专利名称：数显式法兰测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量装置，尤其涉及一种用于海管法兰连接作业时，进行法兰间相对位置参数测量的数显式法兰测量仪。
背景技术：
在海上石油开发工程中，需要在海底铺设海底输油管道。海底输油管道包括:平管、立管及膨胀弯管，海底输油管道的端部安装连接有法兰，当海底输油管道中平管、平管、立管及膨胀弯管法兰在水下进行法兰与法兰之间的对接时，通常需要进行法兰间相对位置参数测量，以便于精确测定海底管道法兰间的相对位置，使膨胀弯的预制更加准确。现有的法兰测量仪的结构，主要包括:支撑结构和测量系统两部分，而支撑结构主要由底座、竖向角度仪旋转轴、横向角度仪旋转轴组成，其中，固定竖向角度仪旋转轴及横向角度仪旋转轴分别固定在底座上，底座的下部与待测法兰盘连接；测量系统主要由:竖向角度仪、横向角度仪、水平气泡、钢丝葫芦、张力计、测距钢丝、钢丝标志卡组成，其中，竖向角度仪、横向角度仪、水平气泡、钢丝葫芦、张力计、测距钢丝、钢丝标志卡分别安装在支撑结构的竖向角度仪旋转轴与横向角度仪旋转轴上，用来测量数据。使用时:将两个法兰测量仪的底座分别固定在待测法兰盘上，拧紧螺栓，并用水平气泡调平，然后，将钢丝绳拴在竖向角度仪旋转轴两端的摇臂上，当钢丝绳收紧后，摇臂的带动立柱外套筒旋转至某一角度后，位于外套筒后面的水平指针便指示两法兰测量仪的水平角度。摇臂绕竖直刻度盘上下旋转，指示竖直角度，即可读数。法兰测量仪所需要测量的:钢丝的长度al+a2的距离；α和β的角度(这里主要指水平角度，法兰测量仪上横向和竖向角度仪读数)知道了以上数据，就可以来预制膨胀弯。现有的法兰测量仪，它的原理是我们数学中常用的量角器，其优点是:使用非常简单。但是，由于其比较笨重，一个成年男子在陆地上想要徒手搬动它都很困难，利用它在复杂的水下环境进行作业则更加增加了测量难度；另外，由于需要拉线进行测量，而拉线会受到海流、重力的影响，导致弯曲而不能准确地测量出所需长度，且长度越长，误差越大；拉线在两管端的部分还容易被中间障碍物缠绕；如果长度过长，收线也需要较长时间；且由于不适宜水下机器人作业、深水作业，从而，导致无法在深水中进行膨胀弯的安装作业，以及深海的法兰间相对位置测量，这一点对未来的深水作业形成了最大的阻碍。

实用新型内容本实用新型的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种数显式法兰测量仪，其可以在水下准确地测量两海管之间的相对距离和相对角度，为连接海管时的陆上预制膨胀弯提供了连接参数，提高了膨胀弯的测量进度和测量精度，节省了施工周期，同时，实现了海管的铺设，并提高潜水员水下作业效率。本实用新型的目的是由以下技术方案实现的:[0009]一种数显式法兰测量仪，其特征在于:包括:测量主体、水密电缆、控制器、基座，其中，测量主体分别与基座、水密电缆、控制器连接，而控制器又与基座相连。所述测量主体包括:安装座、垂直旋转组件、水平旋转组件、提手及拉手，其中，安装座设在下部，安装座与基座连接为一体，垂直旋转组件通过旋转主轴枢接在安装座顶部，水平旋转组件枢接在垂直旋转组件的两侧；提手安装在垂直旋转组件的上部；拉手枢接在垂直旋转组件侧面。所述安装座为丄形法兰结构；垂直旋转组件为+形管状结构，+形管状结构的端部安装有法兰，水平旋转组件为圆柱形结构。所述基座是由底座、立板、顶板、顶杆、定位板、月牙板及挡板连接构成的框架式结构，其中，立板、定位板及月牙板连接到底座的下表面，立板、顶板通过顶杆及弹簧卡圈连接为一体。所述定位板为楔形；顶板为L型；底座两侧安装有钢制护套。本实用新型的有益效果:本实用新型由于采用上述技术方案，安装方便、自动读数；其可以在水下准确地测量两海管之间的相对距离和相对角度，为连接海管时的陆上预制膨胀弯提供了连接参数，提高了膨胀弯的测量进度和测量精度，节省了施工周期，同时，实现了海管的铺设，并提高潜水员水下作业效率。

