具有紧急释放系统的用于递送加压气体的耦合组合件

摘要

本公开涉及一种耦合组合件，其用于耦合第一气体导管(1)和第二气体导管(2)以用于在漂浮结构与另一结构之间递送加压气体流，所述耦合组合件包括：耦合装置(3)，其被布置成用于耦合所述第一气体导管(1)和所述第二气体导管(2)，其中存在于气体连接中的气体具有气体压力；气体致动器(4)，其包括接合部件(41)，其中所述接合部件(41)可在第一位置与第二位置之间移动，其中所述第一位置与所述耦合装置(3)的关闭状态相关联且所述第二位置与所述耦合装置(3)的打开状态相关联。所述气体致动器(4)处于或可被带到与所述气体连接成气体连通，且所述气体压力将所述接合部件(41)迫动到所述第一位置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将用于在漂浮结构与另一结构之间递送加压气体流的第一气体导管和第二气体导管耦合在一起的耦合组合件。进一步提供一种包括此耦合组合件的漂浮结构。

背景技术

在漂浮结构与另一结构(例如，漂浮物、岸上或基于重力的离岸结构或码头)之间传送加压气体的需要可能例如在如下情况下产生：所述结构中的一个包括气体处理单元，而另一结构含有气体消费者、气体生产者或这两者。

所述漂浮结构可以是FPSO(漂浮生产、储存和卸载单元)，例如FSRU(漂浮储存和再气化单元)，所述FSRU被布置成使LNG(液化天然气)再蒸发且产生高压力天然气，所述高压力天然气传送到另一结构，例如通向岸上发电厂的管线。

为了在所述两个结构之间建立气体连接，安装在所述漂浮结构上的第一气体导管和安装在另一结构上的第二气体导管是使用耦合装置进行耦合的。所述耦合装置可包括将所述第一和第二气体导管的凸缘固持在一起的轴环。所述耦合装置可在关闭状态与打开状态之间切换。所述第一和第二气体导管都包括可关闭所述第一和第二气体导管的紧急阀。

在紧急情况下，例如由于恶劣的天气或海洋条件、系泊线的意外释放或(即将发生的)与经过船只的碰撞，所述第一与第二气体导管之间的耦合需要快速且安全地断开。

优选地，所述紧急阀应当关闭，且所述第一与第二紧急阀之间截留的高压力气体应当在打开耦合装置且释放气体连接之前排放，以防止耦合半部的不受控分离以及高加压气体的不受控损失。

US8,336,579公开了一种紧急解除连接系统，其包括用于将两个阀紧固在一起的轴环，其中提供致动器，所述致动器包括：可在一段行程长度上轴向移动的单个杆；用于使所述杆在其行程的第一部分上移动以关闭所述两个阀的第一构件；以及用于使所述杆在其行程的其余部分上移动以打开所述轴环的第二构件。所述第一和第二构件独立地受控。

发明内容

本文所描述的设备和方法可提供具有用于释放耦合装置的更可靠释放系统的装载组合件。

此文本中使用术语“包括”来指示包含所有列出的元件而不排除额外未命名元件的存在。

根据第一方面，提供一种耦合组合件，其用于耦合第一气体导管(1)和第二气体导管(2)以用于通过所述第一气体导管(1)和第二气体导管(2)在漂浮结构与另一结构之间递送加压气体流，所述耦合组合件包括

-耦合装置(3)，其被布置成用于耦合所述第一气体导管(1)和所述第二气体导管(2)，其中所述耦合装置(3)可在关闭状态与打开状态之间切换，其中在所述关闭状态中所述耦合装置(3)耦合所述第一气体导管(1)和所述第二气体导管(2)以产生气体连接而实现递送加压气体流，其中存在于所述气体连接中的气体具有气体压力，且其中在所述打开状态中所述第一气体导管(1)与所述第二气体导管(2)之间的耦合被释放，

