本發(fā)明涉及海洋石油管道的維修設(shè)備，更具體地說，涉及一種海管涂層清理裝置。

背景技術(shù)：

海底管道是海洋油氣集輸與儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的重要組成部分，是投資高、風(fēng)險(xiǎn)大的海洋工程，在海洋油氣資源的開發(fā)中發(fā)揮著重大作用，被喻為海上油氣田的“生命線”，海底管道的安全正常運(yùn)行是海上油氣田安全生產(chǎn)的重要保證。

海管的表層通常設(shè)有混凝土覆蓋層、防腐層(fbe熱熔結(jié)環(huán)氧樹脂、cte煤焦油瓷漆等)涂層，隨著海底管道運(yùn)營年限的增加，由于介質(zhì)腐蝕、波浪、風(fēng)暴潮、海流、地震等自然環(huán)境載荷因素或人為因素的影響，許多海底管道都會(huì)有不同程度的損傷。所以在海洋工程領(lǐng)域存在很多海管維修的潛在需求，而海管維修通常需要對(duì)海管表面涂層進(jìn)行清理之后方可繼續(xù)下一步的維修工作，因此設(shè)計(jì)一款高效的海管表面涂層清理設(shè)備對(duì)海底管道的維修乃至深水海洋石油的發(fā)展都有著至關(guān)重要的意義。

我國海底管道的發(fā)展相對(duì)于國際上其他國家起步較晚，目前國內(nèi)約70％的海底管道服役時(shí)間尚不足10年，截止2015年國內(nèi)的海管維修工程不足20例，但是隨管道服役期增長及泥沙、潮流、颶風(fēng)等影響，造成管道破壞，未來的海底管道維修工程會(huì)越來越多。

目前我國對(duì)海底管道維修的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)都比較欠缺，在以往的海管維修項(xiàng)目中，傳統(tǒng)的清理海管表面混凝土配重層的方法主要為水下使用液壓切割鋸破開混凝土層后配合使用液壓風(fēng)鎬或者潛水員直接手持榔頭手動(dòng)敲打剝除混凝土覆蓋層。采用傳統(tǒng)的液壓切割鋸方法進(jìn)行切割清理時(shí)，可能因?yàn)榈毒哌M(jìn)給量過深而導(dǎo)致切割到海管鋼管本體，從而造成海管本體損傷甚至泄漏事故的發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種改進(jìn)的海管涂層清理裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種海管涂層清理裝置，包括：

夾持機(jī)構(gòu)，用于夾持在所述海管外并能沿所述海管的軸向來回移動(dòng)；

回轉(zhuǎn)架，設(shè)置在所述夾持機(jī)構(gòu)上，并可繞所述海管外圈來回轉(zhuǎn)動(dòng)；

高壓噴嘴，設(shè)置在所述回轉(zhuǎn)架上，且與所述海管的外圈相對(duì)，以在隨所述回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)所述海管的外壁面的涂層噴射切割。

優(yōu)選地，所述夾持機(jī)構(gòu)包括夾持主體，所述夾持主體包括斷面呈倒置的u形或c形或半圓形的卡口，所述卡口的開口向下扣在所述海管的上側(cè)。

優(yōu)選地，所述回轉(zhuǎn)架為半封閉結(jié)構(gòu)，呈c形或半圓形，所述回轉(zhuǎn)架卡設(shè)在所述海管外，所述高壓噴嘴包括兩個(gè)，并在所述回轉(zhuǎn)架的周向錯(cuò)開180度。

優(yōu)選地，所述夾持機(jī)構(gòu)上設(shè)有弧形軌道以及第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述弧形軌道設(shè)置在所述海管外，并沿所述海管的周向設(shè)置，所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與所述弧形軌道和回轉(zhuǎn)架對(duì)應(yīng)配合，以帶動(dòng)所述回轉(zhuǎn)架沿所述弧形軌道繞所述海管外圈轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述弧形軌道上沿周向設(shè)有卡齒，所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括支撐座和安裝在所述支撐座上的第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，所述回轉(zhuǎn)架安裝在所述支撐座上，所述第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的輸出軸與所述弧形軌道上的卡齒嚙合，以使所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述回轉(zhuǎn)架沿所述弧形軌道轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述支撐座包括沿軸向設(shè)置的導(dǎo)向軸，所述回轉(zhuǎn)架可沿軸向來回移動(dòng)地安裝在所述導(dǎo)向軸上；

