亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：海底管道法兰空间位置测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及海底管线铺设用设备，尤其涉及一种海底管道法兰空间位置测量
>J-U装直。
背景技术：
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法兰膨胀弯的连接工程，在已经建成和正准备建设的项目中，几乎每个项目都有海管法兰膨胀弯的连接。所谓海管法兰膨胀弯的连接，是指在海底管道的立管端法兰与平管端法兰之间用膨胀弯进行连接的形式。现有海底管线铺设项目中，海管法兰膨胀弯的测量只是潜水员用钢尺量出两个法兰面的距离(即两个法兰面的相对位置)，然后就开始在甲板上预制膨胀弯，但是由于没有测量立管法兰面和平管法兰面之间的角度(相对方位)和高度(相对高差)，因此，所预制的膨胀弯大都不能顺利安装，主要是膨胀弯的法兰面与立管法兰面和平管法兰面吻合不好，这样连接的法兰密封效果较差，试压时容易发生泄露，最后只得返工，费时费工，导致工期严重推迟。由于海上施工船队日费率极高，可能仅仅因为法兰的测量不准而造成惨重的经济损失。因此，为缩短海上工期，大幅降低施工成本，开发一套能够准确测量海底管道法兰之间相互位置关系的装置进行膨胀弯的准确测量是非常必要的。

实用新型内容本实用新型的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种海底管道法兰空间位置测量装置，主要包括设置在底座上的竖向角度仪旋转内轴、水平角度仪和水平气泡仪，该竖向角度仪旋转内轴设有的竖向角度仪旋转外套上设水平角度指针、竖向角度仪和竖向角度指针；能够准确测量出海底管道的立管端法兰面与平管端法兰面之间的距离、角度以及高差等各种相对空间位置和方位，便于预制能与海底管线的立管底部法兰面与平管法兰面吻合的膨胀弯，缩短工期，提高工作效率，保证工程质量，而且具有结构简单、重量小以及便于潜水员水下安装和拆卸的功效。本实用新型的目的是由以下技术方案实现的。本实用新型海底管道法兰空间位置测量装置，其特征在于，包括底座11，该底座11上分别固定竖向角度仪旋转内轴I、水平角度仪9和水平气泡仪12 ;该竖向角度仪旋转内轴I外侧套设竖向角度仪旋转外套2，竖向角度仪旋转外套2外壁上设置水平角度指针10、竖向角度仪3和竖向角度指针4。前述的海底管道法兰空间位置测量装置，其中底座11为断面呈口字去掉上面一横形的架体，该架体开口端的一侧设有与该侧呈垂直状的水平角度仪9，该水平角度仪9的上面设有水平气泡仪12 ;所述竖向角度仪旋转内轴I 一端垂直固定在架体连接水平角度仪9 一侧的外壁的中间位置，竖向角度仪旋转外套2套设在竖向角度仪旋转内轴I外部，且竖向角度仪旋转外套2的底部位于水平角度仪9的上面；所述水平角度指针10 —端固定在竖向角度仪旋转外套2靠近水平角度仪9的下端，另一端水平指向水平角度仪9的刻度处；所述竖向角度仪3固定在竖向角度仪旋转外套2外壁中部；所述竖向角度指针4 一端固定在竖向角度仪旋转外套2中央位置，另一端指向竖向角度仪3的刻度处。前述的海底管道法兰空间位 置测量装置，其中水平角度仪9为半圆形体，其直线边与架体开口端的一侧固定，其半圆形边设有刻度，该半圆形边与圆心垂直的点设为0度，由0度点向半圆形边一端点设有的刻度为90度，且由0度点向半圆形边另一端点设有的刻度为-90度。前述的海底管道法兰空间位置测量装置，其中竖向角度仪3为半圆形体，其直线边与竖向角度仪旋转外套2外壁中部固定，其半圆形边设有刻度，该半圆形边与圆心垂直的点设为0度，由0度点向半圆形边一端点设有的刻度为90度，且由0度点向半圆形边另一端点设有的刻度为-90度。本实用新型海底管道法兰空间位置测量装置的有益效果，特别适用于各种规格海底管道膨胀弯尺寸水下测量。其水平角度仪和竖向角度仪可实现对膨胀弯三维尺度的测量，且在能见度不好的水下也能实现测量角度的准确读取。使用时利用钢丝葫芦以及张力计能够收紧测量钢丝，可以减小水中流速对膨胀弯长度测量的影响。该测量装置设计合理、测量效果可靠，操作简单，可重复使用。

图I为本实用新型海底管道法兰空间位置测量装置整体结构示意图。图中主要标号说明1竖向角度仪旋转内轴、2竖向角度仪旋转外套、3竖向角度仪、4竖向角度指针、5钢丝标记卡、6张力计、7钢丝葫芦、8测距钢丝、9水平角度仪、10水平角度指针、11底座、12水平气泡仪。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型海底管道法兰空间位置测量装置，其包括底座11，该底座11上分别固定竖向角度仪旋转内轴I、水平角度仪9和水平气泡仪12 ;该竖向角度仪旋转内轴I外侧套设竖向角度仪旋转外套2，竖向角度仪旋转外套2外壁上设置水平角度指针
