一种海上基础单桩沼气处理方法及装置

技术领域

本发明涉及单桩内沼气处理技术领域，特别是一种海上基础单桩沼气处理方法及装置。

背景技术

海上单桩基础贯入海床底后，原有位置的海水及海底淤泥会继续留置在基础内部，这些淤泥及海水中富含有机物质，长期存在于单桩内部密闭空间后会逐渐腐蚀产生沼气，沼气中富含硫化氢、氯化氢等腐蚀性气体。单桩基础内部沼气的产量根据地域淤泥及海水中有机质的含量不同也有所差异，其中位于养殖区的风场沼气产量明显增多。单桩基础与塔筒内部虽然有基础平台分隔，但基础平台密封性不佳，故单桩基础中的沼气会逐渐逸散至塔筒内部，从而腐蚀塔筒内的电器、机械设备。其中以变流器影响最为严重，沼气会导致IGBT模块失效，进而导致停机。基于此，现设计一种海上基础单桩沼气处理方法及装置，该方法能够及时排出单桩内的沼气，而防回流装置能够在沼气排放的过程中防止沼气回流。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的海上基础单桩沼气处理中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中一个目的提供一种海上基础单桩沼气处理方法，其能够解决单桩内沼气俯视电气设备的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种海上基础单桩沼气处理方法，其包括，对单桩内进行抽水清污；将排气管和进气管安装在单桩内，并通过防回流装置将二者连通，在单桩顶部平台上安装排风机，所述排风机与所述排气管连接；对单桩进行密封。

作为本发明所述海上基础单桩沼气处理方法的一种优选方案，其中：所述抽水清污包括在基础施工阶段将单桩基础内部水体全部排出，并清理淤泥至硬土层。

作为本发明所述海上基础单桩沼气处理方法的一种优选方案，其中：所述排风机配备有PLC智能控制系统，用于控制排风机的开启及关闭，所述排气管和所述进气管均分别一端置于单桩基础内，另一端与外界连通。

作为本发明所述海上基础单桩沼气处理方法的一种优选方案，其中：所述密封包括将基础内平台与单桩连接处、人孔盖、开孔和非密封连接缝隙处密封。

本方法的有益效果为：在设计基础与基础施工时就考虑到了基础内异味气体的处理措施，并定期抽出桩内沼气，保证塔架内空气质量，防止腐蚀电气设备。

本发明的另一个目的是提供一种海上基础单桩沼气处理装置，其能够解决在抽取桩内沼气的过程中沼气回流的问题以及沼气积聚在管道内的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种海上基础单桩沼气处理装置，其包括防回流装置，所述防回流装置包括，阀体壳，所述阀体壳设置有三个连接口且互相连通，分别为底进口、侧进口和上出口，所述底进口和所述侧进口的轴线垂直，所述底进口和上出口轴线重合；以及，阀芯组件，包括设置于所述底进口内部端口处的第一开合件、设置于所述侧进口内部端口处的第二开合件、设置于所述第一开合件和所述第二开合件一侧的锁止件，以及设置于所述第一开合件和所述第二开合件另一侧的限位件

作为本发明所述海上基础单桩沼气处理装置的一种优选方案，其中：所述第一开合件包括设置于所述底进口内端口处的第一挡板，所述第一挡板完全覆盖所述底进口内端口；所述第一开合件还包括一端与所述第一挡板固定连接的第一支撑臂，所述第一支撑臂的另一端与所述阀体壳的内壁转动配合。

作为本发明所述海上基础单桩沼气处理装置的一种优选方案，其中：在所述第一支撑臂的端部两侧分别设置有抵进旋块和收缩旋块，在所述抵进旋块的侧面上设置有抵进槽，所述抵进槽的始端向所述抵进旋块的内部方向凹陷，所述抵进槽的末端与所述抵进旋块的端面平齐；在所述收缩旋块的侧面上还设置有收缩槽，所述收缩槽的始端与所述收缩槽的端面平齐，所述收缩槽的末端向收缩旋块的内部方向凹陷。

