一种压力自平衡式液压协同顶升装置

1.本发明涉及船舶与海洋工程领域，尤其涉及一种用于单船大型海洋平台上层组块浮托拆除过程中的压力自平衡式液压协同顶升装置。


背景技术：

2.由于海洋环境多变，且浮托法拆除海洋上层平台组块的工序复杂，风险因素多，所以作业所需的安全要求极高。在一般浮托法作业时，船舶都配有动力定位功能，但是对于船舶的纵摇、垂荡、横摇运动，动力定位根本无法抑制，所以对作业环境的要求极为苛刻，即便在细微海况影响下，船舶也会发生一定的横摇和纵摇，使上层组块出现倾斜，导致在海上拆除过程中结构物之间钢对钢的碰撞，恶劣海况下甚至出现组块滑落的巨大工程事故。
3.在浮托拆平台的过程中，如何保证上层平台组块在船舶运动的情况下仍保持较小的运动响应，保持平衡成为了关键问题。在运输船对接和承载上层组块过程中，外界环境载荷不断作用于船舶，同时由于压载水的调整，运输船自身吃水也在发生变化，各种运动响应的耦合使整个作业过程成为了复杂的运动系统，而这些运动也通过顶升装置传递给上层组块。因此，在浮托拆平台过程中，需要一种可以对上层组块由于船舶运动所造成的位移变化进行运动补偿的协同顶升装置。
4.因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于单船大型海洋平台上层组块浮托拆除过程中的压力自平衡式液压协同顶升装置，基于连通器的原理，将其应用到多个液压装置上，使船舶在运动时，柱塞绝对高度保持稳定，显著减小上层平台的运动响应，提高作业的安全性。


