專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可旋轉(zhuǎn)螺旋列板渦激振動(dòng)抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于海洋立管設(shè)施鋪設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可旋轉(zhuǎn)螺旋列板渦激振動(dòng)抑制裝置。
背景技術(shù)：
深水油氣田開(kāi)發(fā)已成為當(dāng)前海上油氣勘探與開(kāi)發(fā)的必然趨勢(shì)，開(kāi)采過(guò)程中涉及到隔水管、采油立管和懸跨輸液管等管線，這些管線的造價(jià)占整個(gè)深海采油系統(tǒng)造價(jià)的一半以上。海洋管線所處環(huán)境條件惡劣，受力復(fù)雜，尤其是當(dāng)一定流速的波浪、海流流經(jīng)海洋管線時(shí)，將產(chǎn)生周期性的漩渦脫落，誘發(fā)管線的振動(dòng)。當(dāng)漩渦脫落頻率接近或等于海洋管線某一固有頻率時(shí)，振動(dòng)幅度將急劇增大，形成共振，最終導(dǎo)致疲勞破壞。一旦海洋管線失效，不僅引起海上重大安全事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還將對(duì)海洋環(huán)境造成災(zāi)難性的破壞。為了降低渦激振動(dòng)對(duì)海洋管線造成的疲勞破壞，延長(zhǎng)海洋管線使用壽命，現(xiàn)有的方法通常是把渦激振動(dòng)抑制裝置直接固定在海洋管線上。大多數(shù)的渦激振動(dòng)抑制裝置不能旋轉(zhuǎn)，如能實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，將極大地削弱海流對(duì)管線施加的橫向作用力，增強(qiáng)渦激振動(dòng)抑制效果。目前僅有公示期專(zhuān)利CN 102071883 A(采用可旋轉(zhuǎn)整流罩的水下立管渦激振動(dòng)抑制裝置)以及公示期專(zhuān)利CN 102134972 A (仿魚(yú)尾式整流罩的水下立管渦激振動(dòng)裝置)中提到的裝置可以實(shí)現(xiàn)繞立管的轉(zhuǎn)動(dòng)，但仍受到來(lái)流角度的限制，不能夠完全應(yīng)對(duì)任意角度來(lái)流。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本實(shí)用新型針對(duì)海洋立管提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、現(xiàn)場(chǎng)安裝方便的能夠應(yīng)對(duì)任意來(lái)流方向的可旋轉(zhuǎn)螺旋列板渦激振動(dòng)抑制裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種可旋轉(zhuǎn)螺旋列板渦激振動(dòng)抑制裝置，由多個(gè)基本單元沿海洋立管軸線方向串列組合而成，所述的基本單元由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊、一個(gè)套筒及三塊螺旋列板組成。旋轉(zhuǎn)模塊包括內(nèi)圈、圓柱滾子、外圈。內(nèi)圈是由對(duì)稱(chēng)的兩半環(huán)鋼質(zhì)構(gòu)件組成，其外表面加工圓柱滾子槽，內(nèi)圈從兩側(cè)套在海洋立管上，兩半環(huán)之間使用螺栓連接。圓柱滾子槽為半圓柱狀的凹槽，圓柱滾子放置于內(nèi)圈的圓柱滾子槽內(nèi)。外圈也是由對(duì)稱(chēng)的兩半環(huán)鋼質(zhì)構(gòu)件組成，在其內(nèi)表面加工圓柱滾子環(huán)槽。外圈套在內(nèi)圈外面，使圓柱滾子置于圓柱滾子環(huán)槽內(nèi)，兩半環(huán)之間使用螺栓連接，并通過(guò)軸向止動(dòng)片限制外圈的軸向滑移。套筒和螺旋列板為整體加塑成型，套筒直接套裝在旋轉(zhuǎn)模塊的外圈上，每個(gè)套筒的上下兩端各配裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊。所述的套筒與海洋立管同軸，套筒外有三塊螺旋列板，三塊螺旋列板同向旋轉(zhuǎn)30度至60度。本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)，其迎流面積相比固定式螺旋列板渦激振動(dòng)抑制裝置要小，進(jìn)而削弱了海流對(duì)海洋立管施加的橫向作用力，增強(qiáng)了渦激振動(dòng)抑制效果；2、本實(shí)用新型可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，自由調(diào)整各基本單元之間的距離，以達(dá)到最佳抑制效果；3、本實(shí)用新型可以應(yīng)對(duì)任意來(lái)流方向海流引發(fā)的渦激振動(dòng)，適用于流向頻繁發(fā)生變化的海域，擴(kuò)大了工程使用范圍。