作为本发明所述海上基础单桩沼气处理装置的一种优选方案，其中：所述第二开合件包括设置于所述侧进口内端口处的第二挡板；所述第二开合件还包括一端与所述第二挡板固定连接的第二支撑臂，所述第二支撑臂的另一端与所述阀体壳的内壁转动配合；在所述第二支撑臂的端部两侧还设置有卡盘，在所述卡盘上至少设置有一个卡槽。

作为本发明所述海上基础单桩沼气处理装置的一种优选方案，其中：所述锁止件包括设置于靠近所述抵进旋块一侧的移动杆，所述移动杆的一端端面上设置有第一抵柱，所述第一抵柱的端部与所述抵进槽的始端配合；在所述移动杆的另一端设置有第一插杆，所述第一插杆与所述卡槽配合；在所述移动杆的中部一侧还设置有挤压杆，所述挤压杆与所述阀体壳的内壁滑动配合，在所述挤压杆的端部还设置有记忆弹簧。

作为本发明所述海上基础单桩沼气处理装置的一种优选方案，其中：所述限位件包括设置于靠近所述收缩旋块一侧的限位杆，在所述限位杆的一端设置有第二抵柱，所述第二抵柱的端部与所述收缩槽的始端配合；在所述限位杆的另一端还设置有第二插杆，所述第二插杆可与所述卡槽配合；在所述限位杆的一侧还设置有限位弹簧。

本装置的有益效果为：本装置通过阀体壳和阀芯组件的设置，使得其在沼气抽取的过程中，不仅可以防止沼气回流，还可以在沼气抽取完毕后方便清除管道内积存的沼气。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1为海上基础单桩沼气处理方法的场景图。

图2为海上基础单桩沼气处理方法的步骤图。

图3为海上基础单桩沼气处理防回流装置外部结构示意图。

图4为海上基础单桩沼气处理防回流装置的剖面图。

图5为海上基础单桩沼气处理防回流装置的局部剖视图。

图6为海上基础单桩沼气处理防回流装置阀芯组件结构及局部放大图。

图7为海上基础单桩沼气处理防回流装置的第一支撑臂端部的结构图。

图8为海上基础单桩沼气处理防回流装置的第一支撑臂与移动杆以及限位杆的配合示意图。

图9为图8中A处的结构放大图。

图10为海上基础单桩沼气处理装置排风机按程序第一次抽排启动时的气体流向示意图。

图11为海上基础单桩沼气处理装置排风机按程序第二次启动清除管道内沼气时的气体流向示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性地与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1和图2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种海上基础单桩沼气处理方法，该方法包括如下步骤：

S1：对单桩内进行抽水清污，配合桩内撒石灰或水泥。在基础施工阶段将单桩基础内部水体全部排出，并清理淤泥至硬土层或清理淤泥0.5M二者取小，排水清淤完毕后，撒生石灰或水泥覆盖泥面。

S2：将排气管100和进气管200安装在单桩内，并通过防回流装置G将二者连通，在单桩顶部平台上安装排风机300，排风机300与排气管100连接。通过排风机300定期主动将内沼气排出。使桩内气体浓度满足IEC 60721-3-3中3C2标准。

排风机300可以采用轴流或涡轮形式，排风机300进出管口管径为114mm。根据具体方案管线布置情况，需要核算风机的全压及静压后对排风机进行选型购买。排风机防腐等级C5，具有防爆功能。排风机300功率约1kW，排气量达400～600m3/小时。排风机设置成定时开启模式，在排风机上配备PLC智能控制系统，用于控制排风机的开启及关闭，开启的时间时长及时间间隔根据风场情况设置。另外，程序开闭逻辑为：长时间开启——关闭——短时间再次开启。将此动作设定为一组。长时间开启阶段用于抽排沼气，关闭为切换状态，短时间再次开启为清除管道内积存的沼气。

为合理抽取平台下沼气和结构安装方便，排风机300的排气管100安装在塔壁附近。进气管200平直进入，延伸至塔壁另一侧。同时，由于腐蚀气体密度比新鲜空气高，故排气管100插入基础平台下1～1.5米，而进气管200插入基础平台下0.2～0.5米即可。为防止沼气排出塔筒后，回流进入进气管200,排气管100出口与进气管200进口之间间距应大于1米。