所述回轉(zhuǎn)架和/或所述支撐座上設(shè)有帶動(dòng)所述回轉(zhuǎn)架在所述導(dǎo)向軸上來回移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述夾持機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在所述卡口上側(cè)的滾輪、以及設(shè)置在所述夾持主體上的抱管機(jī)構(gòu)，所述滾輪與所述海管的上側(cè)配合，所述夾持主體上還設(shè)有帶動(dòng)所述滾輪沿所述海管的軸向滾動(dòng)的第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

所述抱管機(jī)構(gòu)和所述滾輪沿所述海管的周圈間隔分布，以能夾持所述海管將所述夾持主體定位。

優(yōu)選地，所述抱管機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)抱管單元，兩個(gè)所述抱管單元和所述滾輪在所述海管的周圈均勻間隔分布，所述抱管單元包括調(diào)節(jié)組件和設(shè)置在所述調(diào)節(jié)組件上的從動(dòng)輪，所述從動(dòng)輪與所述海管相對(duì)并能沿所述海管的軸向滾動(dòng)，所述調(diào)節(jié)組件調(diào)節(jié)所述從動(dòng)輪的位置，以讓所述從動(dòng)輪能抵靠到所述海管上，和所述滾輪抱緊所述海管。

優(yōu)選地，所述滾輪、從動(dòng)輪的外側(cè)面沿周圈均設(shè)有內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的外形與所述海管的外壁面弧形外形對(duì)應(yīng)。

優(yōu)選地，所述夾持主體上還設(shè)有用于檢測所述高壓噴嘴到所述海管表面的距離的測距傳感器、以及根據(jù)測得的距離調(diào)整所述高壓噴嘴到所述海管表面之間的間距的調(diào)節(jié)單元。

實(shí)施本發(fā)明的海管涂層清理裝置，具有以下有益效果：本發(fā)明清理裝置的回轉(zhuǎn)架能繞海管外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，高壓噴嘴通過管道連接高壓水源，使高壓噴嘴能在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)海管周圈涂層的切割清理，同時(shí)，高壓噴嘴和回轉(zhuǎn)架還能隨夾持機(jī)構(gòu)在海管的軸向移動(dòng)，從而能實(shí)現(xiàn)海管周圈和軸向全方位的切割清理。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的海管涂層清理裝置的側(cè)面方向的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中海管涂層清理裝置的回轉(zhuǎn)架和弧形軌道、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配合的軸向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中的回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)180度后時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中海管涂層清理裝置的滾輪、抱管機(jī)構(gòu)夾持在海管周圈時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1至圖3所示，本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的海管4涂層清理裝置包括夾持機(jī)構(gòu)1、回轉(zhuǎn)架2以及高壓噴嘴3，夾持機(jī)構(gòu)1用于夾持在海管4外并能沿海管4的軸向來回移動(dòng)；回轉(zhuǎn)架2設(shè)置在夾持機(jī)構(gòu)1上，并可繞海管4外圈來回轉(zhuǎn)動(dòng)；高壓噴嘴3設(shè)置在回轉(zhuǎn)架2上，且與海管4的外圈相對(duì)，以在隨回轉(zhuǎn)架2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)海管4的外壁面的涂層噴射切割。

清理裝置的回轉(zhuǎn)架2能繞海管4外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，高壓噴嘴3通過管道連接高壓水源，使高壓噴嘴3能在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)海管4周圈涂層的切割清理，同時(shí)，高壓噴嘴3和回轉(zhuǎn)架2還能隨夾持機(jī)構(gòu)1在海管4的軸向移動(dòng)，從而能實(shí)現(xiàn)海管4周圈和軸向全方位的切割清理。

