海底管道法蘭空間位置測量裝置的製作方法

2023-05-15 10:10:56

專利名稱：海底管道法蘭空間位置測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及海底管線鋪設用設備，尤其涉及一種海底管道法蘭空間位置測量
>J-U裝直。
背景技術：
隨著海洋石油事業的飛速發展，將有越來越多的海底管線鋪設到海底，這就必然伴生出許多海管法蘭膨脹彎的連接工程，在已經建成和正準備建設的項目中，幾乎每個項目都有海管法蘭膨脹彎的連接。所謂海管法蘭膨脹彎的連接，是指在海底管道的立管端法蘭與平管端法蘭之間用膨脹彎進行連接的形式。現有海底管線鋪設項目中，海管法蘭膨脹彎的測量只是潛水員用鋼尺量出兩個法蘭面的距離(即兩個法蘭面的相對位置)，然後就開始在甲板上預製膨脹彎，但是由於沒有測量立管法蘭面和平管法蘭面之間的角度(相對方位)和高度(相對高差)，因此，所預製的膨脹彎大都不能順利安裝，主要是膨脹彎的法蘭面與立管法蘭面和平管法蘭面吻合不好，這樣連接的法蘭密封效果較差，試壓時容易發生洩露，最後只得返工，費時費工，導致工期嚴重推遲。由於海上施工船隊日費率極高，可能僅僅因為法蘭的測量不準而造成慘重的經濟損失。因此，為縮短海上工期，大幅降低施工成本，開發一套能夠準確測量海底管道法蘭之間相互位置關係的裝置進行膨脹彎的準確測量是非常必要的。

實用新型內容本實用新型的主要目的在於克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種海底管道法蘭空間位置測量裝置，主要包括設置在底座上的豎向角度儀旋轉內軸、水平角度儀和水平氣泡儀，該豎向角度儀旋轉內軸設有的豎向角度儀旋轉外套上設水平角度指針、豎向角度儀和豎向角度指針；能夠準確測量出海底管道的立管端法蘭面與平管端法蘭面之間的距離、角度以及高差等各種相對空間位置和方位，便於預製能與海底管線的立管底部法蘭面與平管法蘭面吻合的膨脹彎，縮短工期，提高工作效率，保證工程質量，而且具有結構簡單、重量小以及便於潛水員水下安裝和拆卸的功效。本實用新型的目的是由以下技術方案實現的。本實用新型海底管道法蘭空間位置測量裝置，其特徵在於，包括底座11，該底座11上分別固定豎向角度儀旋轉內軸I、水平角度儀9和水平氣泡儀12 ;該豎向角度儀旋轉內軸I外側套設豎向角度儀旋轉外套2，豎向角度儀旋轉外套2外壁上設置水平角度指針10、豎向角度儀3和豎向角度指針4。前述的海底管道法蘭空間位置測量裝置，其中底座11為斷面呈口字去掉上面一橫形的架體，該架體開口端的一側設有與該側呈垂直狀的水平角度儀9，該水平角度儀9的上面設有水平氣泡儀12 ;所述豎向角度儀旋轉內軸I 一端垂直固定在架體連接水平角度儀9 一側的外壁的中間位置，豎向角度儀旋轉外套2套設在豎向角度儀旋轉內軸I外部，且豎向角度儀旋轉外套2的底部位於水平角度儀9的上面；所述水平角度指針10 —端固定在豎向角度儀旋轉外套2靠近水平角度儀9的下端，另一端水平指向水平角度儀9的刻度處；所述豎向角度儀3固定在豎向角度儀旋轉外套2外壁中部；所述豎向角度指針4 一端固定在豎向角度儀旋轉外套2中央位置，另一端指向豎向角度儀3的刻度處。前述的海底管道法蘭空間位 置測量裝置，其中水平角度儀9為半圓形體，其直線邊與架體開口端的一側固定，其半圓形邊設有刻度，該半圓形邊與圓心垂直的點設為0度，由0度點向半圓形邊一端點設有的刻度為90度，且由0度點向半圓形邊另一端點設有的刻度為-90度。