Пристрій для компенсації коливань на хвилюванні трубопроводу, що опущений з плавзасобу

Изобретение относится к технике глубоководной добычи полезных ископаемых со дна морей и океанов с помощью плавучих средств, несущи х подводный трубопровод, опущенный с плавсредства. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано для компенсации колебаний этого трубопровода. Известна система компенсации колебаний на волнении добычного оборудования пневмогидравлического типа, включающая гидроцилиндры, группу воздушных баллонов, компрессор, талевый блок, траверсу, на которой удерживается добычное оборудование (Патент ФРГ №29432303, кл. B21C45/00, опубл. 1981). Гидроцилиндры-компенсаторы, соединенные с пневмогидравлической системой, установлены на талевом блоке, соединенном с траверсой спуско-подъемного устройства, обеспечивая изменение нагрузки на траверсу при качке. Известна система компенсации колебаний на волнении опущенного с плавсредства трубопровода при бурении, включающая гидроцилиндры-компенсаторы и пневмо-гидравлическую систему, работающую на том же принципе. Гидроцилиндры-компенсаторы колонны буровых штанг, соединенные с пневмогидравлической системой, включающей емкости, ресиверы, компрессор ограничивают вертикальное смещение буровой колонны-трубопровода (Фирменные материалы ABC - Ateliers et chantlers de bretagne, France. - "Motion Compensation Systems" - прототип). Известные системы компенсации работают при нагрузке и имеют тот недостаток, что весь вес подвешенного на них оборудования воспринимают гидроцилиндры компенсаторы и пневмогидравлическая система. Для промышленного глубоководного добычного оборудования, вес под водой которого может достигать 1000 и больше тонн, увеличение грузоподъемности системы прямым увеличением самой системы является бесперспективным. Такая конструкция будет сложной, громоздкой и, в связи с ростом удельных нагрузок, недостаточно надежной. Задача изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности. Это достигается тем, что заявляемое устройство снабжено понтоном с устройством крепления его к погружной части трубопровода, что значительно снижает удельные нагрузки на пневмогидрокомпенсатор, упрощает его конструкцию и повышает надежность всей добычной системы. На фиг.1 показан общий вид устройства для компенсации на волнении опущенного с плавсредства трубопровода; на фиг.2 - общий вид понтона, на фиг.3 - хранение полупонтонов в нишах; на фиг.4, 5, 6 монтаж полупонтонов к трубопроводу; на фиг.7 - общий вид тележки с подъемником; на фиг.8 - общий вид захватного устройства. Устройства состоит из пневмогидрокомпенсатора 1, включающего гидроцилиндры 2, установленные на подвижной балке 3 спуско-подъемного устройства (СПУ) 4. Штоки 5 гидроцилиндров 2 соединены с траверсой 6, на которой установлен верхний захват 7, удерживающий трубопровод 8. Штоковая и поршневая полости гидроцилиндров соединены рукавами 10 и 11 с пневмогидросистемой 12, входящей в состав пневмогидрокомпенсатора 1, включающей компрессор 13, ресивер 14, частично заполненные рабочей жидкостью емкости 17 и 18, соединенные с ресивером 14 через пневмоклапаны 15 и 16. Траверса 3 соединена с подъемными гидроцилиндрами 19. На трубопроводе 8 закреплен понтон 20, который в рабочем состоянии погружен в воду. Понтон 20 состоит из двух полупонтонов 21, установленных на специальной секции 23 с опорой на ее буртики 24. Имея резьбу 40 спецсекция 23 представляет собой устройство для крепления понтона к погружной части трубопровода 8. Полупонтоны 21 представляют собой емкости с отверстиями 25 в днище и полуцилиндрическими выступами 26. Полупонтоны 21 соединены между собой кольцами 27, посаженными на буртики 24 спецсекции 23 и надвинутыми в рабочем состоянии на полуцилиндрические выступы 26. Таким образом, посредством буртиков 24 полуцилиндрических выступов 26 и колец 27 полупонтоны жестко соединены между собой и со спецсекцией 23. На спецсекции 23 установлены гидроцилиндры 28, штоки которых соединены с кольцами 27. Гидроцилиндры 28 соединены рукавами 29 (фиг.1, 2) с гидросистемой 30, включающей распределитель 31. На полупонтонах 21 в верхней части (фиг.1, 2) установлены пневмоклапаны 32, соединенные рукавами 37 с пневмосистемой 38, включающей распределитель 39. Секция 23 имеет на концах конические резьбы 40 для соединения понтона с другими секциями