專利名稱：一種抑制海洋輸油管道渦激振動的方法
技術領域：
本發明屬于海洋輸油管道設施鋪設技術領域，具體涉及一種能夠抑制海洋輸油管道渦激振動的方法。
背景技術：
海洋輸油管道(立管和海底管道等)在海上鋪設過程中，鋪管船與海底之間的管道通常存在著相當長的一段懸跨。此外，即使鋪設于海床上的管道，在海流、潮汐等因素的共同作用下，使得管道暴露在海底土壤上形成懸空段。在環境荷載的長期作用下，懸空段容易發生渦激振動而疲勞失效，導致設施破壞甚至停產等嚴重后果，給海上石油及天然氣的開發帶來巨大的經濟損失，抑制渦激振動對于海洋輸油管道工程具有重要的意義。幾十年來，人們已經提出了很多種形式的主動和被動控制型抑制措施，并發表了大量有關實驗及數值研究的文獻。破動控制裝置在海洋工程界得到了廣泛應用，包括表面突起型(螺紋、線條、翼片等)、裹覆型(穿孔、絲網、控制桿和軸向板條等)和近尾流穩定器 (飄帶、整流罩、分隔板、導向翼、底排和狹縫等)。它們的基本原理都是通過減少流動分離、 降低表面壓強差從而抑制渦激振動。然而多數結構簡單的抑制措施具有單向性特征，結構復雜的全向性抑制措施性能較好，但設計制造和安裝成本較高，并且往往會造成主管拖曳力的增加，還存在動態不穩定性等問題。因此，為發展更具成本效益和性能更加優良的抑制措施，需要開展更多的創新型研究。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術上的不足，提供一種能夠有效抑制海洋輸油管道渦激振動的方法，采取合理的施工工藝，降低成本，有效控制海洋輸油管道的渦激振動，實現經濟性和安全性的統一。為此，本發明采用如下的技術方案一種抑制海洋輸油管道渦激振動的方法，包括下列步驟(1)根據海洋輸油管道外徑及壁厚的尺寸，制作多對尺寸相同、外表面設置螺旋凹槽的半圓環形殼體，均設置外伸的眼板，一對殼體在連接成一個環形柱體后，殼體上的螺旋凹槽相互吻合形成同一個螺旋結構，構成一個套筒；(2)在海洋輸油管道徑向上每隔一段距離按照下列方法安裝一個套筒將一個殼體緊貼在管道表面上，按照眼板位置吻合和螺旋凹槽的旋轉方向一致的方式將其與另一個殼體對接，然后通過螺栓穿過眼板將兩個殼體固定在管道上。作為優選實施方式，套筒的兩個殼體由彈性體或輕質合金材料以模制的方式加工而成。螺旋凹槽的個數為3條，凹槽深度為0. 15倍的套筒外徑，螺距為15-18倍的套筒外徑，凹槽截面形狀可以是長方形、三角形、半圓形或梯形。本發明提供了一種抑制海洋輸油管道渦激振動的方法，對于現有的技術具有以下優點(1)本發明設有螺旋凹槽，能夠給來流施加一定擾動而改變雷諾數，使得流動狀態提前進入湍流狀態，達到抑制渦激振動的效果。( 套筒的殼體可以通過模具進行批量生產， 簡化了制造工藝，降低了制造成本。( 本發明的凹槽型與傳統突起型裝置相比，質輕且用料少，達到經濟可行的效果。(4)安裝工藝簡單，可以通過流水線安裝，提高工作效率，降低施工成本。
圖1為裝配帶有螺旋凹槽的套筒的某段海洋輸油管道的正視圖；圖2為圖1中套筒的A-A剖面圖。圖中標號說明1套筒；2上殼體；3下殼體；4眼板；5螺栓6海洋輸油管道；7螺旋凹槽
