CN100489371C - 流体的海上输送设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设备，其适于实现例如液化天然气等流体的海上装载和卸载。所述设备包括多个可旋转构件(3、4、5)以及流体输送系统，所述流体输送系统适于将所述设备连接至流体源或流体储藏仓。所述设备安装在基座(2)上，并且所述流体输送系统安装或耦联至所述可旋转构件(3、4、5)的其中一个。在使用时，所述可旋转构件(3、4、5)相对于彼此的旋转受到控制，以保持所述流体输送系统相对于所述基座(2)处于预定的定向。

Description

流体的海上输送设备
技术领域
本发明涉及一种设备，其适于实施例如液化天然气等流体的装载和卸载。
背景技术
目前已经提出多种方法，使得液化天然气(LNG)的海上装载和卸载切实可行。从海洋技术会议(OTC)论文15301(为2003年5月5-8日美国德克萨斯州休斯顿举行的2003年海洋技术会议准备，论文题目为“Offshore Transfer Re-Gasification and Salt Dome Storage of LNG(LNG的海洋输送再气化和盐丘储藏)″)可知一种这样的方法。该论文描述了适用于系泊LNG承载船的单点系泊系统。该论文还描述了一种通过现有的舯歧管来排放LNG的设备。排放设备包括以可旋转方式安装的刚性臂，所述刚性臂承载标准流体输送系统。所述流体输送系统由三条管套管(PIP)管线组成；其中两条管线指定给LNG输送，第三条管线指定给蒸气返回。流体输送系统以铰接方式耦联至刚性臂以允许刚性臂随风摆动和倾斜以适应船和平台之间的运动变化。
当从系泊于单点系泊结构的船舯歧管卸载时，该结构在波浪和风的影响下可来回纵荡。为适应这种运动，上述OTC论文中所述的输送设备的刚性臂需要能够覆盖船的整个纵荡运动的很大的伸展范围，所述纵荡运动包括在系泊索缆故障后可能发生的那些运动和在能够执行物理断开前关闭输送阀时发生的其它运动。
对于某些类型的装载装备——例如钢制装载臂或柔性软管等，这些大的纵荡运动导致这种装载臂和软管在极限位置之间的大角度偏差，这种角度偏差在它们组成部件上引起很大的应变。
而且，因为装载臂和软管之间的物理空间有限，所以在断开操作期间装载臂和软管之间会发生某些“遮蔽″，因而，机械元件之间的撞击是不可避免的。
发明内容
本发明，至少在优选实施方式中，试图解决上面概括的问题其中的至少一些。
从第一方面看，本发明涉及一种适用于流体的海上输送设备，该设备包括多个可旋转构件，以及一个流体输送系统，流体输送系统适于将该设备连接至流体源或流体储藏仓；该设备能够安装在基座上，流体输送系统安装或耦联至旋转构件其中的一个上；其中，在使用时，可旋转构件相对于彼此的旋转受到控制，以保持流体输送系统相对于基座处于预定的定向。
本发明的设备有利地创造了其上可安装流体输送系统的稳定平台。流体输送系统可包括能够跨越整个纵荡运动的范围的硬装载臂或柔性软管，使得在大的纵荡运动时装载臂或软管本身能被基本零角度偏差地操作。显然，这种设置提供了改良的功能，并允许流体输送系统运行且在任何断开操作的临界阶段都不会产生撞击。
优选地，可旋转构件分别可绕各自的轴线旋转。所述轴线优选为相互平行，并且，在使用时，流体输送系统优选为在基本垂直于所述轴线的平面内平移。
该设备优选地包括第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件。第二可旋转构件优选地安装在第一可旋转构件上；以及第三可旋转构件优选地安装在第二可旋转构件上。第一可旋转构件优选地以可旋转的方式安装在基座上，基座可以固定地安装，例如固定地安装在单点系泊结构上。流体输送系统优选地安装在第三可旋转构件上。当然，在替代实施方式中，该设备可包括2、4、5、6个或更多可旋转构件。
优选地，第一可旋转构件可绕第一轴线旋转，第二可旋转构件可绕第二轴线旋转，以及第三可旋转构件可绕第三轴线旋转。第一轴线和第二轴线优选地彼此偏离；以及第二轴线和第三轴线优选地也彼此偏离。
因此所述设备允许流体输送系统相对于基座平移，并且，可适应船和流体输送系统之间至少一个平面内的相对运动。
第一轴线、第二轴线和第三轴线优选地都基本竖直设置，以便于流体输送系统在基本水平的平面内平移。
所述设备优选地构造成使得当第一可旋转构件绕第一轴线转过α°的角度时，第二可旋转构件绕第二轴线转过2α°的角度(即，第二可旋转构件经过二倍于第一可旋转构件的角位移)。第一可旋转构件优选地沿第一方向旋转，第二可旋转构件优选地沿第二方向旋转，第一方向和第二方向相反。
该设备还优选地构造成使得当第一可旋转构件绕所述第一轴线转过α°的角度时，第三可旋转构件也转过α°的角度(即，第一可旋转构件和第三可旋转构件的角位移相等)。第一可旋转构件和第三可旋转构件优选地沿相同方向旋转。
第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件的构造可以使得：即使第一可旋转构件和第二可旋转构件旋转，第三可旋转构件——并因而可允许流体输送系统——相对于基座可以保持在预定的定向。
