一种海水提升装置及海洋平台

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程装备技术领域，尤其涉及一种海水提升装置及海洋平台。

背景技术

自升式海洋平台作业时，平台船体需要提升至离开海平面，使得平台船体与海平面之间具有一定的气隙。海洋平台上设置有桩腿，桩腿穿过海洋平台上开设的桩腿井，当海洋平台需要上升时，桩腿下降至桩靴抵接海床，桩腿与平台船体继续相对运动，实现平台船体相对桩腿上升，在平台船体与海平面之间形成气隙。自升式海洋平台都安装有海水提升装置，用于向海洋平台上抽取海水并存储至平台内部的海水舱，为平台的消防、压载、生产、设备冷却、生活等方面提供海水。

目前一般采用钢管式海水提升装置和软管绞盘式海水提升装置两种类型。钢管式海水提升装置，其管体采用多个分段钢管依次连接而成，在自升式海洋平台完成插桩和抬升后，将一个分段钢管放入水下，在上述分段钢管的顶端连接下一分段钢管，直至形成合适长度的管体，再通过操作海水提升装置的钢缆绞车或齿条式升降装置，将下端接有潜水泵的海水提升管从平台船体的甲板面下放到海面下，然后使用软管连接管体顶端和海水舱的管接口，启动潜水泵，海水通过海水提升管输送到海洋平台内部的海水舱。同理，当平台船体在下降时，需要先从管体上依次拆除相应数量的分段钢管，再使平台船体下降。该装置技术简单、造价低廉，但不能在平台升降过程中连续抽取海水。软管绞盘式海水提升装置，是通过转动软管绞车，将末端接有潜水泵的软管展开下放至海水中，然后启动潜水泵，将海水输送至平台的海水舱中，软管绞盘式海水提升装置可以在平台升降过程中实现抽取海水。该装置安装方便，可以在平台升降过程中不间断使用，但结构复杂，造价昂贵，实用性不高。

基于此，亟需一种海水提升装置及海洋平台用来解决如上提到的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海水提升装置，海水提升管能够调整自身长度，实现了在平台船体升降过程中能够不间断抽取海水，提高了海水提升管的实用性以及海洋平台的作业效率，且保证密封性能，避免了抽入海水提升管的海水再次流入海里，提高了抽水的效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种海水提升装置，包括潜水泵和竖直设置的海水提升管，所述潜水泵设置于所述海水提升管上，用于沿所述海水提升管抽取海水，所述海水提升管包括依次套叠设置的多节套管，多节所述套管中任意两个彼此相邻的内层套管和外层套管中，所述内层套管能够在所述外层套管中伸缩运动，所述内层套管上套设有第一密封圈、第一挡圈和第二挡圈，所述第一密封圈、所述第一挡圈和所述第二挡圈均置于所述外层套管内，所述第一挡圈和所述第二挡圈置于所述第一密封圈沿轴向的两侧，所述第一密封圈沿径向的两侧分别与所述内层套管和所述外层套管抵接。

作为一种海水提升装置的优选实施例，所述内层套管的顶部置于所述外层套管内，所述内层套管的底部凸出于所述外层套管设置，所述内层套管的凸出部分的侧壁上环向凸设有第一限位环，所述第一限位环的直径大于所述外层套管的内径，所述外层套管能够抵接于所述第一限位环。

作为一种海水提升装置的优选实施例，所述内层套管的顶部外壁环向凸设有第二限位环，所述第二限位环与所述内层套管的顶端端面之间依次设置所述第一挡圈、所述第一密封圈和所述第二挡圈，所述外层套管的底端端面沿周向设置有外层限位环，所述外层限位环的内径小于所述第二限位环的内径，所述第二限位环能够抵接于所述外层限位环。

作为一种海水提升装置的优选实施例，所述外层限位环设有密封件，所述密封件包括第一密封层和第二密封层，所述外层限位环的内壁沿周向环设所述第一密封层，所述外层限位环与所述外层套管的端面之间设置所述第二密封层，所述第一密封层连接于所述第二密封层。

作为一种海水提升装置的优选实施例，所述内层套管的顶端端面沿周向环设有分隔圈，所述分隔圈置于所述外层套管内，所述分隔圈与所述第二限位环沿所述内层套管的轴向间隔设置，所述第一挡圈、所述第一密封圈和所述第二挡圈置于所述分隔圈与所述第二限位环之间，所述分隔圈的外径大于所述第二限位环的外径且所述分隔圈的外壁与所述外层套管的内壁抵接。

