一种基于温差能发电的冷海水管作业系统的制作方法

1.本技术涉及海洋温差能发电技术领域，尤其涉及一种基于温差能发电的冷海水管作业系统。


背景技术：

2.海洋温差能是海洋能中能量最稳定、密度较高的一种能源，具有很好的开发利用价值。海洋温差发电是利用海水的浅层与深层的温差及其温、冷不同热源来进行发电。而冷水管道是海洋温差发电站的重要组成部分，是深层冷海水进入温差发电系统的唯一通道。
3.冷海水管与海洋平台装置相连，在冷海水管下放、工作和回收状态时，均处于悬挂状态。悬挂状态下，平台装置随着海水的潮汐和波浪会发生升沉运动，受到海洋平台装置的升沉运动的驱动，冷海水管也会发生激烈的轴向运动。激烈的轴向运动可能会导致冷海水管浮力区顶部出现屈曲或压弯、压溃失效，若冷海水管的顶部出现极大张力，冷海水管将有可能发生断裂。同时，冷海水管在海水中随时要受到海水流动的冲击作用，要承受很大的横向力，也会使冷海水管弯曲变形。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的至少一个技术问题，本技术提供了一种基于温差能发电的冷海水管作业系统，能够对取水管柱的上升和下沉提供补偿能力，能够克服取水管柱升沉运动以及海水的冲击作用对取水管柱产生的力，保证取水管柱在使用时不会出现弯曲、扭转等现象。
5.为了达到上述目的，本技术提供的技术方案如下所述：
6.一种基于温差能发电的冷海水管作业系统，所述作业系统包括：平台装置、取水管柱和沿所述取水管柱的周向设置的多个提升装置，所述平台装置设置有下放取水管柱的月池；所述提升装置包括：
7.第一滑轮机构，所述第一滑轮机构固定于所述平台装置上；
8.伸缩机构，所述伸缩机构的一端与所述第一滑轮机构连接；
9.第二滑轮机构，所述第二滑轮机构与所述伸缩机构的另一端连接；
10.拉绳，所述拉绳缠绕于所述第一滑轮机构和所述第二滑轮机构的滑轮上，并连接所述取水管柱；
11.所述取水管柱上升和下沉时，所述第二滑轮机构在拉绳和伸缩机构的相互作用下能够在第一位置和第二位置之间运动，所述提升装置与所述取水管柱之间的拉绳方向与所述取水管柱的轴线方向之间形成锐角。
12.作为一种优选的实施方式，所述滑轮机构包括：滑轮和固定所述滑轮的支架，所述第一滑轮机构的支架与所述平台装置相连，所述第二滑轮机构的支架与所述伸缩机构相连。
13.作为一种优选的实施方式，所述伸缩机构为液压缸，包括：缸体和活塞，所述缸体
连接所述第一滑轮机构的支架，所述活塞连接所述第二滑轮机构的支架。
14.作为一种优选的实施方式，所述提升装置还包括导向滑轮机构，所述导向滑轮机构通过拉绳连接于所述第二滑轮机构与所述取水管柱之间，包括：第一导向滑轮机构和第二导向滑轮机构，所述第一导向滑轮机构和所述第二导向滑轮机构用于张紧所述拉绳。
15.作为一种优选的实施方式，所述取水管柱包括：
16.伸缩外筒，具有中空腔体；
17.伸缩内筒，所述伸缩内筒的一端能从所述中空腔体中伸出；
18.张紧环，设置在所述伸缩外筒上，用于连接所述拉绳；
19.锁定机构，用于锁定所述伸缩内筒在所述伸缩外筒的内部位置；
20.连接机构，与所述伸缩内筒从所述中空腔体伸出的一端相连，用于连接所述平台装置；
21.冷海水管，与所述伸缩外筒背离所述平台装置的一端相连。
22.作为一种优选的实施方式，所述取水管柱还包括位于所述伸缩外筒与所述伸缩内筒之间的旋转机构。
23.作为一种优选的实施方式，所述平台装置包括：上甲板和设置有月池的下甲板，所述上甲板设有下入所述取水管柱的下放口，所述上甲板设置有卡盘机构，所述卡盘机构与所述连接机构相连，所述卡盘机构位于上、下甲板之间。
24.作为一种优选的实施方式，所述卡盘机构包括：用于夹取所述取水管柱的卡爪；用于带动所述卡爪伸出和缩回的驱动组件。
