CN105658570A - 用于输送加压气流的装载组件和使用在装载组件中的切换系统 - Google Patents

Abstract

一种装载组件具有气体管道，气体管道在浮式结构和另一结构之间延伸以在这两个结构之间输送加压气流。紧急断开耦合器被配置在气体管道中。设置有切换系统用于对紧急断开耦合器中的接合机构(在任一方向上)在锁定位置和解锁位置之间的切换进行控制。所述切换系统遵循两种不同的故障自动保护机理：出现故障时解锁的机理，即固有地指示紧急断开耦合器的释放；出现故障时关闭的机理，即，当气体接头中存在加压气体时固有地阻止紧急断开耦合器的释放。当气体接头中的气压低于预定超驰阈值时，出现故障时解锁的机理起作用。出现故障时锁定的机理优先于出现故障时解锁的机理。

Description

用于输送加压气流的装载组件和使用在装载组件中的切换系统

技术领域

在第一方面，本发明涉及用于在浮式结构和靠近浮式结构的另一结构之间输送加压气流的装载组件。在另一方面，本发明涉及用于使用在装载组件中的切换系统，其操作紧急断开耦合器的接合机构。

背景技术

例如，如果一个结构包括气体处理单元，另一结构包含气体消耗器、气体产生器或气体消耗器和气体产生器，那么就需要在浮式结构和另一结构之间输送加压气体。在下面的描述中，为了进行解释说明，可认为浮式结构是包括这种气体处理单元的结构，而另一结构具有气体消耗器和/或气体产生器。但是，这并不是固定不变的要求。

可通过所谓的装载组件在浮式结构和另一结构之间输送加压气体。实质上，这种装载组件包括气体管道，其在浮式结构和另一结构之间延伸，以在这两个结构之间输送加压气流，如，加压的天然气气流。如果装载组件适于输送加压气体，那么这种装载组件例如可用于将被重新蒸发的气体从浮式气化单元(或浮式存储和气化单元)上卸载下来(卸下来)，或将加压的天然气装载到浮式气体处理单元如浮式液化单元(或浮式液化和存储单元)上。合适地，尽管这对于本发明不是必要条件，但是，气体管道被支撑在装载臂上。许多公司，包括美国恩克伟顿的FMC科技公司(FMCTechnologiesinc.,EmcoWheaton)和可能的其他公司，制造和销售这种用于输送加压气体的装载臂。用于加压(天然)气体的装载组件不应该与授予专利前的美国专利申请公开第2006/0156744号中所述的装载组件混淆，后者被设计成输送低温液化LNG。通常在低压(低于5巴)下输送(低温)液体，因此连接器的等级不同于用于加压气体的连接器的等级。

授予专利前的美国专利公开第2010/0263389号中描述了用于在码头对液化天然气(LNG)进行重新气化的系统和方法。在这些系统和方法中，可从LNG输送器至重新气化容器中配置LNG。LNG在重新气化容器中被重新气化，被重新气化的天然气通过高压臂被排到海岸。高压臂的第一端可包括快速释放系统，快速释放系统包括紧急释放联接器(ERC)。如果高压臂的运动超过任何方向上的一个或多个预设参数，就可触发ERC释放。

但是，如果在释放ERC之前所述高压臂未被降压，那么就存在不受控制地损耗天然气的风险。此外，快速释放系统还存在如下风险，即存在例如由于丧失动力而不正确地发出释放ERC的触发信号的风险。

发明内容

根据第一方面，提供了一种用于在浮式结构和靠近所述浮式结构的另一结构之间输送加压气体的装载组件，所述装载组件包括：

-气体管道，其在浮式结构和所述另一结构之间延伸，以在这两个结构之间输送加压气体；

-紧急断开耦合器，其被配置在气体管道中，用于通过气体管道在浮式结构和所述另一结构之间形成可选择性地连接和断开的气体接头，其中，存在于气体接头中的气体具有气压；其中，紧急断开耦合器包括可在锁定位置和解锁位置之间选择性地切换的接合机构，使得在所述锁定位置上，形成气体连接，在所述解锁位置上，气体连接被中断，从而，当接合机构位于其解锁位置上时，接合机构物理性地断开；