技术实现要素：

5.为实现上述目的，本发明提供了一种压力自平衡式液压协同顶升装置，所述顶升装置被配置为能够安装在海洋平台浮托拆除过程中的单船上，所述顶升装置包括至少两个液压顶升机构，其中，所述液压顶升机构包括：
6.液压缸，其底端固定在所述单船上，上端用于与所述海洋平台连接；
7.油箱，用于储存液压油；
8.主油路，将所述液压缸连接至所述油箱；
9.液压泵和发动机，所述液压泵分别连接至所述发动机和所述油箱，用于将所述油箱中的液体加压后输入所述主油路；
10.其中所述液压缸包括缸体和柱塞，所述柱塞将所述缸体分为上腔室和下腔室，所述柱塞被配置为能够在所述缸体内运动；
11.其中，所述至少两个液压顶升机构中每个的所述下腔室通过第二油路连通。
12.进一步地，所述第二油路上设置有至少一个第一截止阀，所述第一截止阀设置在对应的所述液压顶升机构处，被配置为在所述第一截止阀关闭时能够切断对应的所述液压顶升机构与所述第二油路之间的通道。
13.进一步地，所述上腔室和所述下腔室之间通过第三油路连通，所述第三油路上设置有第二截止阀，所述第二截止阀被配置为在打开时能够给所述缸体泄压。
14.进一步地，所述液压顶升机构还包括节流阀，所述节流阀是可调节的，所述节流阀设置在所述主油路上并被配置为能够控制所述主油路中的流体流量。
15.进一步地，所述液压顶升机构还包括溢流阀，所述溢流阀设置在所述主油路的分支管路上，所述溢流阀被配置为在所述主油路的内部压力超过预设值时能够顶开。
16.进一步地，所述液压顶升机构还包括过滤器，所述过滤器设置在所述主油路上。
17.进一步地，所述液压顶升机构还包括流量计，所述流量计设置在所述主油路上。
18.进一步地，所述第二油路上设置有压力计，所述压力计位于任意相邻的两个所述液压顶升机构之间。
19.进一步地，所述液压缸由金属铁制成。
20.进一步地，所述液压顶升机构的数量为六个。
21.本发明提供的压力自平衡式液压协同顶升装置具有以下技术效果：在浮托拆除过程中，各液压泵向液压缸加载压力，使柱塞受力向上顶升，实现上层组块的托举，因为各液压缸底部处于连通的状态，液压缸上部受压相等，所以各液压缸内部活塞处所受压强始终保持一致，当船舶出现纵摇产生倾斜角，此时活塞处液体压强发生改变，根据连通器原理，液面位置较高的会将液体流向液面位置较低的，最终到达压强一致的状态，继而使柱塞始终稳定在一定高度，显著减少上层平台的运动响应。该装置结构简单，功能明确，基于几个底部互相连通的容器，注入同一种液体，当液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持同一水平面上的特性，到达压力自平衡状态，将各个单独的液压缸连通一起，形成一个巨大的连通器机构，可以使船舶在运动时对所形成的倾斜角有很好的运动补偿，保证上层组块的平稳，且自主平衡过程不需要消耗能力，大大提高拆除作业的安全性、经济性及浮托拆除精度。
22.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
23.图1是本发明的一个较佳实施例的压力自平衡式液压协同顶升装置的结构示意图；
24.图2是图1中的单个液压顶升机构的结构示意图；
25.图3是图1中的压力自平衡式液压协同顶升装置在船处于平衡时的示意图；
26.图4是图1中的压力自平衡式液压协同顶升装置在船倾斜时的示意图。
27.其中，100
‑
液压顶升机构，101
‑
过滤器，110
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液压缸，111
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柱塞，112
‑
缸体，113
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上腔室，114
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下腔室，120
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第二截止阀，130
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油箱，140
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液压泵，150
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发动机，160
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主油路，161
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分支管路，162
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流量计，170
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第三油路，180
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节流阀，190
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溢流阀，200
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第二油路，201
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第一截止阀，202
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压力计，300
‑
上层组块，400
‑
船。
具体实施方式
28.以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便
于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
29.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
30.如图1所示，本发明提供了一种压力自平衡式液压协同顶升装置，应用在大型海洋平台上层组块300浮托拆除过程中的单船400上。该压力自平衡式液压协同顶升装置包括至少两个液压顶升机构100，每个液压顶升机构100能够实现自动升降，其至少包括液压缸110、油箱130、液压泵140、发动机150和主油路160。液压缸110的底端固定在船400上，上端可通过对接装置与海洋平台的上层组块300连接。液压缸110包括缸体112和柱塞111，缸体112可以由足够强度的金属材料制成，有足够的耐压性，且内部有足够的运动行程，较佳地，至少有2米的运动行程。缸体112固定在船400的甲板上，作为整个液压顶升机构100的支撑部件。柱塞111装配于缸体112内部，能够光滑地在缸体112的腔室内做上下活塞运动。柱塞111将缸体112的腔室分为上腔室113和下腔室114，柱塞111有足够的密封性，能够隔离缸体112内上腔室113和下腔室114的液体。柱塞111在顶升过程中作为承载部件。液压泵140和发动机150相连，是液压顶升机构100的动力元件，液压泵140与油箱130相连，从油箱130中吸入液压油，形成压力油输送到主油路160内。油箱130固定在船400上，与主油路160相连，提供整个液压顶升机构100内部液压油的输送和排放。主油路160布置在每个独立的液压顶升机构100中，首尾都和油箱130相连，主油路160通过缸体112的上腔室113、下腔室114，经过液压泵140将压力油输送到管道内，将高压油输送给缸体112的下腔室114，给柱塞111形成压力向上顶升，再将上腔室113挤出的油排放到油箱130中。至少两个液压顶升机构100中每个的下腔室114通过第二油路200连通，第二油路200上可以设置第一截止阀201，第一截止阀201与液压顶升机构对应，设置在每个液压顶升机构与第二油路之间，使得第一截止阀201关闭时，可以切断对应的液压顶升机构100与第二油路之间的通路。在顶升和承载过程中，第一截止阀201打开，使得各个液压顶升机构100中的下腔室114之间是连通的，当船400处于平稳状态且各个液压顶升机构100中的液压油处于不流动状态时，由于各个液压顶升机构100的下腔室114是连通的，形成一个巨大的连通器机构，各个下腔室114内的液面保持在同一平面上，达到压力自平衡状态。当船400在运动时产生倾斜，此时柱塞111处液体压强发生改变，根据连通器原理，液面位置较高的会将液体流向液面位置较低的，最终达到压强一致的状态，继而使柱塞111始终稳定在一定高度，从而显著减少上层组块300的运动响应，保证上层组块300的平衡，且在该自主平衡过程中不需要消耗能力，大大提高了拆除作业的安全性、经济型及浮托拆除精度。另外，如果某一个液压顶升机构100出现爆缸失效问题时，位于第二油路200中的第一截止阀201可以关闭，从而能够起到保护作用。
31.在一些实施方式中，缸体112的上腔室113和下腔室114之间通过第三油路170连通，第三油路170上设置有第二截止阀120，在顶升和承载过程中，第三油路170的第二截止阀120处于关闭状态。当需要下降上层组块300时，第二截止阀120打开，以给缸体112泄压。
32.在一些实施方式中，每个液压顶升机构100还可以包括节流阀180，节流阀180布置在主油路160上，可以通过改变节流截面或节流长度，以控制液压顶升机构100内部的流体流量。在一些实施方式中，每个液压顶升机构100还可以包括溢流阀190，溢流阀190布置在
主油路160的分支管路161上，在整个液压顶升机构100中起到安全保护作用。当管道内部压力超过规定值时，溢流阀190顶开，将管道内的液体排入到油箱130内。在一些实施方式中，每个液压顶升机构100还可以包括过滤器101，用于过滤油液中的杂质和空气。在过滤器101的入口和出口处开可以设置压力传感器，以监测过滤器101两端的压力，当两端压力不一致时，可以判断过滤器101是否堵塞。
33.在一些实施方式中，在主油路160上设置有流量计162，用于监测液压顶升机构100内部的液体流量。
34.在一些实施方式中，在第二油路200中设置有压力计202，压力计202位于相邻的两个液压顶升机构100之间，用于监测连通的液压缸110的下腔室114之间的压强分布。
35.在本发明中，压力自平衡式液压协同顶升装置中的液压顶升机构100的数量可以根据实际需求设置，在一个实施例中，上层组块300有6个桩腿，两侧各三个，则在船400上对应的两侧各设置三个液压顶升机构100。
36.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。