-气体致动器(4)，其包括接合部件(41)，其中所述接合部件(41)可在第一位置与第二位置之间移动，其中所述第一位置与所述耦合装置(3)的所述关闭状态相关联且所述第二位置与所述耦合装置(3)的所述打开状态相关联，其中所述气体致动器(4)处于或可被带到与所述气体连接成气体连通，且所述气体压力将所述接合部件(41)迫动到所述第一位置。

通常，在所述第一气体导管中提供紧急阀且在所述第二气体导管中提供紧急阀，其中在所述紧急阀之间的空间与气体致动器之间建立气体连通。

此装载组合件确保了只要所述气体连接中的气体压力过高就无法打开耦合装置，从而允许耦合装置的安全打开。这是防止气体中储存的由于气体膨胀而可充当耦合半部上的原动力的潜在能量的不受控释放的极可靠方式，所述不受控释放可能造成大的危害，例如保持加压的气体导管的冲击然后断裂，从而潜在地导致火灾或爆炸。所述装载组合件不依赖于压力传感器和相关联数据处理。防止耦合装置的不希望的打开并不依赖于液压装置、电磁阀和液压蓄能器，这些装置由于其复杂性以及对进水和固体污染的敏感性而可能失效。具体来说，在电力故障的情况下螺线管是不可靠的组件。

所述接合部件被布置成经由(直接)机械相互作用而与耦合装置接合。术语“机械相互作用”用以指示两个部分经由(直接)机械接触而相互作用，因此不经过中间液压、气动或电力系统。

所述接合部件可被布置成机械地迫动所述耦合装置以采取打开状态。所述接合部件可在所述第二位置中与耦合装置相互作用以打开所述耦合装置。所述机械相互作用可例如包括将使耦合装置锁定于关闭状态的锁推动打开。

所述接合部件的第二位置可与相对于外壳的延伸位置相关联，所述接合部件的第一位置可与缩回位置相关联，或反之亦然。术语“延伸”和“缩回”是相对于气体致动器、具体来说气体致动器的外壳来使用。

附图说明

现将仅借助于实例参考伴随的示意图描述实施例，所述图中对应参考符号指示对应部分，且其中：

图1a到4示意性地示出处于不同状态中的实施例。

具体实施方式

出于本说明的目的，将对线路以及所述线路中运载的流指派单个参考标号。相同参考标号指代相似组件。所属领域的技术人员将容易了解，虽然实施例参考一些特征和量度的一种或多种特定组合，但那些特征和量度中许多在功能上独立于其它特征和量度，使得它们可独立地在其它实施例或组合中相等地或类似地应用。

图1a到1c示意性地描绘装载组合件，其包括用于在漂浮结构与另一结构之间递送加压气体流的耦合组合件。图1a示出了前视图，图1b示出了后视图，且图1c示出了同一装载组合件的俯视图。

所述结构未图示，但一个结构可为漂浮结构，而另一结构可为漂浮结构或非漂浮结构，例如漂浮物、岸上或基于重力的离岸结构或码头。加压气体流可朝向漂浮结构或朝向另一结构行进。

图1a到1c示出了通常安装在漂浮结构上的第一气体导管1以及通常安装在另一结构上的第二气体导管2。虽然适当地并不要求，但第一气体导管1或第二气体导管2支撑于装载臂上。

提供耦合装置3以耦合所述第一气体导管1和第二气体导管2以建立气体连接。耦合装置3可具有任何合适的形式，但举例来说示出为轴环，其可将相应气体导管1、2的末端凸缘(11、21，见图4)固持在一起。

进一步提供框架100，如下文所论述的元件中的至少一些元件可附接到所述框架。提供框架100以从装载组合件移除不当的力和力矩。这可通过导引支撑件适应力来实现。

耦合装置3可在关闭状态与打开状态之间切换。图1a到1c示出了处于关闭状态中的耦合装置3。

耦合装置3包括第一夹爪31和第二夹爪32，它们通过锁33一起保持于关闭状态。所述第一夹爪31和第二夹爪32的内部周边包括相应的狭槽35(其中的一个在图4中可见)以接纳末端凸缘11、21。

