CN104044704A - 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。所述转台结构包括旋转接头，该旋转接头有至少一个流体出口，且流体出口与流体管线的一端连接，该流体管线的第二端与船连接。传送组件还包括柔性桥接部件，该柔性桥接部件使得转台结构的一部分与船连接。转台结构的所述一部分环绕转台轴线的旋转与船的旋转基本锁定，同时允许在转台结构的所述一部分和船或固定在船上的结构之间相对位移。所述桥接部件支承流体管线，以便基本除去由流体管线作用在所述旋转接头和它的出口上的负载。

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。流体从旋转接头的转动部件通过流体管线（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）。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。

在旋转接头的转动部件和船（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，因此它很容易顺应所述相对变形，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较长管线部分）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一种上述类型的改进组件。

因此，根据本发明，组件还包括柔性桥接部件，该柔性桥接部件使得转台结构的一部分与船连接，其中，转台结构的所述一部分环绕转台轴线的旋转与船的旋转基本锁定，同时允许在转台结构的所述一部分和船之间相对位移，且所述桥接部件支承流体管线，以便基本除去由流体管线作用在所述旋转接头和它的出口上的负载。

转台结构通过桥接部件而与船连接的一部分例如可以是旋转接头的转动部件。桥接部件可以以允许在桥接部件和流体管线之间相对位移的方式来支承流体管线。

应当知道，“与船的旋转锁定”并不排除在转台结构的所述一部分和船之间（适度）有限相对旋转的可能性（该相对旋转的可容许量可以特别取决于流体管线的柔性）。

由于提供了这样的桥接部件，在桥接部件上提供用于在旋转接头和船（例如TAS）之间的柔性流动通路的基本固定锚固点，这能够承担由在部件之间的相对变形产生的管线负载，同时不需要增加这些部件的刚性和不增加流体管线的额外长度或额外弯曲部，从而最小的功能管线布局就足够。

在组件的优选实施例中，桥接部件设有至少一个铰链部件，用于允许在转台结构的所述一部分和船或固定于船上的结构之间有所述相对位移。例如，这样的铰链部件可以定位在桥接部件的、与转台结构的所述一部分连接或者与船或固定于船上的结构连接的端部处，或者该至少一个铰链部件定位在桥接部件的两个相对端部的中间。使用这样的铰链部件提供了桥接部件的所需柔性，该桥接部件可以以其他方式构成为刚性部件，同时桥接部件保持它用于有效支承流体管线的能力，以便除去由流体管线作用在所述旋转接头和它的出口上的负载。

铰链部件能够由传统铰链（例如包括由铰链轴连接的两个部件）来确定，或者由桥接部件的、模拟铰链的削弱部分（例如特别定向的板（plating），从而允许在与其连接的部件之间相对运动）来确定。

在另一实施例中，桥接部件足够长，用于使它获得用于允许在转台结构的所述部件和船或固定于船上的结构之间有相对位移的柔性，而不需要铰链部件。当然，在需要时，这样的实施例也可以与使用铰链部件组合。

在根据本发明的组件的另一实施例中，转台结构的（桥接部件与其连接的）所述一部分是旋转接头塔，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，从而旋转接头塔并不随着转台结构的其余部分绕转台轴线的旋转而运动。在该实施例中，旋转接头塔也可以看做桥接部件的一部分。旋转接头塔轴承在所有方向都支承旋转接头塔，但是旋转接头塔保持它相对于船的方位。这时，因为旋转接头塔和旋转接头都安装在转台结构上，因此在旋转接头流体出口和旋转接头塔之间的相对变形最小（因此在旋转接头和与该旋转接头塔连接的桥接部件之间的相对变形也最小）。

该旋转接头塔也用于提供通向旋转接头的进口，用于维护、检查等。

在一个实施例中，桥接部件这样与旋转接头塔接合，使得旋转接头塔绕转台轴线的旋转与船的旋转锁定。

也可选择或者另外，旋转接头塔通过扭转锁定机构而与船连接，该扭转锁定机构基本保证旋转接头塔和船共同旋转。因此，这样的扭转锁定机构可以防止旋转接头塔相对于船绕转台轴线旋转。所述扭转锁定机构可以为被动式或主动式。