-紧急断开动力总成，其功能性地联接到所述接合机构上，驱动所述接合机构的切换；

-切换系统，其被设置在紧急断开动力总成和所述接合机构之间，其中，所述切换系统被配置成对紧急断开耦合器中的接合机构在锁定位置和解锁位置之间的切换进行控制；其中，所述切换系统遵循根据气体接头中的内气压情况而定的两种不同的自动防止故障机理：出现故障时解锁的机理，即，当气体接头中的内气压低于预选超驰阈值时，设定所述切换系统在一丧失动力时就解锁所述接合机构；出现故障时锁定的机理，即，当气体接头中的内气压等于或高于预选超驰阈值时，设定所述切换系统锁定所述接合机构。

根据第二方面，提供了一种切换系统，其使用在装载组件中以操作紧急断开耦合器的接合机构，所述紧急断开耦合器被设置成在气体管道中形成可选择地连接和断开的气体接头，所述气体管道用于在浮式结构和靠近所述浮式结构的另一结构之间输送加压气流；其中，所述切换系统被配置成对紧急断开耦合器的接合机构在锁定位置和解锁位置之间的切换进行控制；其中，所述切换机构遵循根据气体接头中的内气压情况而定的两种不同的自动防止故障机理：出现故障时解锁的机理，即，当气体接头中的内气压低于预选超驰阈值时，设定所述切换系统在一丧失动力时就解锁接合机构；出现故障时锁定的机理，即，当气体接头中的内气压等于或高于预选超驰阈值时，设定所述切换系统锁定接合机构。

附图说明

下面将参照非限制性附图，仅通过实例进一步解释本发明，附图如下：

图1示意性示出了体现本发明的装载组件；

图2示意性示出了功能性地连接到装载臂传动缸上的主动力总成的某实施例；

图3a至3d示意性示出了在四种不同条件下使用在装载臂上的合适切换系统；

图4示意性示出了与图3相比较合适的替换的切换系统；

图5a和5b示意性示出了可选的特征，其可应用于合适的切换系统中，包括图3和图4中的切换系统；

图6示意性示出了装载系统中的液压动力单元的实例；

图7示意性示出了装载组件的一部分，其包括配置有破裂薄弱环节的接口管件；

图8示意性示出了紧急断开耦合器的一部分，其包括组合的破裂薄弱环节；和

图9示意性示出了装载组件的一部分，其包括用于通过使用单个阀致动器致动两个隔离阀的机械连接杆。

具体实施方式

为了描述目的，用单个参考数字表示管线和该管线中的流体流。相同的参考数字表示类似部件。本领域的技术人员将能容易地理解到，尽管参照特征和方法的一个和多个具体的组合解释了本发明，但是，这些特征和方法中的许多可在功能上独立于其他特征和方法，它们同样或类似地能独立应用到其他实施例或组合中。

目前提出了一种改进的装载组件，用于从浮式结构向另一结构输送加压气体。装载组件包括气体管道和配置在气体管道中的紧急断开耦合器，气体管道在浮式结构和所述另一结构之间延伸以在这两个结构之间输送加压气流。

设置了切换系统，用于对紧急断开耦合器中的接合机构(在任一方向上)在锁定位置和解锁位置之间的切换进行控制。该切换系统遵循两种不同的故障自动保护机理：一种机理在一丧失动力时就固有地指示紧急断开耦合器释放，另一种机理在气体接头中具有加压气体时就固有地阻止紧急断开耦合器释放。后一机理优先于前一机理。

根据本发明的优选实施例，该切换系统包括选择开关和压力闸门，压力闸门包括超驰开关。选择开关具有打开状态和关闭状态。一旦选择打开状态时，就指示接合机构位于解锁位置上。一旦选择关闭状态时，就指示接合机构位于锁定位置上。选择开关是出现故障时打开的类型。但是，压力闸门可优先于选择开关。