圖1為本實(shí)用新型裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型裝置旋轉(zhuǎn)模塊內(nèi)圈及單個(gè)圓柱滾子立體結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型裝置旋轉(zhuǎn)模塊外圈立體結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本實(shí)用新型裝置旋轉(zhuǎn)模塊立體結(jié)構(gòu)示意圖圖5為本實(shí)用新型裝置套筒及螺旋列板立體結(jié)構(gòu)示意圖其中:1.海洋立管；2.內(nèi)圈；3.外圈；4.軸向止動(dòng)片；5.套筒；6.螺旋列板；7.圓柱滾子槽；8螺栓；9.圓柱滾子；10.圓柱滾子環(huán)槽。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。本實(shí)用新型是多個(gè)基本單元沿海洋立管軸線方向串列組合而成，如圖1、圖2、圖
3、圖4、圖5所示，本實(shí)用新型的一個(gè)基本單元包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊、一個(gè)套筒及三塊螺旋列板。其中旋轉(zhuǎn)模塊包括內(nèi)圈2、圓柱滾子9、外圈3。內(nèi)圈2是由對(duì)稱(chēng)的兩半環(huán)鋼質(zhì)構(gòu)件組成，其外表面加工圓柱滾子槽7。圓柱滾子槽7為半圓柱狀的凹槽。圓柱滾子9放置于圓柱滾子槽7內(nèi)。內(nèi)圈2從兩側(cè)套在海洋立管I上，兩半環(huán)之間使用螺栓8連接固定。外圈3也是由對(duì)稱(chēng)的兩半環(huán)鋼質(zhì)構(gòu)件組成，外圈3每個(gè)半環(huán)的上下兩個(gè)端面各伸出一個(gè)軸向止動(dòng)片4，以限制旋轉(zhuǎn)模塊安裝好后外圈3的軸向滑移，且軸向止動(dòng)片4與內(nèi)圈2的兩個(gè)軸向端面間留有一定縫隙，以減少旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦。外圈3內(nèi)表面加工圓柱滾子環(huán)槽10，外圈3套在內(nèi)圈2外面，使圓柱滾子9置于圓柱滾子環(huán)槽10內(nèi)，兩半環(huán)之間使用螺栓8連接，連接好后旋轉(zhuǎn)模塊可繞海洋立管I的軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)模塊的內(nèi)圈2和外圈3均采用分開(kāi)的兩半環(huán)結(jié)構(gòu)，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝和拆卸。旋轉(zhuǎn)模塊采用圓柱滾子9的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)在于，精度高、磨損小、壽命長(zhǎng)，能在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持軸向的安裝精度，實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。套筒5和螺旋列板6為一個(gè)整體，由塑料模具一次加工成型；套筒5為圓筒結(jié)構(gòu)，其內(nèi)徑等于旋轉(zhuǎn)模塊外圈3的外徑，套筒5與海洋立管I同軸。在套筒5外有三塊螺旋列板6，三塊螺旋列板同向旋轉(zhuǎn)30度至60度，且螺旋列板6的厚度與套筒5的厚度相同。在海洋立管I對(duì)應(yīng)安裝套筒5的上下端位置處各安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊，然后將套筒5套裝于上下兩個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊的外圈3外表面。套筒5通過(guò)旋轉(zhuǎn)模塊即可實(shí)現(xiàn)自由地繞海洋立管I轉(zhuǎn)動(dòng)。海洋立管在水下通常幾百至上千米不等，為了確保抑制效果，可在海洋立管I上每隔2D至4D安裝一個(gè)基本單元，也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)拈g距調(diào)整，使抑制效果達(dá)到最佳。實(shí)施例:根據(jù)實(shí)際海洋立管I的長(zhǎng)細(xì)比和當(dāng)?shù)睾Ｑ蟛ɡ?、海流的常年統(tǒng)計(jì)信息，設(shè)計(jì)合理的基本單元間距，計(jì)算出需要的基本單元個(gè)數(shù)n，即旋轉(zhuǎn)模塊個(gè)數(shù)為2n，套筒5的個(gè)數(shù)為n，螺旋列板6的塊數(shù)為3n。