专利名称：法兰连接式海管膨胀弯测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量仪，特别是涉及一种法兰连接试压合格率高，工期 短，海上施工成本低的法兰连接式海管膨胀弯测量仪。
背景技术：
众所周知，随着海洋石油事业的飞速发展，将有越来越多的海底管线铺设到海 底，这就必然伴生出许多海管膨胀弯的法兰连接工程。目前，在已经建成和正准备建设 的项目以及海管维修项目中，大多数都存在膨胀弯的水下法兰连接施工问题。所谓海管 膨胀弯的法兰连接，是指在导管架立管底部和海底管线平管之间使用各种型式的法兰， 将膨胀弯和平管连接贯通的安装形式。过去的施工安装经验表明，海管膨胀弯法兰连接 最关键的工序是海管法兰之间相对空间位置和方位角的测量，即测量立管底部立管法兰 和海管平管法兰之间的距离、角度、高差等各种相对空间位置和方位。只有准确地测量 出这些数据参数，然后根据这些参数在施工船甲板上放样，这样才能准确地预制出所要 安装的膨胀弯，从而使膨胀弯能顺利地安装到位，并紧固到严密状态，也就是保证所安 装的法兰试压合格率高。其结果就是大大缩短工期，大大降低海上施工成本。然而，在 以往的项目中，海管膨胀弯的测量只是由潜水员简单地使用钢尺量出两个法兰面的距离 (相对位置)，然后就开始在甲板上预制膨胀弯。由于没有测量立管端法兰和平管端法兰 之间的角度(相对方位)和高度(相对高差)，故不准确，依此预制的膨胀弯不能顺利安 装，其法兰面不能吻合，连接的法兰不密封，一试压就泄露只好返工。有的法兰可能要 多次返工，从而造成工期严重推迟，由于海上施工船队日费率以几十万、上百万计，所 以，因为法兰的测量不准而造成惨重的经济损失。
发明内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种法兰连接试压合格率 高，工期短，海上施工成本低的法兰连接式海管膨胀弯测量仪。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是其特征在 于测量仪包括竖向角度仪、水平角度仪、水准仪、张力计、钢丝葫芦、测距钢丝，竖 向角度仪和水平角度仪垂直固定成一体，水准仪固定在水平角度仪上，测距钢丝缠绕在 钢丝葫芦上，测距钢丝上带有卡箍，张力计的一端与钢丝葫芦连接，水平角度仪与底座 固定连接。本实用新型还可以采用以下技术方案所述的竖向角度仪包括有A刻度盘、套筒、立轴、竖向角度指针和A螺栓，A 刻度盘与套筒固定在一起并空套在立轴上，A刻度盘上开有A弧形槽，竖向角度指针的 一端用A螺栓可旋转的固定在A刻度盘上，竖向角度指针中间固定的A螺丝卡在A弧形 槽内，竖向角度指针的另一端与张力计的另一端连接；所述的水平角度仪包括水平角度指针、B刻度盘、B螺栓、B弧形槽和B螺丝，水平角度指针的一端固定在套筒上，水平角度指针可在B刻度盘上摆动，水平角度仪中 间固定的B螺丝卡在B弧形槽内，水平角度仪通过立轴和竖向角度仪垂直固定在一起；所述的底座固定在水平角度仪和被测法兰上。本实用新型具有的优点和积极效果是因为测量准确可保证所安装的法兰试压 合格率高，缩短了工期，降低了海上施工成本。如在近期JZ9-3W海底输气管线铺设 工程中，使用了法兰连接式海管膨胀弯测量仪，预制和安装效果好，两处膨胀弯的测量 准确，水下连接顺利，实际工期比计划工期缩短了 8天，四处水下法兰的试压都一次合 格，节约成本160万元，并为本项目提前完工创造了条件。
图1是本实用新型整体结构示意图；图2是测量仪与海管管道法兰固定连接结构示意图；图3是海管平管位置和立管角度调整示意图；图4是海管法兰膨胀弯的预制和校验示意图；图5是海管法兰膨胀弯的水下安装示意图。图1-图5中1.竖向角度仪，2.水平角度仪，3.水准仪，4.张力计，5.钢丝 葫芦，6.测距钢丝，6-1.卡箍，7.底座，8.A刻度盘，9.套筒，10.立轴，11.竖向角度 指针，12.A螺栓，13.A弧形槽，14.A螺丝，15.B刻度盘，16.水平角度指针，17.B弧形 槽，18.B螺丝，19.吊索具，20.浮袋，21.立管，22.平管，23.膨胀弯。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并 配合附图详细说明如下，请参阅图1-图5。