图1为本实用新型整体结构示意图。图2为本实用新型测量主体组件整体结构示意图。图3为本实用新型结构主视示意图。图4为本实用新型结构现场安装图示意图。图5为本实用新型使用状态图。图中主要标号说明:1.测量主体、101.安装座、102.垂直旋转组件、103.水平旋转组件、104提手、105拉手、2.水密电缆、3.控制器、4.基座、5.连接螺栓组、6.安装座、7.旋转主轴、8.连接螺栓组、9.螺钉、10.连接螺栓组、11.底座、12.连接螺栓组、13.立板、14.海管、15.顶板、16.顶杆、17.法兰、18.定位板、19.月牙板、20.挡板、21.护套、22.水平旋转组件、23.数显式法兰测量仪、24.海管、25.检测绳组件、26.数显式法兰测量仪、27.海管。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型主要包括:测量主体1、水密电缆2、控制器3、基座4，其中，测量主体I与基座4连接，用于测量数据；同时，测量主体I还分别与水密电缆2、控制器3连接，用于将测量主体I测量的数据传送至控制器3 ;而控制器3又与基座4相连，用于计算测量主体I测量的数据，生成我们需要的计算结果；基座4用于测量仪与海管法兰的连接。上述所有连接方式均为螺栓连接。如图2所示，测量主体I主要包括:安装座101、垂直旋转组件102、水平旋转组件103、提手104及拉手105，其中，安装座101为丄形法兰结构，设在下部，垂直旋转组件102为+形管状结构，+形管状结构的端部枢接有法兰，垂直旋转组件102枢接在安装座101顶部，其连接方式为轴连接，垂直旋转组件102在受水平方向的拉力时，可在安装座101上实现水平转动功能；水平旋转组件103为圆柱形结构，枢接在垂直旋转组件102的两侧，其连接方式为轴连接，垂直旋转组件102及水平旋转组件103的作用是:用于测量水平及竖直方向的角度；提手104安装在垂直旋转组件102的上部，用于运输法兰测量仪主体；拉手105安装在垂直旋转组件102侧面，其连接形式为轴连接，可实现拉手组件105垂直转动的功能，用于测量法兰之间的角度。本实施例:控制器3采用数字化电子控制器，控制器3通过螺栓连接在基座4的上表面，用于计算测量主体I测量的数据，生成我们需要的计算结果；同时，将测量的角度集成，得出两法兰间的角度，且能够测量海管的正交倾角。如图3所示，提手104通过连接螺栓组10与垂直旋转组件102连接为一体，其可以随垂直旋转组件102同时转动，并且，主要起到提拉法兰测量装置的作用。拉手105通过螺钉9将其连接到水平旋转组件103上，并带动水平旋转组件103绕水平转轴转动，以实现法兰测量装置的俯仰运动。水平旋转组件103与垂直旋转组件102通过水平转轴及法兰连接件连接在一起，并可随垂直旋转组件102绕旋转主轴7转动。垂直旋转组件102通过连接螺栓组8，且以法兰的型式连接到旋转主轴7的上半部分，并可绕旋转主轴7旋转，实现旋转主轴7在基座4水平面内的左右摆动。旋转主轴7的下半部分与安装座6采用销钉方式连接，安装座6与基座4通过连接螺栓组5连接为一体，旋转主轴7、安装座6与基座4 一体构成法兰测量装置的整体支撑机构。如图3，图4所示，基座4是由底座11、立板13、顶板15、顶杆16、定位板18、月牙板19及挡板20连接构成的框架式结构，其中，立板13、定位板18及月牙板19通过连接螺栓组12及销钉连接到底座11的下表面，立板13、顶板15通过顶杆16及弹簧卡圈连接为一体。海管法兰17通过顶杆16将其夹持在月牙板19及顶板15之间。海管14的定位通过定位板18完成。本实施例:定位板18为楔形；顶板15为L型；由于底座11上安装有多个受力组件，承受一定的外力，会导致其发生一定的变形，为保证其良好的受力状态，在其两侧安装有钢制护套21，以提高其刚度。安装时，将月牙板19靠紧海管法兰17的前端面，以保证本实施新型的旋转主轴7在海管法兰17的前端平面内；然后，将两个定位板18紧靠在法兰外侧面，定位板18的两个楔形角度保证了旋转主轴7通过海管的中心，即使底座11水平度不够也一样通过海管中心。这种结构简化了两海管空间位置的解算方法，提高了计算精度；最后，旋紧两个顶杆16，使顶板15顶住海管法兰17的后端面，将本实施新型固定于海管法兰盘上。