耦合装置3进一步包括闩锁34，其连接到锁33以打开和关闭锁33。

递送的气体具有通常比环境压力高得多的气体压力。递送的气体的气体压力通常高于30巴，例如高于50或80巴。

进一步提供包括接合部件41的气体致动器4，所述接合部件可与耦合装置3相互作用，具体来说与闩锁34相互作用以打开锁33。在图中所示的实例中，气体致动器4的接合部件41、具体来说第二接合部分412与耦合装置3的闩锁34相互作用。

气体致动器4可在第一与第二位置之间移动气体致动器4的接合部件41。

气体致动器4包括外壳42，接合部件41可相对于外壳42移动。气体致动器4可为活塞-圆筒类型，其中外壳是或包括圆筒且接合部件41附接到活塞，所述活塞可在气体压力的影响下在圆筒内移动。

接合部件41可在第一位置与第二位置之间移动。所述第一位置与耦合装置3的关闭状态相关联，且所述第二位置与耦合装置3的打开状态相关联。第二位置与打开状态之间以及任选地第一位置与关闭状态之间的关联是通过接合部件41(具体来说第二接合部分412)与耦合装置3、具体来说耦合装置3的闩锁34之间的机械接触而建立。

在所示的实施例中，接合部件41当相对于气体致动器4缩回时可到达第一位置，且接合部件41当相对于气体致动器4延伸时可到达第二位置。将理解，也可设想情况正好相反的其它实施例。

如将在下文更详细地阐释，接合部件41当气体致动器4在解除装备的位置中时可仅能够到达第一位置，且当气体致动器4在装备的位置中时可仅能够到达第二位置。

气体致动器4与气体连接(未图示)成气体连通。可通过导管或柔性软管建立的此气体连通用以将气体压力传送到气体致动器4，且朝向第一位置将气动力施加到接合部件41。气体连通将在气体致动器4与第一紧急阀12和第二紧急阀22(下文介绍)之间的气体连接之间形成连接。所述气体连接可以与气体连通一样为柔性的或枢接的，因为其不会阻碍气体致动器在装备的位置与解除装备的位置之间的移动(下文更详细解释)。

倘若气体致动器4是活塞-圆筒类型，则圆筒的一个侧面与气体连接成气体连通。

在第一位置中，接合部件41可与耦合装置3机械地接合以防止耦合装置3采取打开状态。

如图1a到1c中所示，气体致动器4的接合部件41包括第一接合部分411和第二接合部分412。所述第一接合部分411和第二接合部分412安装在轴413上。

优选地，在耦合装置3的关闭状态中，闩锁34在稳定位置中。然而，闩锁34接近于亚稳定以便使打开夹具所需要的力最小。

根据实施例，在第一位置中，接合部件41的第一接合部分411防止锁33的闩锁34偶然打开锁33。

在第二位置中，接合部件(41)机械地迫使耦合装置采取打开状态。

在第二位置中，接合部件41的第二接合部分412推抵锁33的闩锁34以打开锁33。这将在下文更详细解释。一旦处于打开状态中，耦合装置和接合部件41就不再可触碰彼此。

耦合装置3被偏置而采取打开状态。这可例如通过使用弹簧偏置的铰链而完成，其允许第一夹爪31和第二夹爪32旋转且朝向打开状态偏置第一夹爪31和第二夹爪32。锁33当锁定时防止第一夹爪31和第二夹爪32采取打开状态。

替代地，第一夹爪31和第二夹爪32可包括锥形内部凹槽以接纳所述第一气体导管1和第二气体导管2的匹配于所述锥形内部凹槽的末端凸缘。所述锥形内部凹槽是锥形的，使得所述凹槽在轴向方向上的宽度在径向方向上减小。这具有的作用是当所述第一气体导管1和第二气体导管2分离时，耦合装置3的夹爪31、32被锥形构造推动打开。