25.作为一种优选的实施方式，所述卡盘机构包括：与所述上甲板相连的总成上板；用于安装所述卡爪和所述驱动组件的总成中板；用于连接所述连接机构的总成下板，所述总成上板、所述总成中板和所述总成下板均设置有与所述下放口、所述月池相连通的开孔。
26.作为一种优选的实施方式，所述总成下板与所述总成中板之间设置有摆动机构，所述摆动机构包括：上楔块、下楔块和弹性橡胶柱，所述上楔块与所述总成中板相连，所述下楔块与所述总成下板相连，所述弹性橡胶柱设置在所述上楔块与所述下楔块之间。
27.有益效果：
28.本说明书实施例提供的基于温差能发电的冷海水管作业系统，在取水管柱的周向设置多个提升装置，能够为取水管柱提供升沉补偿能力。取水管柱在悬挂状态下，拉绳承受取水管柱的重力，第二滑轮机构和伸缩机构整体受到拉绳的压力。取水管柱在上升时，给拉绳以向上的力，平衡掉一部分取水管柱的重力，使得拉绳对第二滑轮机构的压力减小，从而伸缩机构带动第二滑轮机构上升；取水管柱在下降时，拉绳上的力能够将伸缩机构下压，伸缩机构受拉绳的压力带动第二滑轮机构下降。通过伸缩机构的升降能够反应出取水管柱的升沉运动，且通过伸缩机构带动第二滑轮机构上升和下降始终保持拉绳对取水管柱的张紧。
29.取水管柱在上升和下沉时，第二滑轮机构在拉绳和伸缩机构的相互作用下能够在第一位置和第二位置之间运动。在此过程中，提升装置与取水管柱之间的拉绳方向与取水管柱的轴线方向之间形成锐角。该拉绳上的拉力将分解出不同方向的力平衡掉取水管柱轴向运动和横向运动上的力，控制取水管的受力和位移。从而，在取水管柱受到风、波浪、潮汐等因素的影响而产生各个方向的位移时，始终对取水管柱施加张紧力，保证取水管柱不会
出现弯曲、扭转甚至断裂等损坏现象。
30.参照后文的说明和附图，详细公开了本技术的特定实施方式，指明了本技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。
31.针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
32.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动力的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本说明书实施例提供的基于温差能发电的冷海水管作业系统的结构示意图；
35.图2为图1中a位置的局部放大图；
36.图3为本说明书实施例提供的提升装置的结构示意图；
37.图4为本说明书实施例提供的卡盘机构的结构示意图；
38.图5为本说明书实施例提供的取水管柱的结构示意图。
39.附图标记说明：
40.1、提升装置；11、第一滑轮机构；107、第一滑轮；108、第一支架；12、第二滑轮机构；101、第二支架；102、第二滑轮；103、伸缩机构；104、导向滑轮支架；105、导向滑轮；106、拉绳；2、卡盘机构；201、总成上板；202、卡爪；203、驱动组件；204、总成中板；205、固定部；206、楔块；207、弹性橡胶柱；208、总成下板；3、固定块；4、平台装置；41、上甲板；42、下甲板；43、月池；5、伸缩节装置；501、连接机构；502、锁紧套筒；503、液压锁紧装置；504、上部连接筒体；505、旋转机构；506、张紧环；507、伸缩内筒；508、伸缩外筒；6、冷海水管；7、喇叭口。
具体实施方式
41.下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本技术所限定的范围内。
42.在本说明书实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，除非另有说明，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
