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海管挖沟机的工艺设计探索

 论文栏目:工艺设计论文     更新时间:2013-12-10 10:36:34   

1喷射系统设计

喷射系统主要由喷冲泵、进水管线、出水管线组成。喷冲泵的流量压力选择已确定,喷冲泵的材质宜选择铜镍合金或碳钢镀塑。若喷冲泵布置在水下的支架结构上,需考虑喷冲泵的耐水压性能;如果泵布置在船体上,通过软管将其产生的高压水输送到水底设备中,需考虑泵的自吸能力,计算泵所需的汽蚀余量。如果船体甲板过高,不能自吸,需要配置另外的小流量潜水泵将海水抽入甲板上的容器,喷冲泵从容器抽海水向水下挖沟机输送高压喷冲水流。

进水管线设计:管线材质可选用20#钢衬塑。壁厚的选择由泵的扬程决定,管径的选择由流速等条件决定,具体规格可参考ASMERP14E。管线进水口需加装滤网,以减轻泵的磨损。出水管线设计:出水管线的设计原则与进水管线相似。在出水管线的末端安装喷嘴,喷嘴的作用是缩小管径,提升流速;流速越高,喷冲力越大。

2吸排泥能力分析及吸排泥系统设计

挖沟机的吸排泥能力主要取决于泵的流量;气举法吸排泥利用高速流动的气体带走泥水混合物,其结构形式如图2所示,原理是高速流动的气体产生瞬间负压力,负压产生的抽吸力带走泥水混合物。气举排泥的原理如图3所示。基于气举排泥挖沟机的吸排泥能力由气流的流量决定。

吸排泥系统作业能力分析:如果用渣浆泵来抽吸泥水混合物,则需要将泵的吸入口尽量放低,否则渣浆泵无法将泥水混合物抽吸起来;如果用气举排泥,气举管线与排泥管线的交接点应靠近排泥管线的末端,即泥水混合物的入口,以产生足够的负压。喷冲系统的末端可用液压缸来驱动,以实现喷冲角度的调节。液压系统原理如图3所示(见下页)。

3结论

随着海洋石油开发的快速发展,海底石油管道挖沟业务逐年增多。海管挖沟机是挖沟作业的主要作业设备。拖拉海管挖沟机的作业船日均使用费达十几万以上,费用高昂。提升挖沟机的作业效率将直接降低项目施工成本。从工艺、流体理论深入研究海管挖沟机,有助于从进一步提升海管挖沟机的作业效率。

作者:刘青杨 单位:中海石油(中国)有限公司

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