压力闸门可通过闸门管线功能性地连接到气体接头上，以被气体接头内的内气压驱动。压力闸门包括可被内气压致动的超驰开关，其中，当内气压等于或高于预选的超驰阈值时，超驰开关被推动到超驰位置上，在这种情况下，压力闸门优先于选择开关，从而，无论选择开关是处于打开状态还是处于关闭状态，均指示所述接合机构位于锁定位置上。仅在气体管道内的所述内气压低于所述预选的超驰阈值且超驰开关未被致动时，所述接合机构可从所述锁定位置向所述解锁位置运动。

因此，超驰开关(overrideswitch)和选择开关被配置成主-从关系，从而，超驰开关起到控制作用，选择开关起到从属作用。因此，设置有带有紧急断开耦合器的装载组件，紧急断开耦合器具有两种不同的故障自动保护机理。当气体接头不被加压时(更具体而言，当气体接头中的内气压低于预选的超驰阈值时)所述紧急断开耦合器所遵循的机理受出现故障时打开的选择开关控制。这意味着，选择开关被偏压以呈现其打开状态，从而指示接合机构位于其解锁位置上。但是，无论气体接头中的内气压何时等于或高于预选的超驰阈值(overridethresholdvalue)，内气压的作用均优先于选择开关。

这种装载组件和这种切换系统可用于在任一方向上在浮式结构和所述另一结构之间输送加压气体。例如，如果一个结构包括气体处理单元，那么就需要输送加压气体。包括气体处理单元的浮式结构可称之为浮式气体处理单元。在本领域，浮式气体处理单元通常包括浮式壳体，其配置有用于在开始条件下接收天然气，在处理条件下处理天然气，然后排出天然气的设备，其中，处理条件不同于开始条件。

浮式气体处理单元的例子是浮式气化单元(FGU)。FGU接收液化天然气(LNG，该液化天然气是低温液化条件下的天然气)，通过增加热量给液化天然气而将其蒸发，从而将该状态改变成蒸汽。天然气以蒸汽状态下的被重新蒸发的天然气形式被排出。被重新蒸发的天然气通常通过管道从FUG被输送到海岸，在海岸可以各种方式使用天然气。例如，天然气可被添加到天然气分配网中。通常，液化天然气在蒸发之前被加压，这种情况下，被重新蒸发的天然气被加压。浮式气化单元通常具有低温储存能力，用于在LNG被蒸发之前将其(暂时)储存。这种具有低温储存能力的浮式气化单元通常称之为浮式存储和再气化单元(FSRU)。在授予专利前的美国专利申请公开第2006/0156744号中描述了一种非限制性实例。

浮式气体处理单元的另一实例是浮式天然气液化单元(FLU)。具体的实例包括浮式天然气液化和储存单元(FLSU)，如，专利文献WO2007/064209和WO2010/069910中所述的。这种FLU可被设置成从所述另一结构接收加压天然气，以低温冷却天然气，从而液化天然气以产生LNG。在FLSU的情况下，LNG可在被卸载到LNG罐之前存储在低温存储罐中。

尽管这对于本发明而言不是必要条件，但是可以想到，装载组件可包括装载臂，其在浮式结构和另一结构之间延伸以支撑气体管道。优选地，在气体接头任一侧，至少一个隔离阀被配置在气体管道中，从而气体接头位于这些隔离阀之间。为了容易查阅，将这些隔离阀称之为卷筒侧隔离阀和臂侧隔离阀，但是，明确说明的是，术语“臂侧隔离阀”和“卷筒侧隔离阀”不旨在暗示存在卷筒和臂。但是，可想到，实施本发明的许多实施例将具有臂和卷筒，因此这些名称用于表示相应的隔离阀。另外，装载组件还配置有排放阀，其通过排放接头与气体接头保持流体连通；排放接头设置在气体接头中，位于卷筒侧隔离阀和紧急断开耦合器之间。因此，能对气体接头降压，将内气压降低至低于选定的超驰阈值，以使切换系统遵循出现故障时解锁的机理。

优选地，卷筒侧隔离阀、臂侧隔离阀和排放阀都是偏置阀，当排放阀无动力作用时，排放阀移动到打开位置上，当卷筒侧隔离阀无动力作用时，卷筒侧隔离阀移动到关闭位置上，当臂侧隔离阀无动力作用时，臂侧隔离阀移动到关闭位置上。这进一步便于在由于疏忽而丧失动力的情况下实现组件的故障自动保护配置。