44.下面将结合图1至图5对本说明书实施例的基于温差能发电的冷海水管作业系统
进行解释和说明。需要说明的是，为了便于说明，在本实用新型的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件。而为了简洁，在不同的实施例中，省略对相同部件的详细说明，且相同部件的说明可互相参照和引用。
45.具体的，将图1至图5中所示意的向上的方向定义为“上”，将图1至图5中所示意的向下的方向定义为“下”。值得注意的是，本说明书中的对各方向定义，只是为了说明本说明书技术方案的方便，并不限定本说明书实施例的冷基于温差能发电的冷海水管作业系统在包括但不限定于使用、测试、运输和制造等等其他可能导致装置方位发生颠倒或者位置发生变换的场景中的方向。
46.如图1和图2所示，本说明书实施例提供的一种基于温差能发电的冷海水管作业系统主要包括：平台装置4、取水管柱和沿取水管柱的周向设置的多个提升装置1，平台装置4设置有下放取水管柱的月池43。
47.平台装置4位于海洋作业区域，包括甲板。通常情况下，平台装置4设置有月池43，月池43为位于平台装置4甲板上用于下放取水管柱的开孔。提升装置1具有多个，沿着取水管柱的周向设置在平台装置4上。提升装置1的个数可以根据作业需要以及取水管柱的重量要求进行设置，以保证对取水管柱提供足够的补偿力。取水管柱可以包括多级管柱，可以是多种类型的管柱串接而成，也可以指的是单一类型的管柱，具体长度根据作业要求而定，通常情况下，取水管柱的长度需要达到几百米甚至几千米以上。
48.如图3所示，提升装置1包括：第一滑轮机构11，第一滑轮机构11固定于平台装置4上；伸缩机构103，伸缩机构103的一端与第一滑轮机构11连接；第二滑轮机构12，第二滑轮机构12与伸缩机构103的另一端连接；拉绳106，拉绳106缠绕于第一滑轮机构11和第二滑轮机构12的滑轮上，并连接取水管柱。
49.取水管柱在悬挂状态下，拉绳106承受取水管柱的重力，第二滑轮机构12和伸缩机构103整体受到拉绳106产生的压力。取水管柱在上升时，给拉绳106向上的力，平衡掉一部分取水管柱的重力，使得拉绳106对第二滑轮机构12的压力减小，从而伸缩机构103能够带动第二滑轮机构12上升；取水管柱在下降时，拉绳106上的力能够将伸缩机构103下压，伸缩机构103受拉绳106的压力带动第二滑轮机构12下降。如此，通过伸缩机构103的升降能够反应出取水管柱的升沉运动，且通过伸缩机构103带动第二滑轮机构12上升和下降始终保持拉绳106对取水管柱的张紧。
50.取水管柱上升和下沉时，第二滑轮机构12在拉绳106和伸缩机构103的相互作用下能够在第一位置和第二位置之间运动。具体的，第二滑轮机构12在第一位置时，取水管柱上升；第二滑轮机构12在第二位置时，取水管柱下降。在此过程中，提升装置1与取水管柱之间的拉绳106方向与取水管柱的轴线方向之间形成锐角。
51.从而，该拉绳上的拉力将分解出不同方向的力平衡掉取水管柱轴向运动和横向运动上的力，控制取水管的受力和位移。在取水管柱受到风、波浪、潮汐等因素的影响而产生各个方向的位移时，始终对取水管柱施加张紧力，保证取水管柱不会出现弯曲、扭转甚至断裂等损坏现象。
52.在本说明书中，通过设置多个提升装置1，多个提升装置1分别对取水管柱施加张紧力，且多个提升装置1形成的合力方向与水平面垂直，为取水管柱提供升沉补偿作用。
53.滑轮机构包括：滑轮和固定滑轮的支架。如图3所示，滑轮包括第一滑轮107和第二