為了減小海管4維修過程中的施工風(fēng)險(xiǎn)，并且提高海管4維修時(shí)海管4表面清理效率，清理裝置通常采用高壓水射流技術(shù)，讓高壓水從高壓噴嘴3射到海管4外的涂層。高壓水射流可以有效的清除海管4表層的混凝土覆蓋層以及cte防腐層，清理裝置可以配合引導(dǎo)高壓水的射流，又可以夾持穩(wěn)定在海管4上，必要時(shí)能沿著海管4進(jìn)行爬行運(yùn)動(dòng)。

該水下海管4涂層清理裝置能引導(dǎo)水射流持續(xù)均勻的沖擊在海管4表面以便于混凝土層切割，并且清理裝置可根據(jù)清理材料的不同調(diào)整噴射距離，運(yùn)轉(zhuǎn)位置及運(yùn)轉(zhuǎn)距離等，十分方便，易于操作，能更加有效的發(fā)揮高壓水射流的作用。

夾持機(jī)構(gòu)1包括夾持主體11，在一些實(shí)施例中，夾持主體11包括斷面呈倒置的u形卡口111，卡口111的開口向下扣在海管4上。在其他實(shí)施例中，夾持主體11的斷面也可呈倒置的c形或半圓形的卡口111，倒置的u形、c形或半圓形結(jié)構(gòu)，可以方便夾持主體11在吊起后從海管4上側(cè)卡合到海管4上。

清理裝置可采用左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得清理裝置在整體吊裝入水及水下能保持垂直平衡。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，夾持主體11也可為多個(gè)部件拼接連接后套設(shè)在海管4周圈。

進(jìn)一步地，回轉(zhuǎn)架2為半封閉結(jié)構(gòu)，呈c形，回轉(zhuǎn)架2卡設(shè)在海管4外。優(yōu)選地，高壓噴嘴3包括兩個(gè)，并在回轉(zhuǎn)架2的周向錯(cuò)開180度，可在回轉(zhuǎn)架2轉(zhuǎn)動(dòng)半圈后，實(shí)現(xiàn)了高壓噴嘴3及高壓水管環(huán)海管4的360度繞行，即可完成海管4外涂層整圈的切割清理?；剞D(zhuǎn)架2來回轉(zhuǎn)動(dòng)，還可避免連接高壓噴嘴3的管道發(fā)生纏繞。

在其他實(shí)施例中，回轉(zhuǎn)架2也可呈半圓形，當(dāng)回轉(zhuǎn)架2為半圓形時(shí)，兩個(gè)高壓噴嘴3可以分別設(shè)置在回轉(zhuǎn)架2的兩端，從而在回轉(zhuǎn)架2的周向錯(cuò)開180度。

另外，回轉(zhuǎn)架2也可為多個(gè)部件拼裝形成的環(huán)形結(jié)構(gòu)套設(shè)在海管4外圈，這樣，回轉(zhuǎn)架2上則可只設(shè)置一個(gè)高壓噴嘴3。當(dāng)然，當(dāng)回轉(zhuǎn)架2為半封閉機(jī)構(gòu)或環(huán)形結(jié)構(gòu)時(shí)，高壓噴嘴3的設(shè)置數(shù)量也可對(duì)應(yīng)的設(shè)置多個(gè)。高壓噴嘴3可采用單噴頭工作模式，也可采用雙噴頭工作模式，高壓噴嘴3的工作可采用自動(dòng)/手動(dòng)兩種工作模式。

夾持機(jī)構(gòu)1上設(shè)有弧形軌道12以及第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13，弧形軌道12設(shè)置在海管4外，并沿海管4的周向設(shè)置?；⌒诬壍?2的內(nèi)徑大于海管4的外圈外徑，可以在清理切割時(shí)零件之間不會(huì)發(fā)生碰撞。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13分別與弧形軌道12和回轉(zhuǎn)架2對(duì)應(yīng)配合，以帶動(dòng)回轉(zhuǎn)架2沿弧形軌道12繞海管4外圈轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，弧形軌道12、回轉(zhuǎn)架2軸心與海管4的軸心位置同心，在回轉(zhuǎn)架2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保證與海管4外壁面之間的間距均勻。