如上所述，因为在旋转接头流体出口和旋转接头塔之间的相对变形最小，因此流体管线能够以静止（基本刚性）方式附接在旋转接头塔上，而并不在所述旋转接头和它的出口上引起较大管线负载。例如，流体管线支承点可以布置在旋转接头塔上，以便减轻在旋转接头上的变形负载（作用在流体管线中，并由在部件之间的相对位移引起，如前所述）。

在旋转接头流体出口和旋转接头塔之间的相对变形仍然较大的情况下，例如当它们的旋转轴线稍微没有对齐时，管环路能够布置在旋转接头塔中或周围。该环路有足够柔性，以便适应它们的相对变形，同时并不在旋转接头上引起不可接受的应力。

旋转接头塔轴承可以布置成高于、低于或者基本在旋转接头的流体进口的高度。这样的流体进口也称为进口收集器。

在使用旋转接头塔的组件的还一实施例中，桥接部件或它的一部分能够绕竖直轴线旋转。在这样的实施例中，旋转接头塔的旋转与船的旋转基本锁定，虽然程度上小于其它实施例。这能够使用具有改进特征和简化结构布局的桥接部件。

例如，桥接部件可以通过万向接头（例如球接头）而与固定在船上的所述结构连接，从而允许桥接部件相对于固定在船上的所述结构旋转，但是防止平移。这时，桥接部件可以相当刚性，从而提供用于流体管线的良好支承，同时所述结构能够构成为较简单的框架，它并不由扭转力而负载。也可选择，桥接部件自身可以在两个相邻桥接部件部分之间包括这样的万向接头，其中，第一桥接部件部分直接与船连接，第二桥接部件部分与转台结构的相应部分（例如旋转接头塔）连接。

在一个实施例中，旋转接头塔轴承位于旋转接头基部部件上，该基部部件可能扩大。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。

还能够设想这样的实施例，其中并不提供旋转接头塔，而是转台结构的所述部分（桥接部件与其连接）由旋转接头的转动部件来确定。

还有，在这样的实施例中，可以设想桥接部件这样与旋转接头的转动部件接合，使得它们绕转台轴线的旋转与船的旋转基本锁定（因此它们与船共同旋转），或者（另外或者并不），旋转接头的转动部件通过扭转锁定机构而与船连接。

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；

图4示意表示了根据本发明的组件的第二实施例；

图5示意表示了根据本发明的组件的第三实施例；

图6表示了根据图5中的B-B的剖视图；

图7示意表示了根据本发明的组件的第四实施例；

图8表示了根据图7中的C-C的剖视图；

图9示意表示了根据本发明的组件的第五实施例；

图10表示了根据图9中的D-D的剖视图；以及

图11表示了根据图9中的E-E的剖视图。

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。

由下面参考图2-11对根据本发明的组件的实施例的说明可知，这样的组件还包括柔性桥接部件12，该柔性桥接部件12使得转台结构2的部件与船1或固定于该船上的结构7连接。组件构造成这样，即转台结构2的所述部件绕转台轴线3的旋转基本与船的旋转锁定，同时允许在转台结构的所述部件和船或固定于该船上的结构之间进行相对位移，其中，所述桥接部件12以允许在桥接部件和流体管线之间相对位移的方式支承该流体管线6。

首先参考图2，可以看见，桥接部件12表示为包括竖直部件13，该竖直部件13通过铰链部件14而安装在船1上，用于允许在转台结构2的所述部件（旋转接头塔17，由后面可知）和船1之间有所述相对位移。桥接部件还包括水平部件15，该水平部件15使得竖直部件13与转台结构的所述部件连接。如图3中所示，水平部件15可以由多个相互连接的杆15’构成，（在所示实施例中），其中，中心杆支承流体管线6，优选是以允许在所述杆15’和流体管线6之间相对位移的方式（引导件21）。同样，竖直部件13将以相应方式（引导件22）支承流体管线6。