滑轮102，支架包括第一支架108和第二支架101。第一支架108起支撑作用，与伸缩机构103可以通过螺栓或者法兰连接。为了便于缠绕拉绳106，第一滑轮107和第二滑轮102的周向上设置有凹槽，供拉绳106嵌入。拉绳106的一端可以安装于第一支架108上，第一支架108与平台装置4相连，并固定在平台装置4上，同时第一支架108与伸缩机构103的一端连接，伸缩机构103的另一端与第二支架101相连。第二滑轮机构12沿重力方向具体设置在第一滑轮机构11的正上方。
54.在一个实施方式中，伸缩机构103为液压缸，包括：缸体和活塞，所述缸体连接第一滑轮机构11的支架，活塞连接所述第二滑轮机构12的支架。从而通过活塞在缸体的伸入和伸出，完成第二滑轮机构12在第一位置和第二位置之间的切换。
55.在一些可行的实施例中，伸缩机构103也可以是弹性机构，例如弹簧组件。弹簧组件的一端与第一支架108相连，弹簧组件的另一端与第二支架101相连。在取水管柱的上升和下降过程中，通过弹簧组件弹性势能的改变，完成第二滑轮机构12在第一位置和第二位置之间的切换。
56.提升装置1还进一步包括导向滑轮机构，导向滑轮机构通过拉绳106连接于第二滑轮机构12与取水管柱之间，包括：第一导向滑轮机构和第二导向滑轮机构，第一导向滑轮机构和第二导向滑轮机构用于张紧拉绳106，从而能够增大第一滑轮机构11和第二滑轮机构12的张紧、升沉补偿能力。
57.具体的，第一导向滑轮机构和第二导向滑轮机构均安装在平台装置4上，包括导向滑轮105和导向滑轮支架104，用于实现对拉绳106的张紧。所述第一导向滑轮机构可以与第一滑轮机构11设置在同一水平面上，第二导向滑轮机构可以位于第一导向滑轮机构的斜上方，其高度可以位于第一滑轮机构11和第二滑轮机构12之间。当然，第一导向滑轮机构和第二导向滑轮机构安装位置以及安装高度并不限于上述实施例，其目的是为了保证第二滑轮机构12与取水管柱之间拉绳106张紧。
58.在本说明书中，如图5所示，取水管柱包括：伸缩外筒508，具有中空腔体；伸缩内筒507，伸缩内筒507的一端能从中空腔体中伸出；张紧环506，设置在伸缩外筒508上，用于连接拉绳106；锁定机构，用于锁定伸缩内筒507在伸缩外筒508的内部位置；连接机构501，与伸缩内筒507从中空腔体伸出的一端相连，用于连接平台装置4；冷海水管6，与伸缩外筒508背离平台装置4的一端相连。
59.取水管柱整体包括伸缩节装置5和冷海水管6，伸缩节装置5通过伸缩外筒508和伸缩内筒507的配合能够补偿冷海水管6的整体长度。伸缩内筒507与伸缩外筒508之间可以通过锁定机构锁紧，从而固定伸缩节装置5的整体长度。在一个实施例中，锁定机构可以包括锁紧套筒502、液压锁紧装置503和上部连接筒体504，锁紧套筒502和上部连接筒体504可以分别与伸缩内筒507、伸缩外筒508相连，通过液压锁紧装置503将锁紧套筒502和上部连接筒体504锁紧，从而将伸缩内筒507与伸缩外筒508之间的位置锁定。为了便于取水管柱与拉绳106连接，伸缩外筒508的外部可以设置有张紧环506。
60.以图5所示的方向为例，伸缩内筒507的上端从伸缩外筒508伸出，伸缩内筒507的上端通过连接机构501与平台装置4固定连接。该连接机构501可以是上法兰盘，从而伸缩内筒507与平台装置4形成刚性连接。伸缩外筒508的下端可以通过下法兰盘连接冷海水管6，从而冷海水管6通过伸缩外筒508、伸缩内筒507与平台装置4形成刚性连接。使得海洋平台
装置4的升沉运动直接传递到伸缩外筒508上，即传递到冷海水管6的顶部。冷海水管6通常设置有多根，可以通过法兰结构或者快速接头连接在一起，冷海水管6的底部设置喇叭口7。
61.进一步的，取水管柱还包括位于伸缩外筒508与伸缩内筒507之间的旋转机构505。旋转机构505可以是设置在伸缩外筒508与伸缩内筒507之间的轴承。