根据实施例，接合部件当在第一位置中时可被布置成防止耦合装置打开，且进而防止耦合装置在具有高压力的情形中无意中打开。

如图1a到1c中进一步所示，第一气体导管1包括第一紧急阀12且第二气体导管2包括第二紧急阀22，且耦合组合件包括一个或多个致动器50以在打开与关闭位置之间移动所述第一紧急阀12和第二紧急阀22。

在打开位置中，相应气体导管1、2打开，且在关闭位置中，相应气体导管1、2关闭。如图1a到1c中所示，存在单个致动器50用于在打开与关闭位置之间移动所述第一紧急阀12和第二紧急阀22。

用以操作所述第一紧急阀12和第二紧急阀22的所述一个或多个致动器50优选地(但不一定)是液压致动器。

所述第一紧急阀11和第二紧急阀22用以在耦合装置3释放之前关闭所述第一气体导管1和第二气体导管2。为了确保耦合装置3的安全打开，紧急阀12、22应当在打开耦合装置3之前关闭。

优选地，所述第一紧急阀12和第二紧急阀22接近于所述第一气体导管1和第二气体导管2的相应末端而定位，优选地离开所述末端小于气体导管的5倍直径。

所述第一紧急阀12和第二紧急阀22被布置成同步移动，优选地由单个致动器50致动。可在所述第一紧急阀12与第二紧急阀22之间提供机械链接以确保同步移动。

在图1a到1c中所示的实例中，提供一个液压致动器50。液压致动器50被定位成打开和关闭一个紧急阀(例如，第一紧急阀12)，且提供由多个杆51、52、53形成的机械链接以链接所述第一紧急阀12和第二紧急阀22在打开与关闭位置之间的移动。

通过提供单个液压致动器50以致动所述第一紧急阀12和第二紧急阀22两者，不需要在漂浮结构和另一结构上都提供液压致动器。在漂浮结构上提供液压致动器时，省去了另一结构上的液压致动器的需要。因此，液压线路不需要沿着装载臂延行，且液压油泄漏的风险减少。

所述机械链接可以由通过可旋转的连接耦合的多个杆形成。

如图1a到1c中所示，第一杆51的第一末端连接到用以操作第一紧急阀12的液压致动器50。第一杆51与液压致动器50的冲程大体上成一条线。

第二杆52的一个末端连接到第二紧急阀22。第二杆52大体上平行于第一杆51。

第三杆53连接所述第一杆51和第二杆52的另一末端。

在图1a到1c中所示的实例中，第三杆53相对于所述第一杆51和第二杆52大体上垂直定向。第三杆53是可旋转的，且经由铰链54连接到框架100。

因此，所述第一紧急阀12和第二紧急阀22同步移动。

所述第一紧急阀12与第二紧急阀22之间的机械链接可释放的，以允许在耦合装置3已采取打开状态之后所述第一气体导管1和第二气体导管2移动远离彼此。优选地，在所述机械链接与第二紧急阀22之间提供可释放连接。

气体致动器4可在装备的位置与解除装备的位置之间移动，其中在解除装备的位置中，接合部件41无法到达第二位置且其中在装备的位置中，接合部件41能够到达第二位置。

气体致动器4可整体地在装备的位置与解除装备的位置之间移动。接合部件41可独立于气体致动器4整体的移动而移动。

气体致动器4是以可移动方式安装的。如图1a到1c中所示，气体致动器4借助于例如实施为可旋转杆61的多个支撑件安装到框架100，从而允许气体致动器在装备的位置与解除装备的位置之间移动。

替代地(未图示)，气体致动器4可以可滑动地定位于轨道组合件上。轨道组合件允许气体致动器4在装备的位置与解除装备的位置之间移动。

耦合组合件包括机械链接，用以将所述第一紧急阀12和第二紧急阀22从打开到关闭位置的移动链接到所述气体致动器从解除装备的位置到装备的位置的移动。

此机械链接确保了当紧急阀12、22关闭时气体致动器4从解除装备的位置移动到装备的位置。提供所述机械链接以使得仅当紧急阀12、22处于关闭位置时气体致动器4到达装备的位置。