在保持流体输送系统的预定定向的同时，其优选地沿直线移动。第一轴线和第二轴线之间的距离优选为等于第二轴线和第三轴线之间的距离，以使流体输送系统能够容易地沿直线移动。当然，在这些距离不相等的配置中，如果第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件角位移不同，流体输送系统也能够沿直线平移。本发明意在也覆盖这些替代配置。
第一可旋转构件、第二可旋转构件和/或第三可旋转构件可分别由第一致动器、第二致动器和/或第三致动器驱动而旋转。然而，优选地，第一可旋转构件由致动器驱动而旋转，并且第一联接组件和第二联接组件分别实现第二可旋转构件和第三可旋转构件的旋转。
该设备可还包括用于确定各可旋转构件的角位移的装置，以允许控制该设备。
流体输送系统可包括支撑在第一硬(即非柔性)支撑臂和第二硬支撑臂上的至少一个管。可替代地，流体输送系统可包括至少一个柔性软管。
优选地设置有管，该管为流过所述可旋转构件的流体的输送限定流体通道。然后，使用本发明的设备待输送的流体可从流体输送系统流过可旋转构件的内部。可替代地，一个或更多管可设置至可旋转构件的外部。
其上以可旋转方式安装第一可旋转构件的基座例如可以是柱。所述柱可设置于单点系泊结构上，或设置于LNG承载船上。
附图说明
现将结合附图且仅通过实施例的方式描述本发明的两种实施方式，图中：
图1示出本发明的输送设备，其安装在单点系泊结构上；
图2从不同的视角示出图1的设备；
图3示出本发明的设备的端视图；以及
图4示出本发明的第二实施方式。
具体实施方式
一种如OTC论文15301中所述类型的单点系泊(SPM)结构1在图1中以实施例的方式示出，该结构邻近油轮V。根据本发明的输送设备设置于SPM结构1后端的柱2上。输送设备包括：安装在柱2上的第一可旋转构件3；安装在第一可旋转构件3上的第二可旋转构件4；以及安装在第二可旋转构件4上的第三可旋转构件5。
如图2中所示，流体输送系统6设置在第三旋转构件5上。流体输送系统6包括四个硬管7-10，各硬管分别由支撑臂11-14承载。
第一可旋转构件3由电动马达驱动而旋转。当然，应当理解可采用例如液压缸等其它致动装置来实现第一可旋转构件3的旋转。输送设备还包括联接杆系统15，用于实现第二和第三可旋转构件4、5的角位移。联接杆系统15的采用有利地消除了对于设置附加致动装置的需要，从而可降低输送设备的成本。
第一可旋转构件3绕第一轴线A旋转；第二可旋转构件4绕第二轴线B旋转；以及第三可旋转构件5绕第三轴线C旋转。第一轴线、第二轴线和第三轴线A、B、C基本竖直设置，使得第一可旋转构件、第二可旋转构件以及第三可旋转构件3、4、5分别在各自的基本水平的平面内旋转。第一轴线A和第二轴线B之间的距离等于第二轴线B和第三轴线C之间的距离。
联接杆组件15是这样的：当第一可旋转构件3相对于柱2转过α°的角位移时，第二可旋转构件4相对于第一可旋转构件3转过2α°的角位移。例如，如果第一可旋转构件3相对于参照平面转过30°，则第二旋转构件4相对于第一可旋转构件3经过60°的角位移。
联接杆系统15设置成使得：第一可旋转构件3转过α°的角度导致第三旋转构件5相对于第二可旋转构件4相应地转过α°的角度。
联接杆组件15设置成使得：第一可旋转构件和第三可旋转构件3、5沿相同的方向旋转，而第二可旋转构件4沿相反的方向旋转。从而，如图1-3中所示的设置，第一可旋转构件3沿顺时针方向(从上面观察)的旋转使第三可旋转构件5沿顺时针方向旋转，并使第二可旋转构件4沿逆时针方向旋转。
第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件的设置的最终结果是流体输送系统6沿水平轴线平移。有利地，输送设备设置成使得：流体输送系统可沿平行于SPM结构1的相邻边缘的纵轴平移。从而，流体输送系统6可沿承载液化天然气的船的纵荡方向平移，而不会更加靠近或进一步远离设置在船上的歧管。
应当理解，输送设备设置成使得：当流体输送系统6平移时，流体输送系统6相对于SPM结构1的定向保持不变。这种功能是尤其需要的，因为当流体输送系统6保持垂直于船的方向时，施加至支撑臂11-14的力可被减小。
此外，通过实现第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件3、4、5的适当旋转，流体输送系统6的纵向位置可相对于LNG承载船保持不变。这样可以进一步减小或最小化流体输送系统6上的侧向负荷。
支撑臂11-14设置有肘联接以适应LNG承载船相对于SPM结构1的横向运动。
如图3中所示，输送设备设置有一系列的流体旋转接头16以允许不考虑第一旋转构件、第二旋转构件和第三旋转构件3、4、5的角度定向而通过输送设备输送流体。
