海底矿石采集工具之间设置跨接柔性管，此时，矿石输送柔性管底部通过Y型接头连接跨接柔性管与紧急泄放阀，矿石输送柔性管上设有辅助缆，辅助缆底部设有配重块，所述跨接柔性管上设有浮力材料。


4.根据权利要求3所述的刚性/柔性管组合式矿石混输提升系统，其特征在于：所述矿石输送柔性管与辅助缆之间通过卡箍或者绑扎的方式附连在一起。


5.根据权利要求1所述的刚性/柔性管组...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐立新，刘河敬，黄朝俊，张修占，孙铭远，刘建成，
申请(专利权)人：招商局海洋装备研究院有限公司，招商局深海装备研究院三亚有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44