图1a到1c进一步示出了由杆55形成的此机械链接的实施例，所述杆的一个末端可旋转地连接到第三杆53且另一末端连接到气体致动器4。杆55将上述第三杆53围绕铰链54的旋转移动变换为气体致动器4从解除装备的位置到装备的位置的移动，且反之亦然。

基于上文，显然可识别接合部件41的四个位置：

因此，当气体致动器4定位于解除装备的位置中时(紧急阀打开)，接合部件41不能够到达第二位置且因此不能够打开耦合装置3。

并且，当气体压力为高(即高于气动阈值)时，接合部件41不能够到达第二位置且因此不能够打开耦合装置3。由此，防止了耦合装置3的不希望的打开。

仅当气体致动器4定位于装备的位置中(与关闭的紧急阀12、22对应)且气体压力为低时，接合部件41到达第二位置且因此能够打开耦合装置3。

在中间位置A和B中，接合部件41可不与耦合装置3接触。中间位置A和B通常是相对于框架的不同位置，但在一些实施例中也可以重合。

将耦合装置3从关闭状态切换到打开状态可以两种方式完成：经由中间位置A或经由中间位置B。下文将更详细解释这两种过程。

根据实施例，气体致动器4被朝向第二位置偏置。

气体致动器4可包括偏置元件，其将偏置力施加到接合部件，从而朝向第二位置迫动接合部件。所述偏置元件可例如为弹簧(未图示)，其朝向第二位置推动气体致动器4的接合部件41。气体致动器4因此实际上被朝向耦合装置3的打开状态偏置。

如将在下文更详细地阐释，偏置力自身不一定足以用于到达第二位置，因为这也要求气体致动器4在装备的位置中。

倘若气体致动器4是活塞-圆筒类型，则圆筒的一个侧面与气体连接成气体连通且圆筒的另一侧面包括可为弹簧的偏置元件，所述一个侧面和另一侧面通过可移动的活塞分隔开。

传送到气体致动器4的气体压力用以抵消偏置力。选择偏置力以使得只要气体压力过高(即高于预定阈值压力)气体压力就可克服偏置力，从而允许安全打开耦合装置3。一旦气体压力下降到预定压力阈值之下，偏置力就克服由气体压力施加的力，从而允许接合部件41朝向第二位置(描绘的实例中的延伸位置)移动。另外当紧急阀关闭时，接合部件41将到达第二位置且推动锁33的闩锁34以打开锁33。

压力阈值通常接近于环境压力，例如1.1巴。

气体致动器4朝向第二位置的偏置确保了当紧急阀12、22关闭时耦合装置3释放，且压力下降到低于预定阈值压力以保证耦合装置3的快速且可靠的释放，而与另外的电源或类似物无关。

装载组合件包括一个或两个排气孔以在释放耦合装置3之前使气体导管1、2排气。一个或多个排气孔存在于所述第一紧急阀12与和第二紧急阀22之间。图4中借助于实例示出一个排气孔13。

所述排气孔与排气导管成流体连接，气体连接可经由所述排气导管而排气，即允许气体从所述气体连接逸出到安全位置且允许压力下降到低于气动阈值的水平。

根据实施例，所述第一以及任选地第二紧急阀被朝向关闭位置偏置。所述紧急阀因此各自包括偏置部件70，例如弹簧。所述第一紧急阀12和第二紧急阀22因此是无法关闭紧急阀。提供一个或多个(液压)致动器50以通过克服偏置力而打开紧急阀。

通常，第一气体导管1、第一紧急阀12、气体致动器4、致动器50、可旋转杆61以及框架与漂浮结构相关联且安装在漂浮结构上，而第二气体导管2与另一结构相关联，例如漂浮物、岸上或基于重力的离岸结构或码头。此布置减少用以将第二气体导管2机动到可连接到第一气体导管1的位置的装载臂上的重量。

根据实施例，气体致动器4、所述一个或多个致动器50、机械链接51、52、53、54、55全部提供于单个平面中。这减少了机械损坏和故障的风险。并且，这保护耦合装置3免于弯曲力矩和扭转力矩。所有施加的力现在在一个平面中，从而仅得到反作用力，即无弯曲或扭转力矩。