尽管未示出，铰链部件14还可以定位在桥接部件12的竖直部件13和水平部件15的中间，或者在其与转台结构2连接的相对端处。多个铰链部件可以设置于不同位置。各铰链部件14可以由传统铰链（如图所示）来确定，或者通过（桥接部件或者与该桥接部件连接的部件的）模拟铰链的削弱部分来确定（例如在竖直桥接部件13和水平桥接部件15之间的可变形板16）。

如图2中所示，转台结构2的、桥接部件12与其连接的所述部件是旋转接头塔17，该旋转接头塔17环绕旋转接头4安装，并通过旋转接头塔轴承18而与转台结构2的其余部分接合。旋转接头4可以包括旋转接头基部部件34，该基部部件34的直径大于旋转接头的其余部分的直径，其中，旋转接头塔轴承18定位在所述旋转接头基部部件上。旋转接头塔轴承通常可以是滚子式或滑动式轴承。

在一个实施例中，桥接部件12以这样的方式与旋转接头塔17接合，即旋转接头塔绕转台轴线3的旋转基本与船的旋转锁定。因此，旋转接头塔17并不（或者只是非常有限地）随着转台结构2的其余部分环绕转台轴线3的旋转而运动。

在所示实施例中，流体管线6以静止方式附接在旋转接头塔17上，如图所示通过至少一个支承部件19。不过，这样的支承部件的位置可以变化，例如可以布置在桥接部件12上。而且，这样的支承部件还可以提供允许流体管线6适当运动的支承。因此，流体管线可以附接在船1上（支承部件20）。

图3还表示了旋转接头驱动器臂35，该旋转接头驱动器臂35使得旋转接头的部件与旋转接头塔连接。

图4表示了第二实施例。桥接部件12这时由固定于船上的结构23（例如模块）来支承，但是其它部分与前述实施例的桥接部件非常类似。不过，在该实施例中，旋转接头塔17通过扭转锁定机构33（主动式或被动式）而与船1（或者它的辅助结构1’）连接，用于防止旋转接头塔17绕转台轴线3旋转。因此，在该实施例中，桥接部件12不需要防止旋转接头塔17旋转（但是可以执行或不执行该功能）。

图5和6表示了组件的实施例，其中，桥接部件12有不同布局。它包括水平部件24（在该实施例中包括杆24’），该水平部件24通过它的一端而与旋转接头塔17连接，并在它的另一端设有铰链机构25，它通过该铰链机构25而与结构27连接。

应当知道，在该实施例中，也能够说桥接部件12包括所述水平部件24和固定于船上的竖直部件27，且铰链机构25处于这些部件之间。这只是定义问题。

图7和8表示了一个实施例，其中，没有旋转接头塔，但是旋转接头4的转动部件确定了转台结构2的所述部件，桥接部件12与所述部件连接。在该实施例中，桥接部件12以这样的方式与旋转接头4的转动部件接合，即它们的旋转基本与船的旋转锁定。实际上有两个桥接部件12，表示为一个在另一个上面，各桥接部件12与旋转接头4连接，并包括结构28（与前述实施例基本相对应的方式，因此这里不再说明）。不过应当知道，这样的多个桥接部件12（其中，根据流体管线6的量，也可以只有一个或者超过两个）可以支承多个流体管线6，并可以分开（如图所示）或者组合（例如一个堆垛在另一个顶上）。流体管线6可以使用支承部件29而与桥接部件12连接，而引导件30允许在结构28（该结构28被认为是桥接部件12的一部分）和管线6之间相对运动。

最后，图9-11表示了根据本发明的组件的实施例，其中，桥接部件12能够绕竖直轴线26旋转，该竖直轴线26由固定于船1上的结构30来确定。旋转可以通过万向接头来产生，例如球接头，从而允许更多旋转（不只是绕竖直轴线26），但是防止桥接部件12相对于所述结构30（该结构30固定于船1上）平移。因此，桥接部件12可以实现为相对刚性，而结构30没有旋转接头塔引入的扭转负载，因此可以构成为较轻。

