一種新型四節(jié)點(diǎn)J型-卷筒集成鋪設(shè)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種鋪設(shè)系統(tǒng)，尤其涉及一種新型四節(jié)點(diǎn)J型-卷筒集成鋪設(shè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
近年來，隨著海上油氣開發(fā)活動的不斷增加，深海管道鋪設(shè)技術(shù)在一次次挑戰(zhàn)中不斷創(chuàng)新，飛速發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)際鋪管工程經(jīng)驗(yàn)，管道鋪設(shè)方法主要有以下四種：S型鋪設(shè)、J型鋪設(shè)、卷筒鋪設(shè)和拖拽式鋪設(shè)。S型鋪設(shè)實(shí)際應(yīng)用案例較多，但是S型鋪設(shè)受水深影響非常大，隨著水深增加，需要更長的托管架和更高的張力，會導(dǎo)致穩(wěn)定性喪失，增加作業(yè)風(fēng)險；J型鋪設(shè)能夠保證管道在鋪設(shè)過程中所受應(yīng)力較小，但是目前工程中鋪管船上鋪設(shè)塔高度一般在80-135m，穩(wěn)定性是一個難題，而且鋪設(shè)速度較慢：典型鋪設(shè)速度是1～1.5千米/天；卷筒鋪設(shè)具有較高的鋪設(shè)效率，可以有效的減少海上工作時間，降低海上的運(yùn)行成本，但是卷筒鋪設(shè)對管道材料的性能要求較高，而且目前卷筒鋪設(shè)矯直系統(tǒng)的矯直方向均與重力方向有夾角，易產(chǎn)生周向應(yīng)變；拖拽式鋪設(shè)對各方面的要求較低，操作較方便，但其鋪設(shè)能力、可安裝管道長度有限，影響其應(yīng)用范圍。綜合考慮目前鋪設(shè)過程中遇到的難題以及各種鋪設(shè)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，本文設(shè)計一種兼具J型鋪設(shè)和卷筒鋪設(shè)的低高度集成管道鋪設(shè)系統(tǒng)，可以完成各種水深下多種尺寸、多種材質(zhì)、多種直徑管道鋪設(shè)工作，不僅能夠減少設(shè)備使用總量，而且可根據(jù)實(shí)際鋪設(shè)需要適時切換鋪設(shè)方式，在減小管道所受應(yīng)力情況下，提高管道鋪設(shè)質(zhì)量與效率，提高經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了綜合考慮各種鋪設(shè)方式的適用性和鋪設(shè)效率，而提供一種新型四節(jié)點(diǎn)J型-卷筒集成鋪設(shè)系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括鋪設(shè)塔、鋪設(shè)塔角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、管段傳送系統(tǒng)和鋪設(shè)相關(guān)設(shè)備，所述鋪設(shè)塔鉸接安裝在船體甲板上，鋪設(shè)塔中間位置的兩側(cè)分別設(shè)置有角度調(diào)節(jié)器連接軸，所述鋪設(shè)塔角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)有兩套且每套都包括安裝在船體甲板上的A字架、與A字架上端鉸接的液壓缸主體結(jié)構(gòu)、對稱安裝在液壓缸主體結(jié)構(gòu)兩端的兩個液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、同時與兩個液壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)輸出端連接的中間板、均勻設(shè)置在中間板上的兩個液壓卡夾以及鉸接安裝在對應(yīng)的角度調(diào)節(jié)器連接軸上的角度調(diào)節(jié)器，所述角度調(diào)節(jié)器的端部設(shè)置有一列與液壓卡夾配合的卡孔，管段傳送系統(tǒng)包括水平傳送系統(tǒng)、裝載臂和提升機(jī)，所述水平傳送系統(tǒng)設(shè)置在船體甲板上，裝載臂鉸接安裝在船體甲板上，裝載臂上部均勻設(shè)置有至少三個夾具，每個夾具通過鏈接轉(zhuǎn)軸與裝載臂連接，裝載臂上還設(shè)置有吊耳，鋪設(shè)相關(guān)設(shè)備包括張緊器、對中器、焊接站和移動平臺，所述提升機(jī)包括安裝在鋪設(shè)塔內(nèi)側(cè)的兩根滑軌中的兩個滑塊、與外部絞車連接的兩個提升機(jī)吊耳、提升機(jī)液壓缸和提升機(jī)定型夾持爪，兩個提升機(jī)吊耳分別與對應(yīng)的兩個滑塊固連，提升機(jī)定型夾持爪設(shè)置在兩個滑塊之間，提升機(jī)定型夾持爪的端部設(shè)置有與待鋪管路管領(lǐng)配合的管領(lǐng)夾具，提升機(jī)定型夾持爪上設(shè)置有控制管領(lǐng)夾具開合的提升機(jī)液壓缸，其特征在于：還包括設(shè)置在鋪設(shè)塔右側(cè)的卷筒系統(tǒng)和左側(cè)的矯直系統(tǒng)，所述卷筒系統(tǒng)包括纏繞有管道的卷筒，卷筒的中心軸上鉸接有上支撐桿和下支撐桿，上支撐桿的端部鉸接在鋪設(shè)塔上，下支撐桿的端部鉸接有下支撐桿旋轉(zhuǎn)板，下支撐桿旋轉(zhuǎn