破裂薄弱环节可合适地位于卷筒侧隔离阀和臂侧隔离阀之间的气体接头内。在由于浮式结构和另一结构之间的相对运动而产生在装载组件上的机械载荷超过预定极限的情况下，可保证气体接头在卷筒侧隔离阀和臂侧隔离阀之间的预期位置上裂开。

隔离阀可在到达机械载荷的预定极限之前关闭，从而防止容装物的损耗。优选地，隔离阀的关闭由超程传感器触发，超程传感器确定装载组件在浮式结构和另一结构之间的必须跨度。

如果设置有装载臂，装载臂的基底可构建在浮式结构或所述另一结构上。加压气体通过装载组件的流动方向可以是从近端向远端，或者从远端向近端。

在附图和下面的描述中，为了避免过度增加附图，仅在装载臂的基底构建在所述另一结构上的情况下进行图示说明，其中，气体流动方向被认为是从浮式结构向所述另一结构。技术人员将理解到，本发明并不局限于本发明的这种具体应用，下面所述的相同原理适用于流动方向从所述另一结构向浮式结构的情况和/或装载臂的基底构建在浮式结构上的实施例。此外，应该认为，浮式结构是浮式气体处理单元，但是本发明同样适用于所述另一结构包含气体处理单元的情况，或者两个结构都不包含气体处理单元的情况。

图1示意性示出了装载组件的可能实施形式，图示了所提出的一些改进之处。涉及浮式气体处理单元100和靠近浮式气体处理单元100布置的另一结构200、以及用于将加压气体从浮式气体处理单元100输送至所述另一结构200的装载组件。浮式气体处理单元100包括浮式壳体110，该浮式壳体上支撑气体处理设备，该气体处理设备在开始条件下接收天然气，在处理条件下处理天然气以及排出天然气。所述处理条件不同于所述开始条件。浮式气体处理单元100用作例子来解释说明漂浮在水体4上的浮式结构。

所述另一结构200也可以是浮式结构，或者可以是固定结构，如，在靠近水体的海岸上具有基底的结构、或在水体中具有基底(如，平台或突出部)的结构。在下面的描述中，为了便于容易阅读理解，所述的另一结构200被称之为海岸侧200，但是，本发明适用于上述任何类型的另一结构。

装载组件包括装载臂500，其安装在位于海岸侧200上的底座510上。许多类型的装载臂500在本领域是公知的，本发明不局限于任何特定类型的装载臂。图1所示的装载臂500是铰接式装载臂，其具有多个铰接件520a、520b、520c、520d，它们通过接合件530a、530b、530c可枢转地相互连接。铰接件的枢转运动可通过装载臂传动缸540a、540b控制。所述装载臂传动缸联接到装载臂500上以使装载臂500的部件(如，所述的多个铰接件520a-d)相对于彼此移动。

如图2示意性所示，主动力总成550可设置在海岸侧200上，且功能性地联接到装载臂传动缸540a、540b上。优选地，主动力总成500包括主臂液压动力系统，其通过多个臂液压管线541a、541b连接到装载臂传动缸540a、540b上。

再次参照图1，装载臂500包括位于底座510处的近端560和从底座510伸出的远端570。气体管道580安装在装载臂500上。气体管道580在图中表示为线。气体管线可由通过接合件530a、530b、530c处的转环590a、590b、590c接合在一起的硬管端形成。但是，也可使用其他类型的气体管道，如，柔性气体管道或通过柔性部件接合在一起的硬管部分。气体管道580起到将加压气流从装载臂的远端570输送至近端560的作用。

设置有包括卷筒(spool)部件管道30的卷筒部件，可在卷筒部件和装载臂500的近端570之间形成气体接头。气体接头在装载臂的近端570和卷筒部件之间延伸。在操作期间，装载臂连接到卷筒部件上时，气体接头使装载臂500上的气体管道580与卷筒部件管道30以流体连通方式连通。