трубопровода 8. В нерабочем положении полупонтоны 21 устанавливают в нише 41 (фиг.3) ша хты судна и зацепляют за фланцы 42. Для перемещения полупонтонов устройство имеет тележки 43 (фиг.1, 3, 4, 5, 6), передвигающиеся по направляющим 52, и по три подъемника 44 с захватными устройствами 45 (фиг.4, 5, 6, 7). На полупонтонах 21 (фиг.5, 6) имеются по 3 проушины 46 под захватным устройством 45, которые имеют палец 47, установленный с возможностью осевого перемещения от гидроцилиндра 48 (фиг.8). На рабочей площадке 49 СПУ 4 установлены нижнее удерживающее устройство и устройство соединения трубных секций (при резьбовом соединении трубных секций - ключ свинчивания-развинчивания). Устройство работает следующим образом. После спуска трубопровода 8 последнюю его рабочую секцию 9 закрепляют в удерживающем устройстве 50. Спецсекцию 23 зацепляют верхним захватом 7 и с помощью подъемных гидроцилиндров 19 СПУ 4 подают до соединения ее нижнего конца с верхним концом последней рабочей секции 9 трубопровода 8. С помощью устройства соединения трубных секций 51 спецсекцию 23 соединяют с последней рабочей секцией 9 трубопровода 8, В описываемом примере свинчивают с ней. Полупонтоны 21 в состоянии хранения располагают в нишах 41 (фиг.3). Разводят удерживающее устройство 50, спецсекцию 23 вместе со всем трубопроводом 8 опускают с помощью подъемных гидроцилиндров 19 вниз, при этом она занимает положение как на фиг.3 и готова к монтажу на ней полупонтонов 21. Тележки 43 (фиг.3) устанавливают над полупонтонами 21, подъемник 44 с захватным устройством 45 с помощью гидроцилиндров 48 пальцами 47 соединяют с проушинами 46. Тележки 43 перемещают полупонтоны 21 к спецсекции 23 до взаимного соприкосновения как на фиг.4, 5, 6. Рукава 29 и 37 соединяют с гидросистемой 30, пневмосистемой 38 (фиг.1) и с пневмоклапанами 32 (фиг.2). С помощью гидроцилиндров 28 кольца 27 на полуцилиндрических выступах 26, замыкая их, соединяют полупонтоны 21 и спецсекцию 23 в единый понтон 20, при этом управление гидроцилиндрами 28 осуществляют распределителем 31 и гидросистемой 30, подавая рабочую жидкость в поршневую полость гидроцилиндров 28. Далее с помощью СПУ 4 и его подъемных гидроцилиндров 19 опускают понтон 20 на необходимую глубин у под воду. В процессе движения вниз или после его завершения полости полупонтонов 21 продувают воздухом, подавая его из пневмосистемы 38 посредством распределителя 39 по рукавам 37 в пневмоклапан 32. Воздух попадает в полость 33, перемещает клапан 34, сжимает пружину 35 и проходит в полость 22 полупонтона 21, вытесняя воду, которая выходит в отверстие 25. После окончания продувки полости 33 и 36 посредством распределителя 39 соединяют с атмосферой, пружина 35 прижимает клапан 34 к седлу, герметизируя полость 22. Понтон 20, получая положительную плавучесть, воспринимает на себя часть веса подводного трубопровода и оборудования (это может быть, например, 90% веса), и только оставшуюся часть веса воспринимает пневмогидрокомпенсатор 1. Пневмогидрокомпенсатор 1 подготовлен к работе. Посредством пневмоклапанов 15 и 16 устанавливают необходимое давление в емкостях 17 и 18. При этом компрессор 13 обеспечивает давление в пнемогидросистеме 12. Рабочая жидкость из емкости 17 и 18 по трубопроводам 10 и 11 поступает в соответствующие полости гидроцилиндров 2. Таким образом, трубопровод 8 вместе с оборудованием оказывается "подвешенным" на пневмогидрокомпенсаторе. При вертикальной качке судна трубопровод остается практически неподвижным. Благодаря наличию понтона 20 пневмогидрокомпенсатор 1 воспринимает только часть веса опущенного в воду трубопровода, при этом происходит упрощение конструкции самого компенсатора и повышение его надежности. Демонтаж ведут в обратном порядке. Для заполнения водой (частично) полости 22 полупонтона 21 в полость 36 распределителя 39 по рукавам 37 подают давление, пружина 35 сжимается, клапан 34 отходит от седла и полость 33 соединяется с атмосферой через рукава 37. Вода через отверстия 25 поступает в полость 22. В НИПИокеанмаш на основании предлагаемого способа разработана документация на систему спускаподъема трубных секций, промышленной установки для добычи железомарганцевых конкреций на уровне технического предложения. Выполненные расчеты для трубопровода длиной 6000м, диаметром 1м и массой 1000 - 1500т дали удовлетворительные результаты.