CN104044703B - 用于在船和装于船中的转台结构之间传送流体的传送组件 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种在船和转台结构之间传送流体的传送组件，该转台结构安装于船中，绕基本竖直的转台轴线旋转。转台结构包括有至少一个流体通路的旋转接头，流体通路与流体管线的一端连接，流体管线的第二端与船连接。传送组件还包括旋转接头塔，其环绕旋转接头安装，并通过旋转接头塔轴承而与转台结构的其余部分接合，用于绕转台轴线相对于转台结构的其余部分相对旋转。旋转接头塔通过扭转锁定机构而基本锁定在船上，与该船一起旋转。流体管线包括在船和旋转接头塔之间自由延伸的第一流体管线段及在旋转接头塔和流体通路之间延伸的第二流体管线段。第一和第二流体管线段在互连部分处连接，在该处，流体管线通过固定装置而基本固定在旋转接头塔上。

Description

用于在船和装于船中的转台结构之间传送流体的传送组件

技术领域

本发明涉及一种用于在船和转台结构之间传送流体的传送组件，该转台结构安装于所述船中，用于绕基本竖直的转台轴线旋转，其中，所述转台结构包括旋转接头（swivel），该旋转接头有至少一个流体通路，且流体通路与流体管线的一端连接，该流体管线的第二端与船连接。

背景技术

应当知道，术语“船”也可以是指固定在船上的部件或结构。

在海上工业（特别是流体例如油或气的生产）中已知使用包括转台结构的船，该转台结构安装在月池中，用于绕基本竖直的转台轴线旋转。转台结构（或者与它的下部部件连接的可拆开浮筒）可以通过系缆而系泊在海底，并与立管连接，流体通过该立管而供给在旋转接头的对地静止部件中的流体进口，该旋转接头通常安装在转台结构的顶部或在所谓的转盘的顶部，该转盘基于转台结构，并形成该转台结构的部件。流体从旋转接头的旋转部件通过流体管线（该流体管线使得旋转接头流体出口与船连接）而传送给在船甲板上的合适设备（例如所谓的转台进入结构，TAS，它承载环绕旋转接头的塔结构）。应当知道，流体能够沿两个方向传送，从立管至船以及相反。为了清楚，这里只介绍朝向船的方向，但是应当知道，术语“进口”和“出口”可以互换。

转台结构（包括它的转盘、旋转接头以及船（例如TAS））通常受到将使得所述部件变形的相当大负载。该负载能够特别来源于重力、运动、加速度、船变形、温度差、压力、系泊力、立管力、波浪、水流和风。因为这些部件通常有不同的刚性，并将受到不同负载，因此它们的变形将不同，从而引起在这些部件之间的相对位移。

在旋转接头的旋转部件和船（或TAS）之间的相对变形使得在它们之间的流体管线变形，这在旋转接头和它的出口上引起应力。当管线为柔性时这些应力能够较低，因此它很容易顺应该相对变形，但是当管线为基本刚性时该应力也可能非常高，例如对于具有较大直径的高压管线。这些应力能够干涉旋转接头的操作，例如通过损坏它或者使得它的密封件泄露。

用于降低所述应力的已知实践是增加流体管线的柔性（例如通过使得在流体管线中有多个弯曲部，且在连续弯曲部之间有长管线部分）以及使得用于流体管线的锚固点充分远离旋转接头。不过，增加这种流体管线长度将很昂贵，并增加了作用在TAS或船顶部上的总体重量，还增加了它们的有害变形，导致增加了在船（或TAS）和旋转接头之间的相对变形。

用于降低这些应力的另一已知实践是增加部件（例如转台结构和TAS）的刚性，以便降低它们的（相对）变形。不过，这包括使用额外的材料（例如钢），且相应增加了成本和重量。

当结构（TAS、船、转台、旋转接头等）增大尺寸时，上述已知的应力降低方法的效果降低。较大的结构将承受较大的相对变形，同时需要更多钢来加固它们，和/或需要更多管线弯曲部和长度来适应该相对变形。这在结构材料（钢、管线）的所需量、质量和成本方面高得惊人。