進(jìn)一步地，弧形軌道12上沿周向設(shè)有卡齒121。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13包括支撐座131和安裝在支撐座131上的第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)132，回轉(zhuǎn)架2安裝在支撐座131上，第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)132的輸出軸與弧形軌道12上的卡齒121嚙合，以使第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13帶動(dòng)回轉(zhuǎn)架2沿弧形軌道12轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)132為液壓馬達(dá)。

在其他實(shí)施例中，回轉(zhuǎn)架2也可直接安裝在第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13上，隨第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13轉(zhuǎn)動(dòng)?；蛘撸瑠A持機(jī)構(gòu)1上設(shè)有弧形導(dǎo)軌，弧形導(dǎo)軌設(shè)置在海管4外，并沿海管4的周向設(shè)置，回轉(zhuǎn)架2上沿周向設(shè)有卡齒121，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13的輸出軸與回轉(zhuǎn)架2的卡齒121嚙合，輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)架2沿弧形導(dǎo)軌繞海管4轉(zhuǎn)動(dòng)。

在一些實(shí)施例中，為了在夾持主體11不移動(dòng)的情況下，回轉(zhuǎn)架2也可在海管4的軸向移動(dòng)，支撐座131包括沿軸向設(shè)置的導(dǎo)向軸1311，回轉(zhuǎn)架2可沿軸向來回移動(dòng)地安裝在導(dǎo)向軸1311上。

進(jìn)一步地，回轉(zhuǎn)架2上設(shè)有帶動(dòng)回轉(zhuǎn)架2在導(dǎo)向軸1311上來回移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21，通常，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21為油缸，帶動(dòng)回轉(zhuǎn)架2在導(dǎo)向軸1311上移動(dòng)。在其他實(shí)施例中，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21也可設(shè)置在支撐座131上，依靠活塞桿等伸縮結(jié)構(gòu)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)架2在導(dǎo)向軸1311上來回移動(dòng)。

結(jié)合圖4所示，在一些實(shí)施例中，夾持機(jī)構(gòu)1還包括設(shè)置在卡口111上側(cè)的滾輪14、以及設(shè)置在夾持主體11上的抱管機(jī)構(gòu)15。滾輪14與海管4的上側(cè)配合，夾持主體11上還設(shè)有帶動(dòng)滾輪14沿海管4的軸向滾動(dòng)的第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16，通常，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16也為油缸，帶動(dòng)滾輪14滾動(dòng)，滾輪14的滾動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)清理裝置在海管4的軸向移動(dòng)。在其他實(shí)施例中，也可依靠外部的裝置帶動(dòng)清理裝置在海管4的軸向移動(dòng)，滾輪14在移動(dòng)過程中在海管4上滾動(dòng)。

優(yōu)選地，抱管機(jī)構(gòu)15和滾輪14沿海管4的周圈間隔分布，在海管4的周圈形成多點(diǎn)夾緊，以能夾持海管4將夾持主體11定位。通常，在夾持主體11的長度方向上設(shè)置兩組抱管機(jī)構(gòu)15和滾輪14，保證在海管4上的平衡。

進(jìn)一步地，抱管機(jī)構(gòu)15包括兩個(gè)抱管單元151，兩個(gè)抱管單元151和滾輪14在海管4的周圈均勻間隔分布，形成三點(diǎn)定位夾緊。抱管單元151包括調(diào)節(jié)組件1511和設(shè)置在調(diào)節(jié)組件1511上的從動(dòng)輪1512，從動(dòng)輪1512與海管4相對(duì)并能沿海管4的軸向滾動(dòng)。

調(diào)節(jié)組件1511調(diào)節(jié)從動(dòng)輪1512的位置，以讓從動(dòng)輪1512能抵靠到海管4上，和滾輪14抱緊海管4。調(diào)節(jié)組件1511可以為油缸等，從動(dòng)輪1512設(shè)置在油缸的活塞桿端部，帶動(dòng)從動(dòng)輪1512移動(dòng)。