10、竖向角度仪3和竖向角度指针4。本实用新型海底管道法兰空间位置测量装置，其中，该底座11为断面呈口字去掉上面一横形的架体，该架体开口端的一侧设有与该侧呈垂直状的水平角度仪9，该水平角度仪9的上面设有水平气泡仪12 ;所述竖向角度仪旋转内轴I 一端垂直固定在架体连接水平角度仪9 一侧的外壁的中间位置，竖向角度仪旋转外套2套设在竖向角度仪旋转内轴I外部，且竖向角度仪旋转外套2的底部位于水平角度仪9的上面；所述水平角度指针10—端固定在竖向角度仪旋转外套2靠近水平角度仪9的下端，另一端水平指向水平角度仪9的亥IJ度处；所述竖向角度仪3固定在竖向角度仪旋转外套2外壁中部；所述竖向角度指针4 一端固定在竖向角度仪旋转外套2中央位置，另一端指向竖向角度仪3的刻度处；该水平角度仪9为半圆形体，其直线边与架体开口端的一侧固定，其半圆形边设有刻度，该半圆形边与圆心垂直的点设为0度，由0度点向半圆形边一端点设有的刻度为90度，且由0度点向半圆形边另一端点设有的刻度为-90度；该竖向角度仪3为半圆形体，其直线边与竖向角度仪旋转外套2外壁中部固定，其半圆形边设有刻度，该半圆形边与圆心垂直的点设为O度，由O度点向半圆形边一端点设有的刻度为90度，且由0度点向半圆形边另一端点设有的刻度为-90度。如图I所示，本实用新型海底管道法兰空间位置测量装置使用时，在海底管道的立管法兰和平管法兰处分别装设该海底管道法兰空间位置测量装置，并按照下面的方法读取分别安装在两个法兰处的海底管道法兰空间位置测量装置的读数通过测距钢丝8、钢丝葫芦7以及张力计6连接两个海底管道法兰空间位置测量装置的竖向角度指针，其中张力计6 —端通过登山扣与一个法兰处装设的海底管道法兰空间位置测量装置的竖向角度指针连接，另一端通过卡环与钢丝葫芦7的一端连接，该钢丝葫芦7的另一端与测距钢丝8的一端连接，该测距钢丝8的另一端与另一个法兰处装设的海底管道法兰空间位置测量装 置的竖向角度指针连接，钢丝标记卡5套在测距钢丝8上且能沿测距钢丝8自由滑动。在进行海底管道法兰空间位置测量时，先通过钢丝葫芦7收紧测距钢丝8，当张力到达钢丝葫芦7的额定张力后，插上张力计6上的定位销，使张力保持恒定，同时拧紧钢丝标记卡5，然后分别读取两个测量装置的水平角度指针和竖向角度指针所指向的读数，并分别测得测距钢丝与两个测量装置的水平角度仪及竖向角度仪之间的夹角。在某海底管道的实际测量数据，读取安装在该海底管道平管端的海底管道法兰空间位置测量装置的水平角度指针10的读数为32度，由该读数可计算出平管端法兰与立管端法兰之间中心连线与平管端法兰水平线X之间的夹角为90度+32度=122度，读取竖向角度指针所指向的读数为0度，由该读数可计算出立管端法兰与平管端法兰之间中心连线与平管端法兰垂直线Y之间夹角为90度+0度=90° ;读取安装在该海底管道立管端的海底管道法兰空间位置测量装置的水平角度指针的读数为19度，由该读数可计算出立管端法兰与平管端法兰之间中心连线与立管端法兰水平线X之间的夹角为90度-19度=71度，读取竖向角度指针所指向的读数为0°，由该读数可计算出立管端法兰与平管端法兰之间中心连线与立管端法兰垂直线Y之间夹角为90度-0度=90度；再测量海底管道的立管端法兰和平管端法兰之间的距离，该距离等于测距钢丝8长度，加上两个海底管道法兰空间位置测量装置竖向角度指针的长度以及张力计6长度之和，即为41. 7米。根据实际测量的海底管道的立管端法兰和平管端法兰之间距离、平管端法兰与立管端法兰之间中心连线与平管端法兰水平线X之间的夹角、立管端法兰与平管端法兰之间中心连线与平管端法兰垂直线Y之间夹角、立管端法兰与平管端法兰之间中心连线与立管端法兰水平线X之间的夹角以及立管端法兰与平管端法兰之间中心连线与立管端法兰垂直线Y之间夹角的数值，使用AUTOCAD绘出较为准确尺寸的膨胀弯，该膨胀弯与该处海底管道的立管端法兰面和平管端法兰面吻合性良好。膨胀弯的大体尺寸形式是已经确定的，但是由于海底管道铺设和安装立管的时候存在不可避免的误差，造成平管法兰与立管法兰之间的实际相对空间位置与设计存在差另IJ，需要进行水下测量，当使用海底管道法兰空间位置测量装置确定两个法兰的实际相对空间位置后，即可准确修正膨胀弯测量不准确的问题。