作为一种海水提升装置的优选实施例，所述内层套管套设有第二密封圈，所述第二密封圈置于所述第二挡圈与所述分隔圈之间。

作为一种海水提升装置的优选实施例，最外层的所述套管的侧壁上设置有连接部。

作为一种海水提升装置的优选实施例，所述海水提升装置还包括导向单元，所述导向单元包括滑动件和导向杆，所述滑动件凸出设置于所述海水提升管的外壁，所述滑动件沿所述海水提升管的轴向开设有滑槽，所述导向杆固定于桩腿的外壁并与所述海水提升管同轴设置，且所述导向杆置于所述滑槽内。

作为一种海水提升装置的优选实施例，所述海水提升装置还包括钢缆组件，所述钢缆组件包括钢缆和钢缆绞盘，所述钢缆的一端缠绕于所述钢缆绞盘上，所述钢缆的另一端固定在所述海水提升管底部的所述套管上。

本发明的另一目的在于提供一种海洋平台，实现了在平台船体升降过程中能够不间断抽取海水，提高了海洋平台的作业效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种海洋平台，包括如上所述的海水提升装置。

本发明的有益效果：

本发明提供的海水提升装置，采用多节套管组成海水提升管，多节套管中任意两个彼此相邻的内层套管和外层套管中，内层套管能够在外层套管中伸缩运动，使得海水提升管构成伸缩管结构，在平台船体上升或下降的过程中，海水提升管随之伸缩，能够调整自身长度，实现了在平台船体升降过程中能够不间断抽取海水，提高了海水提升管的实用性以及海洋平台的作业效率，也减小了海水提升装置占用的空间，结构较为简单，避免了造价较高，进一步提高了实用性。此外，设置第一密封圈，能够保证各层套管之间的密封性能，避免了抽入海水提升管的海水再次流入海里，提高了抽水的效率，节省了时间成本。而且在第一密封圈的两侧设置第一挡圈和第二挡圈，设置第一挡圈与第二挡圈能够避免第一密封圈变形并进入内层套管与外层套管之间的缝隙内，进一步保证了密封效果，也降低了维护频率与维护成本，提高了实用性。

本发明提供的海洋平台，采用上述海水提升装置，能够不间断的抽取海水，提高了抽取海水的效率，提高了海洋平台的作业效率，提高了实用性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的海洋平台的第一状态的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的海水提升管的收缩状态的局部剖视图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是图2中B处的局部放大图；

图5是本发明实施例提供的海洋平台的第二状态的第一视角的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的海洋平台的第二状态的第二视角的结构示意图；

图7是图6中沿C-C方向的剖视图；

图8是图6中沿D-D方向的剖视图；

图9是本发明实施例提供的海水提升管的伸长状态的结构示意图；

图10是图9中E处的局部放大图。

图中：

10、平台船体；20、桩腿；30、桩靴；40、桩腿井；50、海水管；

1、潜水泵；

2、海水提升管；21、套管；211、第一限位环；212、第二限位环；213、眼板；214、固定脚；215、连接部；22、第一密封圈；23、第一挡圈；24、第二挡圈；25、第二密封圈；26、外层限位环；27、分隔圈；

3、导向单元；31、滑动件；311、滑槽；32、导向杆；

4、密封件；41、第一密封层；42、第二密封层；43、第三密封层；

5、钢缆绞盘；

6、电缆绞盘。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

目前，一般采用钢管式海水提升装置和软管绞盘式海水提升装置两种类型。钢管式海水提升装置中，管体不能在海洋平台的平台船体升降的过程中抽取海水；软管绞盘使海水提升装置，结构复杂，造价较高。

为了解决上述问题，本实施例提供了一种海水提升装置，海水提升管能够调整自身长度，实现了在平台船体升降过程中能够不间断抽取海水，提高了海水提升管的实用性以及海洋平台的作业效率，且保证密封性能，避免了抽入海水提升管的海水再次流入海里，提高了抽水的效率。