S3：对单桩进行密封。基础内平台与单桩连接处、人孔盖等开孔和非密封连接缝隙处，需进行严格密封。并在安装完毕后进行密封检查。由于密封胶随着时间推移存在脱胶、老化等现象，基础需做好后期密封维护方案并定期进行维护。

实施例2

参照图3～5，为本发明第二个实施例，该实施例提供一种海上基础单桩沼气处理装置，防回流装置G，防回流装置G安装在排气管100路径上，防回流装置G包括阀体壳400和阀芯组件500。

具体的，阀体壳400，阀体壳100设置有三个连接口且互相连通，分别为底进口401、侧进口402和上出口403，底进口401和侧进口402的轴线垂直，底进口401和上出口403轴线重合。底进口401和上出口403连接排气管100，侧进口402连接进气管200。

较佳的，阀芯组件500，包括设置于底进口401内部端口处的第一开合件501、设置于侧进口402内部端口处的第二开合件502、设置于第一开合件501和第二开合件502一侧的锁止件503，以及设置于第一开合件501和第二开合件502另一侧的限位件504。第一开合件501用于控制底进口401的通断，第二开合件502用于控制侧进口402的通断。第一开合件501和第二开合件502无法同时开启，一个开启时另一个一定是关闭的。根据排风机300的程序设定，当排风机300开启时，沼气从底进口401进入，第一开合件501开启，沼气并从上出口403流出，此时第二开合件502无法开启。当排风机300关闭时，管道内无气体流动，第一开合件501回落将底进口401关闭，防止沼气回流。当排风机300再次开启时，第二开合件502开启，第一开合件501关闭，此时利用侧进口402进入的新鲜空气冲刷排气管100内的残留气体。按上述动作定期执行。

实施例3

参照图1和图3～11，为本发明第三个实施例，该实施例基于上一个实施例。

具体的，第一开合件501包括设置于底进口401内端口处的第一挡板501a，第一挡板501a完全覆盖底进口401内端口。第一挡板501a的形状与底进口401的形状相适应，在本实施例中呈圆形。其底面还安装有密封垫圈，增强密封性。

第一开合件501还包括一端与第一挡板501a固定连接的第一支撑臂501b，第一支撑臂501b的另一端与阀体壳400的内壁转动配合。第一支撑臂501b与第一挡板501a的连接处用螺栓进行固定。另一端的两侧通过转轴与阀体壳400内壁相应的槽位转动配合。也即第一挡板501a的开启为转动开启。

优选的，在第一支撑臂501b的端部两侧分别设置有抵进旋块501c和收缩旋块501d，在抵进旋块501c的侧面上设置有抵进槽501c-1，抵进槽501c-1的始端向抵进旋块501c的内部方向凹陷，抵进槽501c-1的末端与抵进旋块501c的端面平齐。抵进槽501c-1的形状为从抵进旋块501c的内部逐渐延伸至端面，呈一个斜坡状。

在收缩旋块501d的侧面上还设置有收缩槽501d-1，收缩槽501d-1的始端与收缩槽501d-1的端面平齐，收缩槽501d-1的末端向收缩旋块501d的内部方向凹陷。收缩槽501d-1的形状与抵进槽501c-1的形状是一致的，只是从同一方向看过去它们的旋向是相反的。

较佳的，第二开合件502包括设置于侧进口402内端口处的第二挡板502a。第二挡板502a与第一挡板501a形状相同。

第二开合件502还包括一端与第二挡板502a固定连接的第二支撑臂502b，第二支撑臂502b的另一端与阀体壳400的内壁转动配合。第二支撑臂502b和第一支撑臂501b互相垂直，但是形状相同。

在第二支撑臂502b的端部两侧还设置有卡盘502c，在卡盘502c上至少设置有一个卡槽502c-1。卡盘502c左右各设置有一个，卡槽502c-1各设置四个，每一个形状均为方形。