62.在本说明书中，如图2和图4所示，平台装置4包括：上甲板41和设置有月池43的下甲板42，上甲板41设有下入取水管柱的下放口，上甲板41设置有卡盘机构2，卡盘机构2与连接机构501相连，卡盘机构2位于上、下甲板之间。
63.在本说明书实施例中，上甲板41用于安装卡盘机构2，下甲板42用于安装提升装置1。其中，第一滑轮机构11、第二滑轮机构12和导向滑轮机构的支架通过固定块3安装于下甲板42和上甲板41。为了便于取水管柱的抓取和下入，卡盘机构2与下放口、月池43同轴设置。
64.所述卡盘机构2用于快速夹持和放开取水管柱，包括：用于夹取取水管柱的卡爪202，用于带动卡爪202伸出和缩回的驱动组件203。所述卡爪202的个数为多个，可以是两个、四个、六个或者是更多数目。所述驱动组件203可以是驱动液压缸，驱动液压缸的活塞与卡爪202连接，或者该驱动液压缸的活塞部分可以设置成卡爪的形式。
65.具体的，卡盘机构2包括：与上甲板41相连的总成上板201；用于安装卡爪202和驱动组件203的总成中板204；用于与连接机构501相连的总成下板208，总成上板201、总成中板204和总成下板208均设置有与下放口、月池43相连通的开孔。
66.卡盘机构2夹持和下放取水管柱的具体实施步骤可以如下：天车将冷海水管6吊起并运送到卡盘机构2中心上方处，之后缓慢下降，当冷海水管6的连接法兰下端面与卡爪202即将对齐时，天车停止。驱动组件203将卡爪202同步伸出，形成冷海水管6的支撑面。当卡爪202伸出至预定位置后，驱动组件203停止运动，将卡爪202固定在当前位置。此后天车继续下放冷海水管6，直到冷海水管6完全由卡爪202支撑。该动作完成后，天车放开已就位的冷海水管6，吊起下一根冷海水管6到卡盘机构2的中心上方，缓慢下降，当下一根冷海水管6的下端面与已就位冷海水管6的上端面接触后，通过快速接头或者螺栓将两根冷海水管6的法兰连接。之后天车略向上提升，将坐在卡爪202上的冷海水管6提起，使卡爪空载。驱动组件203驱动卡爪202缩回，再次形成冷海水管6的下放通道。
67.当冷海水管6安装完成后，在冷海水管6的顶部安装伸缩节装置5，将安装好后的伸缩节装置5通过连接机构501与总成下板208连接。从而将取水管柱与卡盘机构2固定连接，由于卡盘机构2连接于平台装置4的上甲板41，即取水管柱与平台装置4固定连接。
68.进一步的，总成下板208与总成中板204之间设置有摆动机构，摆动机构包括：上楔块、下楔块和弹性橡胶柱207，上楔块与总成中板204相连，下楔块与总成下板208相连，弹性橡胶柱207设置在上楔块与下楔块之间。上楔块与总成中板204之间通过固定部205连接，上楔块与弹性橡胶柱207固定连接，也可以是焊接，下楔块与弹性橡胶柱207固定连接，可以是焊接。从而，楔块206之间通过设置弹性橡胶柱207，该橡胶柱具有一定的弹性，如此使得取水管柱在摆动时，卡盘机构2能够随着取水管柱具有一定角度的摆动。
69.上述实施例只为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本技术的内容并据以实施，并不能以此限制本技术的保护范围。凡根据本技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本技术的保护范围之内。
70.披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结
合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
71.多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
72.应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。