)板的端部鉸接在鋪設(shè)塔上，在下支撐桿旋轉(zhuǎn)板于上支撐桿之間的鋪設(shè)塔上還鉸接安裝有卷筒液壓缸，卷筒液壓缸的輸出端與卷筒的中心軸連接；所述矯直系統(tǒng)包括校準(zhǔn)輪、矯直器和矯直滾輪，所述校準(zhǔn)輪的中心軸與三角支撐板的一端鉸接，三角支撐板的第二端與鋪設(shè)塔鉸接，鋪設(shè)塔上還設(shè)置有校準(zhǔn)輪液壓缸，校準(zhǔn)輪液壓缸的輸出端與三角支撐板的第三端鉸接，矯直滾輪包括第一履帶結(jié)構(gòu)、第一調(diào)整液壓缸和第二調(diào)整液壓缸，第一調(diào)整液壓缸和第二調(diào)整液壓缸的缸筒分別鉸接安裝在鋪設(shè)塔上，第一調(diào)整液壓缸和第二調(diào)整液壓缸的輸出端分別和第一履帶結(jié)構(gòu)連接，矯直器包括第二履帶結(jié)構(gòu)，第二履帶結(jié)構(gòu)上鉸接有上液壓缸，上液壓缸的輸出端與鋪設(shè)塔連接，第二履帶結(jié)構(gòu)上還鉸接有下液壓缸，下液壓缸的輸出端與第一履帶結(jié)構(gòu)連接，且所述校準(zhǔn)輪位于鋪設(shè)塔的外側(cè)，所述矯直器和矯直滾輪上下設(shè)置并位于校準(zhǔn)輪的對面，管道經(jīng)卷筒系統(tǒng)伸入至校準(zhǔn)輪、矯直器和矯直滾輪之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明是一種可以實(shí)現(xiàn)J型和卷筒兩種鋪設(shè)的集成管道鋪設(shè)系統(tǒng)，通過對相關(guān)鋪設(shè)設(shè)備進(jìn)行整合，可以完成各種水深下多種尺寸、多種材質(zhì)、多種直徑管道鋪設(shè)工作，不僅能夠減少設(shè)備使用總量，而且可根據(jù)實(shí)際鋪設(shè)需要適時切換鋪設(shè)方式，在減小管道所受應(yīng)力情況下，提高管道鋪設(shè)質(zhì)量與效率，提高經(jīng)濟(jì)性，具有很強(qiáng)的綜合作業(yè)能力。通常根據(jù)開采油氣實(shí)際情況，需要鋪設(shè)多種類型、多種用途、多種直徑管道，將J型與卷筒兩種管道鋪設(shè)方式合理集成，不僅可保留各自鋪設(shè)方式優(yōu)點(diǎn)，同時彌補(bǔ)單一類型缺點(diǎn)，提高兼容性與經(jīng)濟(jì)性。突破單一鋪設(shè)方式限制：(a)可以完成多種類型、用途管道鋪設(shè)工作，不受管道材質(zhì)限制，既能鋪設(shè)硬管又能鋪設(shè)軟管及臍帶纜等。將兩種鋪設(shè)方式結(jié)合，在不增加鋪管船數(shù)量和設(shè)備種類使用情況下，可根據(jù)需要適時切換鋪設(shè)方式，保證鋪設(shè)效率同時，提高經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約安裝成本；(b)可以完成不同尺寸管道鋪設(shè)工作，不受直徑限制，同時根據(jù)需要適時切換鋪設(shè)方式，提高經(jīng)濟(jì)性。鋪設(shè)直徑范圍為2英寸到18英寸管道，采用卷管鋪設(shè)方式節(jié)約成本；鋪設(shè)直徑范圍18英寸到32英寸管道，采用J型鋪設(shè)方式保證安裝質(zhì)量；(c)既適用于淺水作業(yè)，也適用于深水和超深水作業(yè)，突破了單一鋪設(shè)方式受水深和經(jīng)濟(jì)性的限制。將兩種鋪設(shè)方式結(jié)合，當(dāng)鋪設(shè)的管道所處水深隨鋪設(shè)長度變化時，可需要適時切換鋪設(shè)方式(J型鋪設(shè)從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，主要適應(yīng)于深水和超深水作業(yè)，卷筒鋪設(shè)從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，主要適用于淺水)，提高作業(yè)效率，節(jié)約安裝成本。優(yōu)化單一鋪設(shè)方式作業(yè)性能：(a)提高卷筒鋪設(shè)管道安裝質(zhì)量與效率。管道從卷筒上退卷時，管道與鋪設(shè)塔下放路徑始終保持相切狀態(tài)，而矯直方向?yàn)榇怪狈较?，與重力處于同一作用線上，提高了矯直效率，同時避免管道截面在傳統(tǒng)傾斜方向上矯直產(chǎn)生周向變形，減少彎曲對極限強(qiáng)度和疲勞性能的影響；(b)進(jìn)行設(shè)備整合，減少設(shè)備使用總量(如船尾托管架等)，節(jié)約設(shè)備單獨(dú)布置所占空間；(c)卷筒豎直布置，機(jī)動性強(qiáng)，鋪設(shè)速度快；(d)張力更加容易控制。無論采用J型鋪設(shè)還是卷筒鋪設(shè)，管道脫離鋪管船時均垂直入水，貼近“自然”狀態(tài)，在線性彈性范圍內(nèi)，減少了管道的自由跨度，比水下S形態(tài)應(yīng)力小(e)絕大部分焊接工作可在陸地車間可控環(huán)境中完成，保證焊接質(zhì)量。提高管道鋪設(shè)速度。(a)J型鋪設(shè)時，管道焊接前對中及預(yù)熱約需2分鐘，管道焊接時間約需12分鐘，無損檢測約需5分鐘，涂裝約需3分鐘，提升機(jī)下放速度約為12.2m/min。故所設(shè)計的四節(jié)點(diǎn)集成鋪設(shè)系統(tǒng)采用J型鋪設(shè)時，理論鋪設(shè)速度為：24×60÷{(2+12+5+3)+(...