在安裝單個(gè)基本單元時(shí)，首先，在海洋立管I的合適位置安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊，即將旋轉(zhuǎn)模塊的內(nèi)圈2從兩側(cè)套裝在海洋立管I的外表面，通過(guò)螺栓8連接固定；固定好內(nèi)圈2后，將圓柱滾子9放置于內(nèi)圈2外表面的圓柱滾子槽7內(nèi)；然后把旋轉(zhuǎn)模塊的外圈3從兩側(cè)套裝在內(nèi)圈2外面，并使得圓柱滾子9置于圓柱滾子環(huán)槽10內(nèi)，再使用螺栓8連接固定。然后，在海洋立管I上間距一個(gè)套管5高度的位置安裝另一個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊，安裝步驟與前一個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊的安裝步驟相同。待兩個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊都安裝完畢后，將套筒5直接套裝在兩旋轉(zhuǎn)模塊的外圈3外表面。至此，安裝完成了一個(gè)基本單元。隨后，按照同樣的安裝順序串列安裝剩余的基本單元。裝置安裝完畢后，將海洋立管I置于海水中。在不同深度的海水中，每個(gè)基本單元可根據(jù)對(duì)應(yīng)的來(lái)流方向和流速大小，由圓柱滾子9和圓柱滾子環(huán)槽10的配合，實(shí)現(xiàn)螺旋列板不同程度的旋轉(zhuǎn)，從而破壞海洋立管I后方的漩渦形成，最大程度地抑制渦激振動(dòng)。
權(quán)利要求1.一種可旋轉(zhuǎn)螺旋列板渦激振動(dòng)抑制裝置，由多個(gè)基本單元沿海洋立管軸線方向串列組合而成，其特征在于，所述的基本單元由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊、一個(gè)套筒(5)及三塊螺旋列板(6 )組成；旋轉(zhuǎn)模塊包括內(nèi)圈(2 )、圓柱滾子(9)、外圈(3);內(nèi)圈(2)是由對(duì)稱(chēng)的兩半環(huán)鋼質(zhì)構(gòu)件組成，其外表面加工圓柱滾子槽(7)，內(nèi)圈(2)從兩側(cè)套在海洋立管(I)上，兩半環(huán)之間使用螺栓(8)連接；圓柱滾子槽(7)為半圓柱狀的凹槽，圓柱滾子(9)放置于內(nèi)圈(2)的圓柱滾子槽(7)內(nèi)；外圈(3)也是由對(duì)稱(chēng)的兩半環(huán)鋼質(zhì)構(gòu)件組成，在其內(nèi)表面上加工圓柱滾子環(huán)槽(10);外圈(3)套在內(nèi)圈(2)外面,使圓柱滾子(9)置于圓柱滾子環(huán)槽(10)內(nèi)，兩半環(huán)之間使用螺栓(8)連接，并通過(guò)軸向止動(dòng)片(4)限制外圈(3)的軸向滑移；套筒(5)和螺旋列板(6 )為整體加塑成型，套筒(5 )直接套裝在旋轉(zhuǎn)模塊的外圈(3 )上，每個(gè)套筒(5 )的上下兩端各配裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊。
2.如權(quán)利要求書(shū)I所述的一種可旋轉(zhuǎn)螺旋列板渦激振動(dòng)抑制裝置，其特征在于，所述的套筒(5)與海洋立管(I)同軸，套筒(5)外有三塊螺旋列板(6)，三塊螺旋列板(6)同向旋轉(zhuǎn)30度至60度。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種可旋轉(zhuǎn)螺旋列板渦激振動(dòng)抑制裝置，由多個(gè)基本單元沿海洋立管軸線方向串列組合而成，基本單元包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊、一個(gè)套筒及三塊螺旋列板。旋轉(zhuǎn)模塊由內(nèi)圈、圓柱滾子和外圈組成。套筒和螺旋列板為一整體，由塑料模具一次加工成型。套筒上下端分別配裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)模塊，旋轉(zhuǎn)模塊的內(nèi)圈和海洋立管之間采用螺栓緊固連接，套筒套裝在旋轉(zhuǎn)模塊的外圈上。螺旋列板通過(guò)旋轉(zhuǎn)模塊實(shí)現(xiàn)繞海洋立管的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便，能夠自由旋轉(zhuǎn)，可對(duì)任意方向來(lái)流引發(fā)的渦激振動(dòng)實(shí)現(xiàn)有效抑制，降低其對(duì)海洋立管疲勞壽命的影響。
文檔編號(hào)E21B17/10GK202990906SQ201320008428
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者朱紅鈞, 林元華, 戚興, 馮光, 曾德智, 黃嘉豪, 王鈞鍵, 鄭文龍, 胡星 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)