在需要夾緊時(shí)，從動(dòng)輪1512和海管4外壁面抵緊，和滾輪14在海管4外形成三點(diǎn)夾持，保證夾持的穩(wěn)定性。當(dāng)清理裝置需要軸向移動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)組件1511可以讓從動(dòng)輪1512遠(yuǎn)離海管4移動(dòng)進(jìn)行松脫，在滾輪14滾動(dòng)時(shí)，使從動(dòng)輪1512可以也沿海管4的軸向移動(dòng)。

優(yōu)選地，滾輪14、從動(dòng)輪1512的外側(cè)面沿周圈均設(shè)有內(nèi)凹結(jié)構(gòu)，內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的外形與海管4的外壁面弧形外形對(duì)應(yīng)，可以讓滾輪14、從動(dòng)輪1512更穩(wěn)的夾持住海管4的外壁面。在其他實(shí)施例中，滾輪14、從動(dòng)輪1512的外側(cè)面也可為沿軸向設(shè)置的直伸面，能保證穩(wěn)定的夾緊在海管4外即可。

在一些實(shí)施例中，夾持主體11上還設(shè)有用于檢測高壓噴嘴3到海管4表面的距離的測距傳感器、以及根據(jù)測得的距離調(diào)整高壓噴嘴3到海管4表面之間的間距的調(diào)節(jié)單元。通常，測距傳感器設(shè)置在高壓噴嘴3上，該位置可根據(jù)清理的涂層材料的不同調(diào)整噴射距離，實(shí)現(xiàn)了清理深度的量化控制。調(diào)節(jié)單元也可為液壓馬達(dá)傳動(dòng)，帶動(dòng)高壓噴嘴3移動(dòng)。結(jié)合第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21、第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16對(duì)應(yīng)的控制移動(dòng)速度，可實(shí)現(xiàn)海管4表面清理速度的量化控制。

第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)架2沿弧形軌道12繞海管4轉(zhuǎn)動(dòng)，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)架2單獨(dú)沿海管4的軸向移動(dòng)，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16驅(qū)動(dòng)清理裝置整體沿海管4的軸向移動(dòng)，三套驅(qū)動(dòng)可同時(shí)進(jìn)行且互不干擾，從而實(shí)現(xiàn)其360°運(yùn)行及爬行功能。第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)21、第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)16的控制系統(tǒng)采用了無級(jí)變速系統(tǒng)，能線性增加和減小清理移動(dòng)的速度。

清理裝置上的油缸、管道、馬達(dá)等可以通過專門的控制閥箱集中控制，使液壓管線集成設(shè)計(jì)，采用快速接頭設(shè)置，在進(jìn)行液壓管線拆卸和安裝時(shí)快速便捷。清理裝置全套采用防水密封及抗腐蝕設(shè)計(jì)，使得設(shè)備在水下環(huán)境能運(yùn)行良好。

本發(fā)明的主要有益效果包括以下幾點(diǎn)：

1)效率高：采用液壓驅(qū)動(dòng)，可持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，相對(duì)傳統(tǒng)的清理方法可節(jié)省大量時(shí)間。

2)安全性高：該清理裝置可避免人與高壓水射流之間接觸的風(fēng)險(xiǎn)，并且在應(yīng)用高壓水射流時(shí)，由于高壓水設(shè)備的噴嘴是設(shè)計(jì)安裝在回轉(zhuǎn)架2上的，而回轉(zhuǎn)架2設(shè)計(jì)固有行程路徑為大于海管4外徑的圓周，這樣在進(jìn)行清理切割作業(yè)時(shí)不會(huì)發(fā)生任何機(jī)械碰撞，不存在損壞海底設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)，安全系數(shù)大大提高。

3)適用性廣，該裝置可適用的管徑范圍及可適用的水深范圍都較廣。

4)方法簡單，設(shè)備采用液壓控制，操作簡單。

5)海管4清理效果好，在水下清理時(shí)，在液壓驅(qū)動(dòng)下夾持機(jī)構(gòu)1帶動(dòng)高壓水射流勻速均勻的打擊在海管4表面，清理的效果更好。

可以理解地，上述各技術(shù)特征可以任意組合使用而不受限制。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。