如图4，图5所示，测量时，将一台数显式法兰测量仪23安装到海管24上，另一台数显式法兰测量仪26安装到另一个海管27上，检测绳组件25中测量绳一端穿过数显式法兰测量仪23的拉手，然后连接测力计、钢丝绳张紧器，另一端连接到另一个数显式法兰测量仪26的拉手上。测量钢丝绳张紧后，通过两个数显式法兰测量仪的拉手带动旋转主体分别绕其垂直旋转组件102及水平旋转组件103转动，测量出两管道法兰之间的水平及垂直摆角。上述检测绳组件25主要包括:测量绳、测力计及钢丝绳张紧器。本实施新型测量海底两管道位置状态主要有以下几个过程:[0032]( I)测量前，将拉绳保持松弛状态，检查各部件状态；(2)由潜水员携带两台本实施新型和检测绳测量装置下潜至作业海域；(3)由潜水员将一台本实施新型安装在海管I的法兰上。安装时，将月牙板紧靠在海管外端面上，底板紧靠在海管法兰的外侧面上，通过目测保持本实施新型大致水平状态，然后，拧紧本实施新型的两根顶杆，使本实施新型固定在海管I的法兰盘上。用同样方法将另一台本实施新型安装到海管II上；(4)将检测绳测量装置一端连接到本实施新型的拉手上，拉出测距钢丝绳，将另一端连接到另一台本实施新型的拉手上；(5)操作钢丝绳张紧器，将拉绳张紧后，由潜水员按下两台本实施新型上的数据记录按钮，本实施新型的传感器将测量的数据自动记录到芯片中，累计可记录3次数据；(6)测量数据后，潜水员放松钢丝绳张紧器，使拉绳松开，收回。然后卸下本实施新型，离开作业区域，整个测量过程完成；(7)将本实施新型所记录的数据读入到计算机中，通过软件自动解算，最终得出两管道的位置参数。控制器、测力计、钢丝绳张紧器为市售产品。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1.一种数显式法兰测量仪，其特征在于:包括:测量主体、水密电缆、控制器、基座，其中，测量主体分别与基座、水密电缆、控制器连接，而控制器又与基座相连。
2.根据权利要求1所述的数显式法兰测量仪，其特征在于:所述测量主体包括:安装座、垂直旋转组件、水平旋转组件、提手及拉手，其中，安装座设在下部，安装座与基座连接为一体，垂直旋转组件通过旋转主轴枢接在安装座顶部，水平旋转组件枢接在垂直旋转组件的两侧；提手安装在垂直旋转组件的上部；拉手枢接在垂直旋转组件侧面。
3.根据权利要求2所述的数显式法兰测量仪，其特征在于:所述安装座为丄形法兰结构；垂直旋转组件为+形管状结构，+形管状结构的端部安装有法兰，水平旋转组件为圆柱形结构。
4.根据权利要求1所述的数显式法兰测量仪，其特征在于:所述基座是由底座、立板、顶板、顶杆、定位板、月牙板及挡板连接构成的框架式结构，其中，立板、定位板及月牙板连接到底座的下表面，立板、顶板通过顶杆及弹簧卡圈连接为一体。
5.根据权利要求4所述的数显式法兰测量仪，其特征在于:所述定位板为楔形；顶板为L型；底座两侧安装有钢制护套。
专利摘要一种数显式法兰测量仪，包括测量主体、水密电缆、控制器、基座，其中，测量主体分别与基座、水密电缆、控制器连接，而控制器又与基座相连。测量主体包括安装座、垂直旋转组件、水平旋转组件、提手及拉手，其中，安装座设在下部，安装座与基座连接为一体，垂直旋转组件通过旋转主轴枢接在安装座顶部，水平旋转组件枢接在垂直旋转组件的两侧；提手安装在垂直旋转组件的上部；拉手枢接在垂直旋转组件侧面。本实用新型可以在水下准确地测量两海管之间的相对距离和相对角度，为连接海管时的陆上预制膨胀弯提供了连接参数，提高了膨胀弯的测量进度和测量精度，节省了施工周期；同时，实现了海管的铺设，并提高潜水员水下作业效率。
文档编号G01B21/22GK203011365SQ20122051392
公开日2013年6月19日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者陶杰, 李敏雪, 杜颖, 潘东民, 李晓明, 周健, 高绍涛, 王立权 申请人:中国海洋石油总公司, 海洋石油工程股份有限公司