如图1所示测量仪包括竖向角度仪1、水平角度仪2、水准仪3、张力计4、钢 丝葫芦5、测距钢丝6，竖向角度仪1和水平角度仪2垂直固定成一体，所述的竖向角度 仪1包括有A刻度盘8、套筒9、立轴10、竖向角度指针11和A螺栓12，A刻度盘8与 套筒9固定在一起并空套在立轴10上，可绕立轴转动，A刻度盘8上开有A弧形槽13， 竖向角度指针11的一端用A螺栓12固定在A刻度盘8上，竖向角度指针11可绕A螺栓 12转动，竖向角度指针11中间固定的A螺丝14卡在A弧形槽13内，竖向角度指针11通 过A螺丝14沿A弧形槽13转动，所述的竖向角度仪1的A刻度盘8用于测量膨胀弯的 竖向倾角，其刻度范围为-90°到0°到+90°，精度30’，膨胀弯的竖向倾角通过竖向 角度指针11显示。所述的测距钢丝6缠绕在钢丝葫芦5上，钢丝葫芦5用于收紧(或放 松)测距钢丝6，测距钢丝6用于测量两个法兰之间的距离。测距钢丝6的直径为03mm， 长度为100m，且可调节，测距钢丝6上带有钢丝卡箍6-1，当测距钢丝6保持恒定张力 后，将钢丝卡箍6-1卡在测距钢丝6的定长处，作为水上测量法兰之间距离时测距钢丝6 上的标记。所述的张力计4的一端与钢丝葫芦5连接，张力计4的另一端与竖向角度指 针11的一端连接，张力计4当测距钢丝6收紧到某张力时，插上张力计4上的定位销， 使测距钢丝6始终保持这一恒定张力。所述的水平角度仪2包括水平角度指针16、B刻度盘15、B弧形槽17和B螺丝18，水平角度指针16的一端固定在在套筒9上，水平角度指针16可在B刻度盘15上 摆动，水平角度仪2中间固定的B螺丝18卡在B弧形槽17内，所述的水平角度仪2上 的B刻度盘15用于测量膨胀弯的水平方位角，其刻度范围为-90°到0°到+90°，精度 30’，膨胀弯23的水平方位角通过水平角度指针14来显示。水准仪3固定在水平角度 仪2上，用以显示和调节在安装测量仪时的水平度，测量仪通过水平角度仪2与底座7固 定连接。水平角度仪2通过立轴10和竖向角度仪1垂直固定在一起，所述的底座7通过 底座7上的长螺孔和螺栓固定在被测管道的法兰上。使用本实用新型时采用以下方法一 .具体测量步骤，如图2所示1.水下安装测量仪，首先，将测量仪的立轴10中心线与立管21 (或平管22)的 法兰面对齐，然后，调整测量仪底座呈水平，最后，固定测量仪；2.潜水员从立管21与平管22两个测量仪上连接的钢丝葫芦5中拉出测距钢丝6 并绷直；3.收紧钢丝葫芦5将测距钢丝6绷直，到达一定张力值后，插上张力计4上的定 位销，卡上钢丝卡箍6-1;4.分别读出测量仪的水平角和竖向角；5.卸下钢丝葫芦5和测距钢丝6，根据钢丝卡箍6-1位置测出钢丝长度，再加上 张力计4、竖向角度指针11等长度，就等于立管21与平管22法兰之间的距离；二 .平管22位置和立管21角度的调整步骤，如图3所示1.根据已测出的立管21和平管22法兰角度、距离参数，画出立管21和平管22 法兰在调整前的位置和角度几何图；Z 1为调整前平管端法兰面水平角；Z 2为调整前立管端法兰面水平角；Z 3和Z 4为调整前弯头角度；Z θ立管21旋转角度；L 平管22移动距离。2.根据已有的弯管参数，画出立管21和平管22法兰调整后位置和角度几何图；Z 1’为调整后平管22端法兰面水平角；Z 2’为调整后立管21端法兰面水平角；Z 3'和Z 4’为调整后弯头角度(设计弯头角度)；3.通过上面的作图法，可以计算出平管22移动距离及立管21旋转的角度；4.旋转立管21和移动平管22使法兰达到设计要求，准确地预制出膨胀弯23，使 之能顺利连接，提高膨胀弯23的合格率。三.法兰膨胀弯预制和校核如图4所示1.预制在确认平管22位置和立管21角度合适后，根据最终测量的立管21和 平管22法兰角度、距离参数，在施工船甲板上预制膨胀弯23。有时，为了争取时间，通 常在水下测量进行前或进行中，就已经把膨胀弯23两端预制好，中间留一道口或两道口 只点焊，以备调整。2.校核当膨胀弯23预制好后(中间留一道口或两道口只点焊)，将两个法兰测量仪分别安装在膨胀弯23两端的法兰上，测出膨胀弯23两端法兰的角度、间距。与 立管21和平管22法兰的角度、间距相比较。均合适后，最后进行焊口的焊接，一旦不 合适还要切短或接长膨胀弯23。经验表明如果角度差在士 1°，间距差在+0，-20cm(即膨胀弯短20cm以内) 范围时，可顺利连接膨胀弯23，法兰试压合格率很高。四.海管法兰膨胀弯23的水下安装如图5所示当海管法兰膨胀弯23预制完并经校核无问题后，就可进行水下安装，其步骤如 下1.起吊海管法兰膨胀弯23，通常分为两种情况①.