前述的海底管道法蘭空間位置測量裝置，其中豎向角度儀3為半圓形體，其直線邊與豎向角度儀旋轉外套2外壁中部固定，其半圓形邊設有刻度，該半圓形邊與圓心垂直的點設為0度，由0度點向半圓形邊一端點設有的刻度為90度，且由0度點向半圓形邊另一端點設有的刻度為-90度。本實用新型海底管道法蘭空間位置測量裝置的有益效果，特別適用於各種規格海底管道膨脹彎尺寸水下測量。其水平角度儀和豎向角度儀可實現對膨脹彎三維尺度的測量，且在能見度不好的水下也能實現測量角度的準確讀取。使用時利用鋼絲葫蘆以及張力計能夠收緊測量鋼絲，可以減小水中流速對膨脹彎長度測量的影響。該測量裝置設計合理、測量效果可靠，操作簡單，可重複使用。

圖I為本實用新型海底管道法蘭空間位置測量裝置整體結構示意圖。圖中主要標號說明1豎向角度儀旋轉內軸、2豎向角度儀旋轉外套、3豎向角度儀、4豎向角度指針、5鋼絲標記卡、6張力計、7鋼絲葫蘆、8測距鋼絲、9水平角度儀、10水平角度指針、11底座、12水平氣泡儀。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型海底管道法蘭空間位置測量裝置，其包括底座11，該底座11上分別固定豎向角度儀旋轉內軸I、水平角度儀9和水平氣泡儀12 ;該豎向角度儀旋轉內軸I外側套設豎向角度儀旋轉外套2，豎向角度儀旋轉外套2外壁上設置水平角度指針
10、豎向角度儀3和豎向角度指針4。本實用新型海底管道法蘭空間位置測量裝置，其中，該底座11為斷面呈口字去掉上面一橫形的架體，該架體開口端的一側設有與該側呈垂直狀的水平角度儀9，該水平角度儀9的上面設有水平氣泡儀12 ;所述豎向角度儀旋轉內軸I 一端垂直固定在架體連接水平角度儀9 一側的外壁的中間位置，豎向角度儀旋轉外套2套設在豎向角度儀旋轉內軸I外部，且豎向角度儀旋轉外套2的底部位於水平角度儀9的上面；所述水平角度指針10—端固定在豎向角度儀旋轉外套2靠近水平角度儀9的下端，另一端水平指向水平角度儀9的亥IJ度處；所述豎向角度儀3固定在豎向角度儀旋轉外套2外壁中部；所述豎向角度指針4 一端固定在豎向角度儀旋轉外套2中央位置，另一端指向豎向角度儀3的刻度處；該水平角度儀9為半圓形體，其直線邊與架體開口端的一側固定，其半圓形邊設有刻度，該半圓形邊與圓心垂直的點設為0度，由0度點向半圓形邊一端點設有的刻度為90度，且由0度點向半圓形邊另一端點設有的刻度為-90度；該豎向角度儀3為半圓形體，其直線邊與豎向角度儀旋轉外套2外壁中部固定，其半圓形邊設有刻度，該半圓形邊與圓心垂直的點設為O度，由O度點向半圓形邊一端點設有的刻度為90度，且由0度點向半圓形邊另一端點設有的刻度為-90度。如圖I所示，本實用新型海底管道法蘭空間位置測量裝置使用時，在海底管道的立管法蘭和平管法蘭處分別裝設該海底管道法蘭空間位置測量裝置，並按照下面的方法讀取分別安裝在兩個法蘭處的海底管道法蘭空間位置測量裝置的讀數通過測距鋼絲8、鋼絲葫蘆7以及張力計6連接兩個海底管道法蘭空間位置測量裝置的豎向角度指針，其中張力計6 —端通過登山扣與一個法蘭處裝設的海底管道法蘭空間位置測量裝置的豎向角度指針連接，另一端通過卡環與鋼絲葫蘆7的一端連接，該鋼絲葫蘆7的另一端與測距鋼絲8的一端連接，該測距鋼絲8的另一端與另一個法蘭處裝設的海底管道法蘭空間位置測量裝 置的豎向角度指針連接，鋼絲標記卡5套在測距鋼絲8上且能沿測距鋼絲8自由滑動。