发明内容

考虑到上述情况，本发明的目的是提供上述已知类型的改进组件。

因此，根据本发明，组件还包括旋转接头塔，该旋转接头塔环绕旋转接头安装，并通过旋转接头塔轴承而与转台结构的其余部分接合，用于环绕转台轴线相对于转台结构的所述其余部分进行相对旋转，其中，所述旋转接头塔通过扭转锁定机构而基本锁定在船上，用于与该船一起旋转，且流体管线包括在船和旋转接头塔之间自由延伸的第一流体管线段以及在旋转接头塔和旋转接头的流体通路之间延伸的第二流体管线段，所述第一和第二流体管线段在互连部分处连接，在该互连部分处，流体管线通过固定装置而基本固定在旋转接头塔上。

因为旋转接头塔通过旋转接头塔轴承而直接与转台结构的其余部分接合，且因为旋转接头是转台结构的部件，因此在旋转接头塔和旋转接头之间的相对位移大大降低，且第二流体管线段将不受到较大变形，因此由于变形而在旋转接头上引起的负载将减至最小。在第一流体管线段（该第一流体管线段由于它的自由延伸部分而能够变形）中的、由于在船和旋转接头塔之间的相对变形而引起的负载将由旋转接头塔来承载，并通过旋转接头塔而基本传送给转台结构，因此将不会到达旋转接头。

流体管线在第一和第二流体管线段之间的互连部分处固定在旋转接头塔上（通过固定装置），这意味着以静止（基本刚性）方式。例如，固定装置可以包括流体管线支承点，该流体管线支承点布置在旋转接头塔上，以便减轻在旋转接头上的变形负载（主要作用在第一流体管线段上，并由在部件之间的相对位移而引起，如前所述）。

而且，因为在旋转接头塔和旋转接头之间的变形非常有限，因此用于旋转接头的所谓驱动臂可以设置于旋转接头塔和旋转接头之间，这与通常施加在船和旋转接头之间的驱动臂相比具有较小的偏转能力。目前只需要具有较大偏转能力的单个驱动臂来用于使得旋转接头塔与船连接（因此限定扭转锁定机构）。

使用这种旋转接头塔的还一优点是，与本领域的状态（其中，塔结构由转台进入结构支承）相比，这样的转台进入结构这时将有较低重心，因为这样的塔结构由搁置在转台结构上的旋转接头塔代替。因此，这样的转台进入结构将受到较小负载，并可以更轻和更便宜地构造。甚至能够完全省略这样的转台进入结构。

旋转接头塔还可以用于提供通向旋转接头的进口，用于维护、检查等。

如上所述，旋转接头塔通过扭转锁定机构而基本锁定在船上，该扭转锁定机构保证旋转接头塔和船共同旋转。所述扭转锁定机构可以是被动式或主动式。应当知道，“锁定在船”上并不排除在旋转接头塔和船之间的（适当）有限相对旋转的可能性。

在旋转接头和旋转接头塔之间的相对变形较大的情况下，例如当它们的旋转轴线稍微没有对齐时，流体管线环路能够布置在旋转接头塔中或周围。该环路有足够灵活性，以便适应这样的相对变形，而并不在旋转接头上引入不可接受的应力。

在组件的一个实施例中，船包括转台进入结构，该转台进入结构位于转台结构附近，并包括甲板部件，该甲板部件基本横过转台结构延伸，且该甲板部件设有开口，用于旋转接头和环绕的旋转接头塔自由通过，且第一流体管线段在旋转接头塔和所述甲板部件之间延伸。

因此，这种转台进入结构的甲板部件用作第一流体管线段的落脚点，其中，这种第一流体管线段朝着船的延长部分可以由转台进入结构支承，例如使用至少一个管线引导件，用于引导流体管线。

流体管线能够在这样的管线引导件处延伸成环路形状，从而增加流体管线与船和旋转接头塔之间变形相一致的可能性。

优选是，管线引导件允许流体管线相对位移。而且，该至少一个管线引导件能设置于甲板部件上。

在另一实施例中，扭转锁定机构由转台进入结构支承，因此也使用所述转台进入结构用于该功能。

在本发明的组件的可选实施例中，旋转接头塔设有延伸部分，该延伸部分沿离开转台轴线的方向延伸，其中，第一流体管线段的一部分由所述延伸部分支承，且所述第一流体管线段的另一部分在所述延伸部分和船之间自由地延伸。

当使用这样的延伸部分时，将不需要提供用于使得旋转接头和旋转接头塔通过的开口的转台进入结构。

还在这样的实施例中，旋转接头塔的延伸部分能够设有至少一个管线引导件，用于引导流体管线，该管线引导件优选是允许流体管线相对位移。

在另一实施例中，旋转接头塔在高于旋转接头塔轴承的高度处设有至少一个辅助轴承，该辅助轴承与旋转接头接合。这种轴承（它与旋转接头或旋转接头的部件接合）也可以实施为所谓的驱动臂。