为了监视承载有液化天然气的LNG承载船的运动，可设置光学系统或其它跟踪系统。这种跟踪系统优选地提供船相对于SPM结构1的位置的连续信息，并使得第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件3、4、5的角度定向可以受到控制，以保持流体输送系统6相对于船的纵向位置不变。
图4中示出了输送设备的第二种实施方式。在这种实施方式中，相同的附图标记用于相同的部件。这种实施方式的设备如下地改型：硬装载臂11-14由一组安装在第三可旋转构件5下侧的悬置软管17替换。
为了允许悬置软管悬挂在输送设备下侧，第三可旋转构件5以可旋转方式安装在第二可旋转构件4的下侧，第二可旋转构件4安装在第一可旋转构件3的下侧。
第三可旋转构件5也设置有支撑机构18，用以承载流体输送系统6。
第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件3、4、5的角度控制与第一种实施方式大致相同，从而流体输送系统6可沿平行于SPM结构1的纵轴的轴线平移。
以如同横向运动由第一实施方式的硬装载臂11-14适应的方式，支撑构件18有利地允许船相对于SPM结构1的横向运动。
应当注意，在第二种实施方式中，第一轴线和第二轴线A、B之间的距离不等于第二轴线和第三轴线B、C之间的距离。从而当流体输送系统平移时，第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件3、4、5的相对角位移改变以确保流体输送系统6保持在预定定向。
如图4中所示，在某些情况下，例如为了允许用于悬置软管的足够的空间，第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件3、4、5的组件更优地正好位于水平面的上方。在其它的应用中，例如图1-3中所示的具有硬装载臂11-14的应用中，第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件3、4、5更好地靠近水平面设置。

Claims (13)

1.一种适用于流体的海上输送的设备，所述设备能够安装在一基座上，并且包括：第一可旋转构件、第二可旋转构件和第三可旋转构件，以及流体输送系统，所述流体输送系统适于将所述设备连接至流体源或流体储藏仓，所述第二可旋转构件安装在所述第一可旋转构件上，所述第三可旋转构件安装在所述第二可旋转构件上，并且所述流体输送系统安装在所述第三可旋转构件上，其中，所述第一可旋转构件绕一第一轴线是可旋转的，所述第二可旋转构件绕一第二轴线是可旋转的，所述第三可旋转构件绕一第三轴线是可旋转的，所述轴线是基本上竖直与平行的，所述第一轴线和所述第二轴线彼此偏离，并且所述第二轴线和所述第三轴线彼此偏离，并且其中，所述设备构造成使得，当所述第一可旋转构件绕所述第一轴线转过α°的角度时，所述第二可旋转构件绕所述第二轴线转过2α°的角度，由此在使用时，所述流体输送系统相对于所述基座保持在预定的定向。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述流体输送系统在使用时在基本上垂直于所述轴线的平面内平移。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述第一可旋转构件以可旋转地安装在所述基座上。
4.如权利要求1所述的设备，其中，当所述第一可旋转构件沿第一方向转动时所述第二可旋转构件沿第二方向转动，所述第一方向和所述第二方向彼此相反。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述设备构造成使得当所述第一可旋转构件绕所述第一轴线转过α°的角度时，所述第三可旋转构件绕所述第三轴线转过α°的角度。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述设备构造成使得所述第一可旋转构件和所述第三可旋转构件沿相同的方向旋转。
7.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一轴线和所述第二轴线之间的距离等于所述第二轴线和所述第三轴线之间的距离。
8.如权利要求中1所述的设备，还包括用于旋转所述第一可旋转构件的第一致动器。
9.如权利要求1所述的设备，还包括用于相对于所述第一可旋转构件旋转所述第二可旋转构件的第二致动器。
10.如权利要求1所述的设备，还包括用于相对于所述第二可旋转构件旋转所述第三可旋转构件的第三致动器。
11.如权利要求1所述的设备，还包括第一联接组件，用于实现所述第二可旋转构件相对于所述第一可旋转构件的旋转。
12.如权利要求11所述的设备，还包括第二联接组件，用于实现所述第三可旋转构件相对于所述第二可旋转构件的旋转。
13.如权利要求1所述的设备，还包括用于确定各可旋转构件的角位移的装置。
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