本实用新型海底管道法兰空间位置测量装置的工作原理竖向角度仪旋转内轴I可使竖向角度仪旋转外套2绕其旋转，从而使装配在竖向角度仪旋转外套2上的水平角度指针10和竖向角度指针4在测距钢丝8收紧后可显示法兰之间的相对位置，根据此时水平角度指针10所指向的水平角度仪9上的读数，然后利用余角关系和三角形内角定理可推算出法兰之间水平方向的夹角，而根据此时竖直角度指针4所指向的竖直角度仪3上的读数，然后同样利用余角关系和三角形内角定理可推算出法兰之间竖直方向的夹角。在安装法兰测量装置到水下法兰时，水平气泡仪12起到判断水平角度仪9安装是否水平的作用。竖向角度仪旋转外套2可绕竖向角度仪旋转内轴I旋转360°，目的是当所测量的法兰之间角度过大时不至损坏测量装置。竖直角度指针4铰接在竖向角度仪旋转外套2上，除了可以随竖向角度仪旋转外套2的转动而转动外，还可绕铰接点沿竖直角度仪3旋转。张力计6起到测量测距钢丝8张力的作用，钢丝葫芦7用来收紧钢丝8，而测距钢丝8在收紧状态下测量其长度可得到所测量法兰之间的距离。在进行法兰测量时，通过钢丝葫芦7收紧测距钢丝8，当张力到达钢丝葫芦的额定张力后，插上张力计6上的定位销，使张力保持恒定，然后读取水平角度指针10和竖向角度指针4所指向的读数。根据测得的读数，利用空间几何知识计算出膨胀弯尺寸，提供给施工人员进行膨胀弯预制。本实用新型海底管道法兰空间位置测量装置的优点本实用新型适用于各种尺寸和规格海底法兰的测量，同时不受海底法兰间距及方向的限制；测量精度、测量效率以及膨胀弯安装成功率高，与现有测量技术相比，大大缩短海上施工时间，平均每个膨胀弯能够减少3天时间，实现节能减排；而且操作简便，施工人
员容易掌握。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种海底管道法兰空间位置测量装置，其特征在于，包括底座(11)，该底座(11)上分别固定竖向角度仪旋转内轴(I)、水平角度仪(9)和水平气泡仪(12);该竖向角度仪旋转内轴(I)外侧套设竖向角度仪旋转外套(2)，竖向角度仪旋转外套(2)外壁上设置水平角度指针(10)、竖向角度仪(3)和竖向角度指针(4)。
2.根据权利要求I所述的海底管道法兰空间位置测量装置，其特征在于，所述底座(11)为断面呈口字去掉上面一横形的架体，该架体开口端的一侧设有与该侧呈垂直状的水平角度仪(9)，该水平角度仪(9)的上面设有水平气泡仪(12);所述竖向角度仪旋转内轴(I)一端垂直固定在架体连接水平角度仪(9) 一侧的外壁的中间位置，竖向角度仪旋转外套(2)套设在竖向角度仪旋转内轴(I)外部，且竖向角度仪旋转外套(2)的底部位于水平角度仪(9)的上面；所述水平角度指针(10) —端固定在竖向角度仪旋转外套(2)靠近水平角度仪(9)的下端，另一端水平指向水平角度仪(9)的刻度处；所述竖向角度仪(3)固定在竖向角度仪旋转外套(2)外壁中部；所述竖向角度指针(4) 一端固定在竖向角度仪旋转外套(2)中央位置，另一端指向竖向角度仪(3)的刻度处。
3.根据权利要求I所述的海底管道法兰空间位置测量装置，其特征在于，所述水平角度仪(9)为半圆形体，其直线边与架体开口端的一侧固定，其半圆形边设有刻度，该半圆形边与圆心垂直的点设为0度，由0度点向半圆形边一端点设有的刻度为90度，且由0度点向半圆形边另一端点设有的刻度为-90度。
4.根据权利要求I所述的海底管道法兰空间位置测量装置，其特征在于，所述竖向角度仪(3)为半圆形体，其直线边与竖向角度仪旋转外套(2)外壁中部固定，其半圆形边设有刻度，该半圆形边与圆心垂直的点设为0度，由0度点向半圆形边一端点设有的刻度为90度，且由0度点向半圆形边另一端点设有的刻度为-90度。
专利摘要本实用新型提供一种海底管道法兰空间位置测量装置，其包括底座，该底座上分别固定竖向角度仪旋转内轴、水平角度仪和水平气泡；该竖向角度仪旋转内轴外侧套设竖向角度仪旋转外套，竖向角度仪旋转外套外壁上设置水平角度指针、竖向角度仪和竖向角度指针；能够准确测量出立管底部法兰面与海管平管法兰面之间的距离、角度以及高差等各种相对空间位置和方位，便于预制能与立管底部法兰面与海管平管法兰面吻合的膨胀弯，缩短工期，提高工作效率，保证工程质量，而且具有结构简单、重量小以及便于潜水员水下安装和拆卸的功效。
文档编号G01B5/00GK202432950SQ201120558028
公开日2012年9月12日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者佟玉军, 倪超, 朱绍华, 桂津, 苗春生, 陶杰, 魏行超 申请人:中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司