根据实施例，提供一种漂浮结构，具体来说被布置成使LNG再蒸发的漂浮结构，所述漂浮结构包括第一气体导管1以及耦合组合件，所述耦合组合件用于将第一气体导管1耦合到第二气体导管2以用于通过第一气体导管1和第二气体导管2递送加压气体流，所述耦合组合件包括

-耦合装置3，其被布置成用于耦合第一气体导管1和第二气体导管2，其中所述耦合装置3可在关闭状态与打开状态之间切换，其中在所述关闭状态中耦合装置3耦合第一气体导管1和第二气体导管2以产生气体连接而实现递送加压气体流，其中存在于所述气体连接中的气体具有气体压力，且其中在所述打开状态中所述第一气体导管1与第二气体导管2之间的耦合被释放，

-气体致动器4，其包括接合部件41，其中所述接合部件41可在第一与第二位置之间移动，其中所述第一位置与耦合装置3的关闭状态相关联且所述第二位置与耦合装置3的打开状态相关联，其中气体致动器4处于或可被带到与所述气体连接成气体连通，且所述气体压力将接合部件41迫动到所述第一位置。

第一气体导管1与再蒸发设备成流体连通或可被带到与再蒸发设备成流体连通。

将阐释装载组合件的功能，具体来说释放所述第一气体导管1与第二气体导管2之间的耦合。

图1a到1c示出了在递送加压气体期间处于使用中的装载组合件，其中耦合装置3在关闭状态，紧急阀12、22在打开位置，气体致动器4在解除装备的位置，且接合部件41在第一位置。

倘若耦合装置到打开状态的切换被起始，那么使用一个或多个致动器50关闭紧急阀12、22。

因此，与关闭紧急阀12、22相关联的移动经由杆51、52、53、铰链54和杆55而传送，从而导致气体致动器4从解除装备的位置移动到装备的位置。图2a中示出此结果。

如图2a中所示，气体致动器4的第二接合部分412对接或定位成靠近连接到锁33的闩锁34。接合部件41现在处于中间位置A。

在下一步骤中，对所述第一紧急阀12与第二紧急阀22之间的体积进行排气，从而导致压力的下降。排气是经由存在于所述第一紧急阀12与第二紧急阀22之间的一个或多个排气孔而完成，如上文所描述。

在气体压力下降到低于预定气动阈值时，气体致动器4中的偏置力将接合部件41推动到第二位置，进而推抵连接到锁33的闩锁34，这打开锁33。图3中示出此情形。

耦合装置3优选地被偏置以采取打开状态，从而确保在锁33已打开之后耦合装置3采取打开状态。

在下一步骤中，使所述第一气体导管1和第二气体导管2移动远离彼此，例如以允许漂浮结构航行离开。图4中描绘此情况。

根据替代实施例，所述步骤的次序的不同之处在于在关闭紧急阀12、22之前减少压力。此情形可能例如在如下不寻常的情形中发生：因为整个气体连接由于泄漏而已经排气或压力损失已发生，所以紧急阀12与22之间的压力较低。

在此情况下，接合部件41相对于外壳42朝向第二位置移动。在图中描绘的情形中这对应于延伸位置。由于气体致动器4仍在解除装备的位置中(紧急阀仍打开)，因此这对应于中间位置B。图2b中示出此情形。

接着，使用一个或多个致动器50关闭紧急阀12、22。因此，类似于上文，与关闭紧急阀12、22相关联的移动经由杆51、52、53和铰链54而传送，且导致气体致动器4从解除装备的位置移动到装备的位置，将接合部件41推动到第二位置，进而推抵连接到锁33的闩锁34，这打开锁33。图3中示出此情形。

图1a到1c、3、4和5同等地适用于此替代实施例。替代于图2a，示出处于中间位置B的接合部件的图2b适用。

所属领域的技术人员将理解，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下可以许多各种方式实行本发明。