如图1-图10所示，本实施例提供的一种海水提升装置包括潜水泵1和竖直设置的海水提升管2，潜水泵1设置于海水提升管2上，用于沿海水提升管2抽取海水，海水提升管2包括依次套叠设置的多节套管21，多节套管21中任意两个彼此相邻的内层套管和外层套管中，内层套管能够在外层套管中伸缩运动，内层套管上套设有第一密封圈22、第一挡圈23和第二挡圈24，第一密封圈22、第一挡圈23和第二挡圈24均置于外层套管内，第一挡圈23和第二挡圈24置于第一密封圈22沿轴向的两侧，第一密封圈22沿径向的两侧分别与内层套管和外层套管抵接。

采用多节套管21组成海水提升管2，多节套管21中任意两个彼此相邻的内层套管和外层套管中，内层套管能够在外层套管中伸缩运动，使得海水提升管2构成伸缩管结构，在平台船体10上升或下降的过程中，海水提升管2随之伸缩，能够调整自身长度，实现了在平台船体10升降过程中能够不间断抽取海水，提高了海水提升管2的实用性以及海洋平台的作业效率，也减小了海水提升装置占用的空间，结构较为简单，避免了造价较高，进一步提高了实用性。此外，设置第一密封圈22，能够保证各层套管21之间的密封性能，避免了抽入海水提升管2的海水再次流入海里，提高了抽水的效率，节省了时间成本。而且在第一密封圈22的两侧设置第一挡圈23和第二挡圈24，设置第一挡圈23与第二挡圈24能够止挡第一密封圈22，避免了第一密封圈22变形并进入内层套管与外层套管之间的缝隙内，进一步保证了密封效果，也降低了维护频率与维护成本，提高了实用性。此外，潜水泵1的结构可采用现有技术，在此不再赘述。

在本实施例中，第一密封圈22的径向截面呈圆形，第一挡圈23和第二挡圈24的径向截面呈方形，且以第一挡圈23为例，第一挡圈23的内壁与外壁相互平行，内壁与套管21的外壁贴合，避免了第一挡圈23沿套管21的轴向滚动，进一步保证了第一挡圈23对于第一密封圈22的止挡作用。且第一挡圈23的外径小于第一密封圈22的最大外经，且第一挡圈23与外层套管的内壁间隙配合，减少对于外层套管内壁上防腐蚀涂层的摩擦损伤。第二挡圈24的结构与第一挡圈23的结构和尺寸均相同，在此不再指赘述。第一挡圈23与第二挡圈24之间沿套管21轴向的距离与第一密封圈22截面的直径相同。且第一密封圈22、第一挡圈23和第二挡圈24均采用聚四氟乙烯的材质。

具体地，海水提升管2处于最大长度时，设定为伸长状态，海水提升管2处于最小长度时，设定为收缩状态。当桩腿20缩回，平台船体10的高度下降至最低时，设定为海洋平台的第一状态，当桩腿20伸出，平台船体10的高度上升至最高时，设定为海洋平台的第二状态。

在本实施例中，海水提升管2设置有五节套管21，套管21采用不锈钢材质，由外至内依次为第一套管、第二套管、第三套管、第四套管和第五套管，且由外至内的直径依次减小。海水提升管2的第一套管与平台船体10上的海水管50连接，且第一套管的管壁上固定设置有固定脚214，第一套管通过固定脚214固定在桩腿井40的井壁上，其余四个套管21能够从第一套管的下端伸出或缩回，实现海水提升管2的伸缩。具体地，任意两个彼此相邻的内层套管和外层套管中，内层套管的顶部置于外层套管内，内层套管的底部凸出于外层套管设置，且内层套管向下移动实现海水提升管2的伸出，内层套管向上移动，实现海水提升管2的收缩。

作为优选方案，海水提升装置还包括导向单元3，用于在海水提升管2伸缩的过程中对海水提升管2起到导向作用。进一步地，导向单元3包括滑动件31和导向杆32，滑动件31凸出设置于海水提升管2的外壁，滑动件31沿海水提升管2的轴向开设有滑槽311，导向杆32固定于桩腿20的外壁并与海水提升管2同轴设置，且导向杆32置于滑槽311内。设置导向单元3，能够保证海水提升管2沿竖直方向伸缩，避免了海水提升管2在伸缩时偏移并与桩腿20的其他结构碰撞，保证了海水提升管2的使用寿命。此外，导向单元3包括导向杆32与滑动件31，简化了导向单元3的结构，便于生产加工，降低了制造成本。