应当知道，在该实施例中，桥接部件也可以认为包括所示的水平部件12和结构30，且具有插入的万向接头。

在该实施例中，也能够省略旋转接头塔17，或者使得旋转接头塔17通过扭转锁定机构33而与船连接（见图4），以便使得旋转接头4的转动部件的旋转与船1环绕转台轴线3的旋转锁定。

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确定的本发明范围内广泛变化。

Claims (20)

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，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：传送组件还包括柔性的桥接部件，所述柔性的桥接部件使得转台结构的一部分与船连接，其中，转台结构的所述一部分环绕转台轴线的旋转与船的旋转基本锁定，同时允许在转台结构的所述一部分和船之间相对位移，且所述桥接部件支承流体管线，以便基本除去由流体管线作用在所述旋转接头和它的出口上的负载。

2.根据权利要求1所述的传送组件，其中：桥接部件设有至少一个铰链部件，用于允许在转台结构的所述一部分和船或固定于船上的结构之间具有相对位移。

3.根据权利要求2所述的传送组件，其中：所述至少一个铰链部件定位在桥接部件的端部处，所述端部与转台结构的所述一部分连接或者与船或固定于船上的结构连接。

4.根据权利要求2所述的传送组件，其中：所述至少一个铰链部件定位在桥接部件的两个相对端部的中间。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的传送组件，其中：铰链部件由传统铰链来确定，或者由模拟铰链的桥接部件或与桥接部件连接的部件的削弱部分来确定。

6.根据权利要求1所述的传送组件，其中：桥接部件足够长，用于使它获得用于允许在转台结构的所述一部分和船或固定于船上的结构之间具有相对位移的灵活性，而不需要铰链部件。

7.根据前述任意一项权利要求所述的传送组件，其中：转台结构的所述一部分是旋转接头塔，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，从而旋转接头塔并不随着转台结构的其余部分绕转台轴线的旋转而运动。

8.根据权利要求7所述的传送组件，其中：桥接部件与旋转接头塔接合，使得旋转接头塔绕转台轴线的旋转与船的旋转锁定。

9.根据权利要求7所述的传送组件，其中：旋转接头塔通过扭转锁定机构而与船连接，所述扭转锁定机构基本保证旋转接头塔和船共同旋转。

10.根据权利要求7-9中任意一项所述的传送组件，其中：流体管线以静止方式附接在旋转接头塔上，以便基本除去由流体管线作用在所述旋转接头和它的出口上的负载。

11.根据权利要求7-10中任意一项所述的传送组件，其中：流体管线通过存在于旋转接头塔中或周围的管路环路而与旋转接头连接。

12.根据权利要求7-11中任意一项所述的传送组件，其中：旋转接头塔轴承布置成高于旋转接头的流体进口的高度。

13.根据权利要求7-11中任意一项所述的传送组件，其中：旋转接头塔轴承布置成低于旋转接头的流体进口的高度。

14.根据权利要求7-11中任意一项所述的传送组件，其中：旋转接头塔轴承布置成基本在旋转接头的流体进口的高度。

15.根据权利要求7-14中任意一项所述的传送组件，其中：桥接部件或它的部件能够绕竖直轴线旋转。

16.根据权利要求15所述的传送组件，其中：桥接部件通过万向接头而与固定在船上的所述结构连接，例如通过球接头，从而允许桥接部件相对于固定在船上的所述结构旋转，但是防止平移。

17.根据权利要求7-16中任意一项所述的传送组件，其中：旋转接头塔轴承位于（可能扩大的）旋转接头基部部件上。

18.根据权利要求1-6中任意一项所述的传送组件，其中：转台结构的所述一部分由旋转接头的转动部件来确定。

19.根据权利要求18所述的传送组件，其中：桥接部件与旋转接头的转动部件接合，使得它们绕转台轴线的旋转与船的旋转基本锁定。

20.根据权利要求18所述的传送组件，其中：旋转接头的转动部件通过扭转锁定机构而与船基本旋转锁定。