在進行海底管道法蘭空間位置測量時，先通過鋼絲葫蘆7收緊測距鋼絲8，當張力到達鋼絲葫蘆7的額定張力後，插上張力計6上的定位銷，使張力保持恆定，同時擰緊鋼絲標記卡5，然後分別讀取兩個測量裝置的水平角度指針和豎向角度指針所指向的讀數，並分別測得測距鋼絲與兩個測量裝置的水平角度儀及豎向角度儀之間的夾角。在某海底管道的實際測量數據，讀取安裝在該海底管道平管端的海底管道法蘭空間位置測量裝置的水平角度指針10的讀數為32度，由該讀數可計算出平管端法蘭與立管端法蘭之間中心連線與平管端法蘭水平線X之間的夾角為90度+32度=122度，讀取豎向角度指針所指向的讀數為0度，由該讀數可計算出立管端法蘭與平管端法蘭之間中心連線與平管端法蘭垂直線Y之間夾角為90度+0度=90° ;讀取安裝在該海底管道立管端的海底管道法蘭空間位置測量裝置的水平角度指針的讀數為19度，由該讀數可計算出立管端法蘭與平管端法蘭之間中心連線與立管端法蘭水平線X之間的夾角為90度-19度=71度，讀取豎向角度指針所指向的讀數為0°，由該讀數可計算出立管端法蘭與平管端法蘭之間中心連線與立管端法蘭垂直線Y之間夾角為90度-0度=90度；再測量海底管道的立管端法蘭和平管端法蘭之間的距離，該距離等於測距鋼絲8長度，加上兩個海底管道法蘭空間位置測量裝置豎向角度指針的長度以及張力計6長度之和，即為41. 7米。根據實際測量的海底管道的立管端法蘭和平管端法蘭之間距離、平管端法蘭與立管端法蘭之間中心連線與平管端法蘭水平線X之間的夾角、立管端法蘭與平管端法蘭之間中心連線與平管端法蘭垂直線Y之間夾角、立管端法蘭與平管端法蘭之間中心連線與立管端法蘭水平線X之間的夾角以及立管端法蘭與平管端法蘭之間中心連線與立管端法蘭垂直線Y之間夾角的數值，使用AUTOCAD繪出較為準確尺寸的膨脹彎，該膨脹彎與該處海底管道的立管端法蘭面和平管端法蘭面吻合性良好。膨脹彎的大體尺寸形式是已經確定的，但是由於海底管道鋪設和安裝立管的時候存在不可避免的誤差，造成平管法蘭與立管法蘭之間的實際相對空間位置與設計存在差另IJ，需要進行水下測量，當使用海底管道法蘭空間位置測量裝置確定兩個法蘭的實際相對空間位置後，即可準確修正膨脹彎測量不準確的問題。本實用新型海底管道法蘭空間位置測量裝置的工作原理豎向角度儀旋轉內軸I可使豎向角度儀旋轉外套2繞其旋轉，從而使裝配在豎向角度儀旋轉外套2上的水平角度指針10和豎向角度指針4在測距鋼絲8收緊後可顯示法蘭之間的相對位置，根據此時水平角度指針10所指向的水平角度儀9上的讀數，然後利用餘角關係和三角形內角定理可推算出法蘭之間水平方向的夾角，而根據此時豎直角度指針4所指向的豎直角度儀3上的讀數，然後同樣利用餘角關係和三角形內角定理可推算出法蘭之間豎直方向的夾角。在安裝法蘭測量裝置到水下法蘭時，水平氣泡儀12起到判斷水平角度儀9安裝是否水平的作用。豎向角度儀旋轉外套2可繞豎向角度儀旋轉內軸I旋轉360°，目的是當所測量的法蘭之間角度過大時不至損壞測量裝置。豎直角度指針4鉸接在豎向角度儀旋轉外套2上，除了可以隨豎向角度儀旋轉外套2的轉動而轉動外，還可繞鉸接點沿豎直角度儀3旋轉。張力計6起到測量測距鋼絲8張力的作用，鋼絲葫蘆7用來收緊鋼絲8，而測距鋼絲8在收緊狀態下測量其長度可得到所測量法蘭之間的距離。在進行法蘭測量時，通過鋼絲葫蘆7收緊測距鋼絲8，當張力到達鋼絲葫蘆的額定張力後，插上張力計6上的定位銷，使張力保持恆定，然後讀取水平角度指針10和豎向角度指針4所指向的讀數。根據測得的讀數，利用空間幾何知識計算出膨脹彎尺寸，提供給施工人員進行膨脹彎預製。本實用新型海底管道法蘭空間位置測量裝置的優點本實用新型適用於各種尺寸和規格海底法蘭的測量，同時不受海底法蘭間距及方向的限制；測量精度、測量效率以及膨脹彎安裝成功率高，與現有測量技術相比，大大縮短海上施工時間，平均每個膨脹彎能夠減少3天時間，實現節能減排；而且操作簡便，施工人