当旋转接头塔轴承使得旋转接头塔与旋转接头连接，从而旋转接头塔和旋转接头限定了能够通过升高旋转接头塔而升高的整体部件时（因此，当旋转接头塔轴承能够在不会分开的情况下承载由于旋转接头塔的这样操纵而引起的负载时），能够在单个步骤中将这样的整体部件安装或拆卸为单个部件。例如，这允许在工厂通过完全合格人员已经完全装配旋转接头（从而降低当在船上进行时错误组装的危险）。这样的整体部件已经可以设有全部所需的设备和管线，只必须与船的相应设备和管线连接。

旋转接头塔轴承可以布置成高于或低于旋转接头的流体进口的高度，或者可以基本布置在旋转接头的流体进口的高度处。这样的流体进口也称为进口收集器。专门的选择可以依赖于其它设计选择和特殊需要。

在一个实施例中，旋转接头塔轴承位于（可能扩大的）旋转接头基部部件上。因此可以提供旋转接头基部部件，该基部部件的直径比旋转接头的其余部分的直径大，其中，旋转接头塔轴承位于所述旋转接头基部部件上。这增加了旋转接头塔的稳定性（相对于旋转接头），还降低了在旋转接头和旋转接头塔之间的变形。

附图说明

下面将参考附图介绍本发明，附图中：

图1示意表示了本领域组件的状态；

图2示意表示了根据本发明的组件的第一实施例；

图3表示了根据图2中的A-A的剖视图；以及

图4示意表示了根据本发明的组件的第二实施例。

具体实施方式

首先参考图1，本领域组件的状态表示为用于在船1和转台结构2之间传送流体，该转台结构2安装在所述船中，用于环绕基本竖直的转台轴线3旋转。在它的上部部件中，转台结构2包括旋转接头4，该旋转接头4有至少一个流体出口5，该流体出口5与流体管线6的一端连接，该流体管线6的第二端与船1连接，或者与固定在船上的结构7（例如所谓的转台进入结构TAS）连接。

转台结构2通过转台轴承9而安装在月池8中，并通过系缆10而系泊在海底。立管11从海底延伸穿过转台结构，并与旋转接头4的下部部件（旋转接头流体进口，未详细示出）连接（不管是否通过处理歧管）。

转台结构2使得船能够环绕转台结构随风摆动，如通常已知。转台结构2的下部部件可以实施为可拆开的浮筒部件，如通常已知。

本领域组件的所示状态还包括塔结构42，该塔结构42由结构7来支承。因为该塔结构42由结构7来支承，因此它将相对于旋转接头4经受与船1的情况相同的较大相对变形。

由下面参考图2-4对根据本发明的组件的实施例的说明可知，这样的组件还包括旋转接头塔12，该旋转接头塔12环绕旋转接头4安装，并通过旋转接头塔轴承13而与转台结构2的其余部分接合，用于环绕转台轴线3相对于转台结构的所述其余部分进行相对旋转。

首先参考图2，可以看见，旋转接头塔12通过扭转锁定机构14而基本锁定在船1上（或者在本实施例中，锁定在后面将介绍的转台进入结构7上），用于与其一起旋转。这样的扭转锁定机构14基本防止在船1和旋转接头塔12之间的相对旋转位移，同时允许在它们之间由相对变形引起位移（例如通过使用铰接机构15）。

在旋转接头4和船1之间延伸的流体管线6包括：第一流体管线段16，该第一流体管线段16在船1（或者在本实施例中，为附接在船1上的转台进入结构7）和旋转接头塔12之间自由地延伸；以及第二流体管线段17，该第二流体管线段17在旋转接头塔12和旋转接头4的流体出口5（流体通路）之间延伸。

所述第一和第二流体管线段16、17在互连部分处连接，在该互连部分处，流体管线通过固定装置18而以静止（基本刚性）方式固定在旋转接头塔上。例如，固定装置18可以包括流体管线支承点，该流体管线支承点布置在旋转接头塔12上，以便减轻在旋转接头4上的变形负载（主要作用在第一流体管线段16中，并由在船1和旋转接头塔12之间的相对位移引起）。