当海面风平浪静时，可在海管法兰膨胀弯23上拴起浮吊19。然后用浮吊19 将海管法兰膨胀弯23直接吊下水。在潜水员引导下将其放到立管21和平管22之间。②.当海面涌浪较大时，除了在海管法兰膨胀弯23上拴起浮吊19外，还要拴充 气浮袋20。用浮吊将海管法兰膨胀弯23吊放海底后，潜水员解掉起浮吊19，并将浮袋 20充气，使海管法兰膨胀弯23浮起。由潜水员将其推至立管21和平管22之间。使用 充气浮袋20的目的是因海上涌浪较大时，浮吊19上下颠簸较大，这时使用浮吊19对接 海管法兰膨胀弯23相当危险，而使用充气浮袋20，就避免了因浮吊19上下颠簸而引起海 管法兰膨胀弯23 —起上下运动，减少了潜水员的危险，且使法兰对接更加顺利。2.对接立管21和平管22两端法兰当立管21和平管22两端法兰面位置合适 后，在两个法兰中间放入密封垫圈，然后穿螺栓，以避免立管21或平管22移位，当两端 螺栓穿好后再依次用液压扳手均勻加力拧紧，一直加力到设计值，至此，海管法兰膨胀 弯23就此安装完毕了。其优点是因为测量准确可保证所安装的法兰试压合格率高，缩短了工期，降 低了海上施工成本。如在近期JZ9-3W海底输气管线铺设工程中，使用了法兰连接式海 管膨胀弯测量仪，预制和安装效果好，两处膨胀弯23的测量准确，水下连接顺利，工期 缩短了 8天，法兰试压一次合格，节约成本160万元。以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实 用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员 对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定 的保护范围内。
权利要求1.一种法兰连接式海管膨胀弯测量仪，其特征在于测量仪包括竖向角度仪(1)、水 平角度仪(2)、水准仪(3)、张力计(4)、钢丝葫芦(5)、测距钢丝(6)，竖向角度仪(1) 和水平角度仪(2)垂直固定成一体，水准仪(3)固定在水平角度仪(2)上，测距钢丝(6) 缠绕在钢丝葫芦(5)内，测距钢丝(6)上带有卡箍(6-1)，张力计(4)的一端与钢丝葫芦 (5)连接，水平角度仪(2)与底座(7)固定连接。
2.根据权利要求1所述的法兰连接式海管膨胀弯测量仪，其特征在于所述的竖向 角度仪(1)包括有A刻度盘(8)、套筒(9)、立轴(10)、竖向角度指针(11)和A螺栓 (12)，A刻度盘(8)与套筒(9)固定在一起并空套在立轴(10)上，A刻度盘(8)上开有 A弧形槽(13)，竖向角度指针(11)的一端用A螺栓(12)可旋转的固定在A刻度盘(8) 上，竖向角度指针(11)中间固定的A螺丝(14)卡在A弧形槽(13)内，竖向角度指针 (11)的另一端与张力计(4)的另一端连接。
3.根据权利要求1所述的法兰连接式海管膨胀弯测量仪，其特征在于所述的水平 角度仪(2)包括水平角度指针(16)、B刻度盘(15)、B弧形槽(17)和B螺丝(18)，水 平角度指针(16)的一端固定在套筒(9)上，水平角度指针(16)可在B刻度盘(15)上摆 动，水平角度仪⑵中间固定的B螺丝(18)卡在B弧形槽(17)内，水平角度仪(2)通 过立轴(10)竖向角度仪(1)垂直固定在一起。
4.根据权利要求1所述的法兰连接式海管膨胀弯测量仪，其特征在于所述的底座 (7)固定在水平角度仪(2)和被测法兰上。
专利摘要本实用新型涉及一种法兰连接式海管膨胀弯测量仪，它包括竖向角度仪、水平角度仪、水准仪、张力计、钢丝葫芦、测距钢丝，竖向角度仪和水平角度仪垂直固定成一体，水准仪固定在水平角度仪上，测距钢丝缠绕在钢丝葫芦上，测距钢丝上带有钢丝卡箍，张力计的一端与钢丝葫芦连接，水平角度仪与底座固定连接。竖向角度仪的A刻度盘空套在立轴上，A刻度盘上指针可测角度；水平角度仪上的指针在B刻度盘上摆动，可测出膨胀弯的水平方位角，经水下调整后，是立管和平管两端法兰准确对接。测量准确，安装的法兰试压合格率高，缩短了工期，降低了海上施工成本。如在JZ9-3W海底输气管铺设工程中，因测量准确，安装效果好，工期缩短8天，试压合格，节约160万元。
文档编号G01B5/24GK201803687SQ20102054106
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者汪建伟 申请人:天津天易海上工程有限公司