員容易掌握。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
權利要求1.一種海底管道法蘭空間位置測量裝置，其特徵在於，包括底座(11)，該底座(11)上分別固定豎向角度儀旋轉內軸(I)、水平角度儀(9)和水平氣泡儀(12);該豎向角度儀旋轉內軸(I)外側套設豎向角度儀旋轉外套(2)，豎向角度儀旋轉外套(2)外壁上設置水平角度指針(10)、豎向角度儀(3)和豎向角度指針(4)。
2.根據權利要求I所述的海底管道法蘭空間位置測量裝置，其特徵在於，所述底座(11)為斷面呈口字去掉上面一橫形的架體，該架體開口端的一側設有與該側呈垂直狀的水平角度儀(9)，該水平角度儀(9)的上面設有水平氣泡儀(12);所述豎向角度儀旋轉內軸(I)一端垂直固定在架體連接水平角度儀(9) 一側的外壁的中間位置，豎向角度儀旋轉外套(2)套設在豎向角度儀旋轉內軸(I)外部，且豎向角度儀旋轉外套(2)的底部位於水平角度儀(9)的上面；所述水平角度指針(10) —端固定在豎向角度儀旋轉外套(2)靠近水平角度儀(9)的下端，另一端水平指向水平角度儀(9)的刻度處；所述豎向角度儀(3)固定在豎向角度儀旋轉外套(2)外壁中部；所述豎向角度指針(4) 一端固定在豎向角度儀旋轉外套(2)中央位置，另一端指向豎向角度儀(3)的刻度處。
3.根據權利要求I所述的海底管道法蘭空間位置測量裝置，其特徵在於，所述水平角度儀(9)為半圓形體，其直線邊與架體開口端的一側固定，其半圓形邊設有刻度，該半圓形邊與圓心垂直的點設為0度，由0度點向半圓形邊一端點設有的刻度為90度，且由0度點向半圓形邊另一端點設有的刻度為-90度。
4.根據權利要求I所述的海底管道法蘭空間位置測量裝置，其特徵在於，所述豎向角度儀(3)為半圓形體，其直線邊與豎向角度儀旋轉外套(2)外壁中部固定，其半圓形邊設有刻度，該半圓形邊與圓心垂直的點設為0度，由0度點向半圓形邊一端點設有的刻度為90度，且由0度點向半圓形邊另一端點設有的刻度為-90度。
專利摘要本實用新型提供一種海底管道法蘭空間位置測量裝置，其包括底座，該底座上分別固定豎向角度儀旋轉內軸、水平角度儀和水平氣泡；該豎向角度儀旋轉內軸外側套設豎向角度儀旋轉外套，豎向角度儀旋轉外套外壁上設置水平角度指針、豎向角度儀和豎向角度指針；能夠準確測量出立管底部法蘭面與海管平管法蘭面之間的距離、角度以及高差等各種相對空間位置和方位，便於預製能與立管底部法蘭面與海管平管法蘭面吻合的膨脹彎，縮短工期，提高工作效率，保證工程質量，而且具有結構簡單、重量小以及便於潛水員水下安裝和拆卸的功效。
文檔編號G01B5/00GK202432950SQ201120558028
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者佟玉軍, 倪超, 朱紹華, 桂津, 苗春生, 陶傑, 魏行超 申請人:中國海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司