在本实施例中，海水提升管2和导向杆32的轴向均竖直设置，导向杆32通过焊接连接于桩腿20的外壁。滑动件31为板状，水平设置，且滑动件31沿海水提升管2的轴向设置有多组，优选为三组，每组滑动件31沿海水提升管2的径向设置有两个，两个滑动件31的末端侧壁上开设有滑槽311，使滑动件31呈叉状。且滑槽311呈弧状，滑槽311的半径稍大于导向杆32的半径，便于导向杆32与滑动件31之间滑动设置，且滑槽311的弧度超过半圆，避免了导向杆32脱离滑动件31。

在本实施例中，第二套管、第三套管、第四套管和第五套管的底部侧壁均设置有一组滑动件31，且滑动件31与套管21可为一体连接，还可通过焊接连接，或者可拆卸连接，在此不作限定。且滑动件31的底面与套管21的底端端面平齐。

作为优选方案，任意两个彼此相邻的内层套管和外层套管中，内层套管凸出于外层套管的凸出部分的侧壁上环向凸设有第一限位环211，第一限位环211的直径大于外层套管的内径，以使外层套管能够抵接于第一限位环211。设置第一限位环211，当海水提升管2处于收缩状态时，内层套管上的第一限位环211用于承载外层套管，外层套管能够抵接于第一限位环211，限制了内层套管与外层套管之间的相对位置，便于实现海水提升管2收缩。在本实施例中，第一限位环211焊接于套管21上，且设置在同一套管21上的第一限位环211与滑动件31之间间隔设置，避免了相邻两层套管21之间的滑动件31相互碰撞。

进一步地，内层套管的顶部外壁环向凸设有第二限位环212，第二限位环212与内层套管的顶端端面之间依次设置第一挡圈23、第一密封圈22和第二挡圈24。外层套管的底端端面沿周向设置有外层限位环26，外层限位环26的内径小于第二限位环212的外径，以使第二限位环212能够抵接于外层限位环26。当海水提升管2处于伸长状态时，外层套管上的外层限位环26能够通过第二限位环212承载内层套管，限制了内层套管与外层套管之间的相对位置，避免了伸长状态下的海水提升管2的各个套管21之间脱离。在本实施例中，第二限位环212与套管21一体设置。外层限位环26贴合于套管21的底端端面，且外层限位环26与套管21之间通过螺钉可拆卸连接。具体地，对于第二套管、第三套管、第四套管和第五套管而言，外层限位环26贴合于滑动件31的底面，并与滑动件31之间可拆卸连接。对于第一套管而言，第一套管不设置滑动件31，则第一套管的底端外壁环设有凸环，凸环的底面与第一套管的底端端面平齐，外层限位环26可拆卸连接于凸环底面。在其他实施例中，第二限位环212与套管21之间也可为可拆卸连接，在此不作限定。可以理解的是，当海水提升管2处于收缩状态时，内层套管上的第一限位环211用于承载外层套管，外层套管上的外层限位环26的底面能够抵接于第一限位环211的顶面。

再进一步地，外层限位环26设有密封件4，密封件4包括第一密封层41和第二密封层42，外层限位环26的内壁沿周向环设第一密封层41，外层限位环26与外层套管的端面之间设置第二密封层42，即第二密封层42设置在外层限位环26的顶面，第一密封层41连接于第二密封层42。设置密封件4，进一步提高了海水提升管2的密封性。且密封件4包括第一密封层41和第二密封层42，第一密封层41呈环状，其内壁抵接于内层套管凸出于外层套管的部分；第二密封层42置于外层限位环26与外层套管的端面之间。密封件4实现了两处缝隙的密封，进一步保证了密封特性。在本实施例中，密封件4采用聚四氟乙烯的材质，材质较软，也避免了密封件4两侧的套管21结构相互碰撞，起到了保护作用。密封件4还包括第三密封层43，第三密封层43设置在外层限位环26的底面，海水提升管2处于收缩状态时，第三密封层43置于外层限位环26与第一限位环211之间，避免了第一限位环211与外层限位环26之间碰撞。进一步地，密封件4可通过胶层固定在外层限位环26上。