在图1的实施例中，卷筒部件管道30在气体输出集管10和卷筒侧隔离阀60之间延伸，从而加压气体能通过卷筒部件管道30和卷筒侧隔离阀60从气体输出集管10流入气体接头中。臂侧隔离阀70将气体接头与安装在装载臂500上的气体管道580隔离。卷筒侧隔离阀60可安装在浮式气体处理单元100上。

卷筒侧隔离阀60可通过卷筒侧隔离阀致动器61操作。臂侧隔离阀70可通过臂侧隔离阀致动器71操作。超程传感器可触发这些隔离阀的关闭，所述超程传感器确定装载臂在浮式气体处理单元和另一结构之间的必须跨度。

排放阀80可被设置成通过设置在气体接头中的排放接头85与气体接头保持流体连通，所述气体接头形成在卷筒管道30的部分中，且位于卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70之间。排放阀80可通过排放阀致动器81操作。

所述气体接头包括紧急断开耦合器，其能用于正常的控制操作中以使装载臂500与卷筒部件接合和断开。紧急断开耦合器通常包括致动式联接部件20和被动式联接部件40。如图1所示，紧急断开耦合器的被动式联接部件40和致动式联接部件20都设置在卷筒侧隔离阀60下游。加压气体从而能从气体输出集管10流出，经过卷筒侧隔离阀60，通过紧急断开耦合器的致动式和被动式联接部件从卷筒侧隔离阀流入臂侧隔离阀70中，然后进一步流入装载臂500上的气体管道580中。

紧急断开耦合器的致动式联接部件20被设置成通过被动式联接部件40与装载臂500相互配合。致动式联接部件20被配置成可释放地锁住被动式联接部件40，从而，在致动式联接部件20的锁定位置上，通过卷筒部件管道30和致动式联接部件20在气体输出集管10和被动式联接部件40之间形成流体连通。在致动式联接部件20的解锁位置上，流体连通被中断。致动式联接部件20可以是公知类型，具有多个可枢转地联接到主体上并环绕主体周界分布的卡爪。当卡爪移动到接合位置上时，所述卡爪可以物理方式夹紧到被动式联接部件40上，从而致动式联接部件20处于其锁定位置上。美国专利第6,843,511号中公开了一种非限制性实例，该美国专利的说明书内容通过引用方式组合在文中。

当致动式联接部件20位于解锁位置上时，被动式联接部件40以机械方式从致动式联接部件20上释放下来，这可在紧急断开情况下(例如，浮式气体处理单元100漂浮时)出现，或常规地作为正常操作的一部分，使得装载臂500通过现场操作者的自由选择而从浮式气体处理单元100上释放下来。被动式联接部件40可以保持在装载臂500的远端570上。

无论卷筒部件是形成浮式气体处理单元100的部件还是形成所述另一结构200的部件，致动式联接部件20优选保持机械连接到卷筒部件管道30上，而不管致动式联接部件20是处于其锁定位置还是解锁位置上。在图1的实施例中，气体输出集管10、致动式联接部件20和卷筒部件全部安装在浮式气体处理单元100上，如安装螺柱120示意性所示。可使用多个安装螺柱。

优选地，排放接头85被配置在卷筒侧隔离阀60和致动式联接部件20之间。排放阀80合适地设置在排放管线90中，通过排放接头30从气体接头向排放管线90供送气体。排放管线90以流体连通方式将气体接头连接到第一通气主管140上，该第一通气主管设置在浮式气体处理单元100上。这从而为卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70之间的气体接头提供了选择机会，可在致动式联接部件20选择性地从锁定位置切换到解锁位置之前选择性地通气。对于浮式气体处理单元100上的可利用的第一通气主管140而言，其优点是，不需要将排放管线组合在装载臂上。因此，不仅可省掉相关的转环，而且，通过将第一通气主管140设置在浮式气体处理单元100上，排放管线90至第一通气主管140的这一部分可被设置成，与装载臂和海岸侧200上的可能的相关部分相比，其受到的外源损害要更少，可被更好地保护以免受到外源损害。合适地，在打开排放阀80以使气体接头通气之前，卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70都关闭。