在图2所示的实施例中，转台进入结构7定位在转台结构2附近，并包括甲板部件19，该甲板部件19基本横过转台结构延伸，且该甲板结构19设有开口20，用于旋转接头4与环绕的旋转接头塔12自由通过。第一流体管线段16在旋转接头塔12和所述甲板部件19之间延伸。流体管线6的、与第一流体管线段16连接和与船1连接的部分由至少一个管线引导件21来引导，该管线引导件21设置于转台进入结构7的甲板部件19上。也可以提供其它管线引导件。

如图3中所示，在管线引导件21处的流体管线6延伸成环路形状。而且，该图表示了用于旋转接头4的已知驱动臂22。

下面参考图4，图中表示了组件的实施例，其中，旋转接头塔12设有延伸部分23，该延伸部分23沿离开转台轴线3的方向延伸。第一流体管线段的部件16’由所述延伸部分23来支承（例如使用管线引导件21），其中，所述第二流体管线段的另一部件16”在所述延伸部分23的外端和船1（或者在所示实施例中，为以静止方式附接在船1上的结构7’）之间自由地延伸。

还在该实施例中，扭转锁定机构14设置于旋转接头塔12和船1（在该实施例中，为船的前部塔24）之间。

在上述两个实施例中，旋转接头塔轴承13位于扩大的旋转接头基部部件25上，因此旋转接头塔12的位置非常稳定。

本发明并不局限于上述实施例，它可以在如附加权利要求所限定的本发明范围内广泛变化。

Claims (15)

1.一种用于在船和转台结构之间传送流体的传送组件，所述转台结构安装于所述船中，用于绕基本竖直的转台轴线旋转，其中，所述转台结构包括旋转接头，所述旋转接头具有至少一个流体通路，所述流体通路与流体管线的一端连接，所述流体管线的第二端与船连接；其特征在于：传送组件还包括旋转接头塔，所述旋转接头塔环绕旋转接头安装，并通过旋转接头塔轴承而与转台结构的其余部分接合，用于环绕转台轴线相对于转台结构的所述其余部分进行相对旋转，其中，所述旋转接头塔通过扭转锁定机构而基本锁定在船上，用于与所述船一起旋转，流体管线包括在船和旋转接头塔之间自由延伸的第一流体管线段以及在旋转接头塔和旋转接头的流体通路之间延伸的第二流体管线段，所述第一流体管线段和第二流体管线段在互连部分处连接，在所述互连部分处，流体管线通过固定装置而基本固定在旋转接头塔上。

2.根据权利要求1所述的传送组件，其中：船包括转台进入结构，所述转台进入结构位于转台结构附近并包括甲板部件，所述甲板部件基本横过转台结构延伸，所述甲板部件设有开口，用于旋转接头和环绕的旋转接头塔自由通过，第一流体管线段在旋转接头塔和所述甲板部件之间延伸。

3.根据权利要求2所述的传送组件，其中：转台进入结构设有至少一个管线引导件，用于引导流体管线。

4.根据权利要求3所述的传送组件，其中：流体管线在管线引导件处以环路形状延伸。

5.根据权利要求3或4所述的传送组件，其中：管线引导件允许流体管线相对位移。

6.根据权利要求3所述的传送组件，其中：所述至少一个管线引导件设置于甲板部件上。

7.根据权利要求2所述的传送组件，其中：扭转锁定机构由转台进入结构支承。

8.根据权利要求1所述的传送组件，其中：旋转接头塔设有延伸部分，所述延伸部分沿离开转台轴线的方向延伸，第一流体管线段的一部分由所述延伸部分支承，所述第一流体管线段的另一部分在所述延伸部分和船之间自由地延伸。

9.根据权利要求8所述的传送组件，其中：旋转接头塔的延伸部分设有至少一个管线引导件，用于引导流体管线。

10.根据权利要求9所述的传送组件，其中：管线引导件允许流体管线相对位移。

11.根据权利要求1所述的传送组件，其中：旋转接头塔在高于旋转接头塔轴承的高度处设有与旋转接头接合的至少一个辅助轴承。

12.根据权利要求1所述的传送组件，其中：旋转接头塔轴承使得旋转接头塔与旋转接头连接，从而旋转接头塔和旋转接头限定了能够通过升高旋转接头塔而升高的整体部件。

13.根据权利要求1所述的传送组件，其中：旋转接头塔轴承布置成高于或低于旋转接头的流体进口的高度。

14.根据权利要求1所述的传送组件，其中：旋转接头塔轴承基本布置在旋转接头的流体进口的高度处。

15.根据权利要求1所述的传送组件，其中：旋转接头塔轴承位于能扩大的旋转接头基部部件上。