作为优选方案，内层套管的顶端端面沿周向环设有分隔圈27，分隔圈27置于外层套管内，分隔圈27与第二限位环212沿内层套管的轴向间隔设置，第一挡圈23、第一密封圈22和第二挡圈24置于分隔圈27与第二限位环212之间，分隔圈27的外径大于第二限位环212的外径且分隔圈27的外壁与外层套管的内壁抵接。上述设置方式，通过分隔圈27实现了内层套管与外层套管之间的径向定位，避免了内层套管的外壁与外层套管的内壁碰撞，同时也避免了第二限位环212与外层套管的内壁碰撞，保护了内层套管外壁上的涂层以及外层套管内壁上的涂层，避免了海水提升管2被腐蚀，保证了使用寿命，提高了实用性。具体地，分隔圈27贴合于内层套管顶端端面，并与内层套管通过螺钉可拆卸连接。在本实施例中，分隔圈27采用聚四氟乙烯材质，质地较软，降低了对于外层套管内壁上防腐蚀涂层的摩擦损伤。

进一步地，内层套管套设有第二密封圈25，第二密封圈25置于第二挡圈24与分隔圈27之间，设置第二密封圈25，提高了密封性，进一步避免了海水提升管2内部的海水流入海中，保证了抽水效率。在本实施例中，第二密封圈25的径向截面呈圆形，且第一密封圈22与第二密封圈25的尺寸相同。第二挡圈24与分隔圈27之间沿套管21轴向的距离与第二密封圈25截面的直径相同。第二密封圈25也采用聚四氟乙烯材质。

在本实施例中，分隔圈27、第二密封圈25、第二挡圈24、第一密封圈22以及第一挡圈23依次贴合，且第一挡圈23贴合于第二限位环212，进一步提高了对于两个密封圈的止挡作用。

作为优选方案，最外层的套管21的侧壁上设置有连接部215。连接部215用于平台船体10上的海水管50的一端连接，海水管50的另一端连接于海水舱，实现了海水通过海水提升管2流向海水舱内部，提高了实用性。

在本实施例中，连接部215为法兰盘，环设在最外层套管21的顶端外壁处，通过法兰盘的设置，利于海水提升管2与海水管50之间通过螺栓和螺母实现可拆卸连接，便于拆装海水提升管2，进一步提高了实用性。在其他实施例中，连接部215还可以为卡扣，海水管50的接口处对应设置有卡槽，或者海水提升管2与海水管50之间通过其他结构可拆卸连接，在此不作限定。

作为优选方案，海水提升装置还包括钢缆组件，钢缆组件包括钢缆和钢缆绞盘5，钢缆的一端缠绕于钢缆绞盘5上，钢缆的另一端固定在海水提升管2底部的套管21上。套管21上设置有眼板213，钢缆的端部固定在眼板213上。设置钢缆组件，通过钢缆绞盘5的转动，缩短钢缆的长度，将伸长状态的海水提升管2收缩至收缩状态；且当海水提升管2需要伸长至伸长状态时，钢缆绞盘5缓慢转动，降低了海水伸缩管2的伸长速度，避免了套管21因自身重力快速下落，从而避免了各个套管21之间的结构碰撞，也避免了海水提升管2因伸长速度过快与海床碰撞，保证了海水提升管2的使用寿命，提高了实用性。在本实施例中，钢缆组件还设置有第一驱动件，第一驱动件用于驱动钢缆绞盘5转动，提高了自动化程度以及海水提升装置的实用性。钢缆组件固定在平台船体10上，具体在桩腿井40的井口附近，钢缆能够通过桩腿井40下放。钢缆绞盘5的具体结构为现有技术，在此不再进行赘述。且第一驱动件可采用驱动电机等结构，在此不作限定。

作为优选方案，海水提升装置还包括电缆组件，电缆组件包括电缆和电缆绞盘6，电缆的一端缠绕于电缆绞盘6上并电连接于平台船体10上的电源，电缆的另一端电连接于潜水泵1，用于向潜水泵1供电。可以理解的是，电缆的一端与潜水泵1的接口处应使用防水接口，避免发生短路等问题，保证了安全性。在本实施例中，电缆组件还设置有第二驱动件，第二驱动件用于驱动电缆绞盘6转动，提高了自动化程度以及海水提升装置的实用性。电缆组件固定在平台船体10上，具体在桩腿井40的井口附近，电缆能够通过桩腿井40下放。具体地，电缆绞盘6的具体结构为现有技术，在此不再进行赘述。且第二驱动件可采用驱动电机等结构，在此不作限定。

本实施例还提供了一种海洋平台。海洋平台包括如前文中的海水提升装置，实现了在平台船体升降过程中能够不间断抽取海水，提高了抽取海水的效率，提高了海洋平台的作业效率，提高了实用性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。