具體實施例方式本發明通過在海洋輸油管道上每隔一定距離安裝帶螺旋凹槽套筒的方法，抑制海洋輸油管道渦激振動。主要步驟如下(1)根據所要保護海洋輸油管道的外徑及壁厚尺寸，制作兩瓣尺寸相同的半圓環形殼體，可通過模具進行批量生產。(2)將第一瓣殼體緊貼在管道表面的一側，通過眼板位置和螺旋凹槽的旋轉方向， 把另一瓣殼體與已就位的殼體對接。(3)兩瓣殼體通過6個螺栓進行固定。螺栓穿過眼板將兩瓣殼體連接，構成固定在管道外表面上的套筒。下面結合附圖，對本發明的具體實施方式
作進一步描述。裝配帶有螺旋凹槽的套筒的某段海洋輸油管道的正視圖，如圖所示。本發明所涉及的海洋輸油管道抑渦裝置，即套筒1，是由兩瓣半圓環形殼體(上殼體2和下殼體；3)通過螺栓5連接緊密固定在海洋輸油管道6表面上。上下殼體尺寸相同，采用流水線預制工藝， 材料可選用彈性體或輕質合金。兩瓣殼體都設有外伸的眼板4，螺栓5穿過眼板4連接上殼體2和下殼體3，構成套筒1 ；殼體表面帶有螺旋凹槽7，起到擾亂來流，抑制管道6渦激振動的作用。作為優選實施方式，套筒上螺旋凹槽的個數為3條，凹槽深度為0. 15倍的套筒外徑，螺距為15-18倍的套筒外徑，凹槽截面形狀可以是長方形、三角形、半圓形或梯形。在海洋輸油管道6上安裝此抑渦裝置的具體過程為先將上殼體2緊貼在管道6 表面上，通過眼板4的位置和螺旋凹槽的旋轉方向與下殼體3對接，然后通過六個螺栓5穿過眼板4將套筒1固定在管道6上，如圖1所示。圖2為圖1中套筒1的A-A剖面圖，它顯示了套筒的側面結構連接形式，以及凹槽的周向布置與截面形狀。
權利要求
1.一種抑制海洋輸油管道渦激振動的方法，包括下列步驟(1)根據海洋輸油管道外徑及壁厚的尺寸，制作多對尺寸相同、外表面設置螺旋凹槽的半圓環形殼體，均設置外伸的眼板，一對殼體在連接成一個環形柱體后，殼體的螺旋凹槽相互吻合形成同一個螺旋結構，構成一個套筒。(2)在海洋輸油管道軸向上每隔一段距離按照下列方法安裝一個套筒將一個殼體緊貼在管道表面上，按照眼板位置吻合和螺旋凹槽的旋轉方向一致的方式將其與另一個殼體對接，然后通過螺栓穿過眼板將兩個殼體固定在管道上。
2.根據權利要求1所述的一種抑制海洋輸油管道渦激振動的方法，其特征在于，套筒的兩個殼體由彈性體或輕質合金材料以模制的方式加工而成。
3.根據權利要求1或2所述的一種抑制海洋輸油管道渦激振動的方法，其特征在于，螺旋凹槽的個數為3條，凹槽深度為0. 15倍的套筒外徑，螺距為15-18倍的套筒外徑，凹槽截面形狀可以是長方形、三角形、半圓形或梯形等。
全文摘要
本發明屬于海洋輸油管道設施鋪設技術領域，涉及一種抑制海洋輸油管道渦激振動的方法，該方法根據海洋輸油管道外徑及壁厚的尺寸，制作多對尺寸相同、外表面設置螺旋凹槽的半圓環形殼體，均設置外伸的眼板，一對殼體在連接成一個環形柱體后，殼體上的螺旋凹槽相互吻合形成同一個螺旋結構，構成一個套筒，在海洋輸油管道徑向上每隔一段距離按照下列方法安裝一個套筒。本發明能夠降低成本，有效控制海洋輸油管道的渦激振動，實現經濟性和安全性的統一。
文檔編號F16L55/04GK102352947SQ20111026710
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者周書敬, 恒北北, 李彥蒼, 杜尊峰, 索娟娟 申請人:河北工程大學