进一步的，锁止件503包括设置于靠近抵进旋块501c一侧的移动杆503a，移动杆503a的一端端面上设置有第一抵柱503a-1，第一抵柱503a-1的端部与抵进槽501c-1的始端配合。移动杆503a在阀体壳400内部相应的槽里可以水平滑动。第一抵柱503a-1的端部紧贴在抵进槽501c-1内，当第一挡板501a转动打开时，抵进槽501c-1就会旋转，第一抵柱503a-1机会沿着抵进槽501c-1从抵进旋块501c的内部移动到其端面上来。移动杆503a也就被推着相外侧移动。

在移动杆503a的另一端设置有第一插杆503a-2，第一插杆503a-2与卡槽502c-1配合。初始状态下，第一插杆503a-2是插在卡槽502c-1，当移动杆503a也就被推着相外侧移动时，第一插杆503a-2也会逐渐离开卡槽502c-1。

在移动杆503a的中部一侧还设置有挤压杆503a-3，挤压杆503a-3与阀体壳400的内壁滑动配合，在挤压杆503a-3的端部还设置有记忆弹簧503b。当移动杆503a也就被推着相外侧移动时，挤压杆503a-3就会挤压记忆弹簧503b，而当移动杆503a失去推力后，记忆弹簧503b经一定的时间后就会逐渐将移动杆503a退回原位，也即第一插杆503a-2会重新插入卡槽502c-1内。

进一步的，限位件504包括设置于靠近收缩旋块501d一侧的限位杆504a，在限位杆504a的一端设置有第二抵柱504a-1，第二抵柱504a-1的端部与收缩槽501d-1的始端配合。初始状态下，限位杆504a受限位弹簧504b的作用，其一直受到推力。初始时，第二抵柱504a-1的端面抵在收缩旋块501d的端面上，当第一挡板501a转动打开时，收缩槽501d-1也会旋转，第二抵柱504a-1也会从收缩旋块501d的端面滑动起内部，同时限位杆504a也会向着内侧移动。

在限位杆504a的另一端还设置有第二插杆504a-2，第二插杆504a-2可与卡槽502c-1配合。初始状态下，第二插杆504a-2是不插在卡槽502c-1内的，只有当限位杆504a向着内侧移动时，第二插杆504a-2才会插入卡槽502c-1内。

在使用时，根据上述排风机300的程序设定，先第一次启动排风机300抽排沼气，管道内气体开始流动。由于开始时第一插杆503a-2是插在卡槽502c-1内的，所以第二支撑臂502b无法转动，也即第二挡板502a无法开启。此时只有第一挡板501a受气流冲击打开，沼气开始逐渐排出。单桩内气压降低，此时新鲜空气从进气管200进入单桩内补充空气。在第一挡板501a转动开启的过程中，抵进旋块501c会挤压移动杆503a向外侧移动，使得第一插杆503a-2离开卡槽502c-1，实现对第二支撑臂502b解锁。但是与此同时，收缩旋块501d也会通过第二抵柱504a-1对限位杆504a失去阻挡，使得其向内侧移动，使得第二插杆504a-2插入卡槽502c-1内，再次对第二支撑臂502b锁定。也即完成了一侧解锁的同时另一侧也同步上锁。进而实现了当第一挡板501a开启时，第二挡板502a无法开启。

抽取完毕后，根据程序先关闭排风机300然后再短暂开启。关闭时，气体停止流动，第一挡板501a在其自身重力的作用下回落封堵住底进口401，防止管道内的沼气回流。而当第一挡板501a回落时，第二插杆504a-2又会离开卡槽502c-1，此时第二支撑臂502b全部失去锁定，第二挡板502a可以自由开启。继续启动排风机300，此时由于第一挡板501a为水平布置，且在其自身重力的作用下，同等压力下，第一挡板501a要较第二挡板502a更难开启，所以此时只有第二挡板502a开启，进气管200内的新鲜空气就会流入排气管100内，将管道内留存的沼气排出。上述动作全部完成后，视为完成一次抽排作业。

在后续的作业间隔内，记忆弹簧503b会慢慢回弹并将移动杆503a推回原位，重新对第二支撑臂502b进行锁定，完成复位以待下次作业。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。