除了卷筒侧隔离阀60以外，还可将辅助卷筒侧隔离阀160配置在卷筒部件管道30中。辅助卷筒侧隔离阀160可通过辅助卷筒侧隔离阀致动器161来操作。辅助卷筒侧隔离阀160可被配置在气体输出集管10和卷筒侧隔离阀60之间。还可设置类似于排放阀80的辅助排放阀180，其通过辅助排放阀致动器181来操作。如果设置有辅助排放阀180，那么其通过辅助排放接头185与卷筒部件管道30保持流体连通，辅助排放接头185被设置在卷筒部件管道30中位于辅助卷筒侧隔离阀160和卷筒侧隔离阀60之间。辅助排放阀180可被配置在辅助排放管线190中，该辅助排放管线可最终通气至第一通气主管140或通气至被设置在浮式气体处理单元100的第二(另一)通气主管(未示出)。

致动式联接部件20形成接合机构的部件，所述接合机构还包括至少一个联接部件致动器51。该接合机构能够可选择性地在锁定位置和解锁位置之间切换，其中，在锁定位置上形成气体连通，在解锁位置上气体连通被中断，从而在解锁位置上所述接合机构物理地断开。图1还示出了安装在浮式气体处理单元100上的紧急断开动力总成50。该紧急断开动力总成50可操作地连接到所述接合机构上以提供动力给该接合机构，从而将致动式联接部件20选择性地从锁定位置切换到解锁位置上。可选地，可使用该同一紧急断开动力总成50，来选择性地将所述接合机构从解锁位置切换到锁定位置上。在后一情况下，紧急断开耦合器可有利地用于在正常(计划的)操作期间，将装载组件与浮式气体处理单元100的气体输出集管10联接和断开，同时使紧急功能有效。

紧急断开动力总成50可以是任何所需的合适类型。在优选实施例中，紧急断开动力总成采用液压动力单元的形式，其通过至少一个液压管线可操作地连接到致动式联接部件20上。可选地，多个液压管线连接到紧急断开动力总成50上。为了保持图1清楚的目的，液压管线用虚线表示，这些虚线可容易与其他线区分开来。具有压力管线P，其流体连接至泵(未示出)的高压排放侧和/或蓄压器(未示出)的高压排放侧上，蓄压器在压力超过预选的最小压力的情况下提供选定容积的液压流体。液压回流管路T可通向液压流体储罐(未示出)。可从液压流体储罐向泵供送流体，从而关闭液压动力回路。“低压”意味着比压力管线P中的压力低。

切换系统400被设置在紧急断开动力总成50和与紧急断开耦合器的致动式联接部件20相关的所述接合机构之间。切换系统400被配置成对紧急断开耦合器中的接合机构(在任一方向上)在锁定位置和解锁位置之间的切换进行控制。

通常，切换系统400包括选择开关，其可受操作者操纵以指示接合机构的锁定或解锁。选择开关具有打开状态和关闭状态。选择打开状态时，指示接合机构位于解锁位置上。相反地，一旦选择关闭状态时，就指示接合机构位于锁定位置上。

如果用于操作选择开关的动力出于某些原因而不再使用时，紧急断开耦合器应该断开，除非气体接头中具有加压气体。如果气体接头中存在加压气体，那么，不管是出现偶然的错误控制指令还是系统故障，紧急断开耦合器应该从未被允许断开。

根据本发明的一些方面，切换系统具有受门管线56中的有效内气压条件限制的两种不同的自动防止故障机理：出现故障时解锁的机理，即，如果选择开关不在打开状态下，指示紧急断开耦合器断开(涉及使所述接合机构位于解锁位置上)；出现故障时锁定的机理，即，不管选择开关的状态如何，气体接头中具有加压气体时，固有地阻止紧急断开耦合器的释放。在出现故障时锁定的机理中，不管选择开关是处于其打开状态还是处于其关闭状态下，均指示所述接合机构位于其锁定位置上。出现故障时锁定的机理优先于出现故障时解锁的机理。

可以以任何合适方式向接合机构提供动力。对于说明书的剩余部分而言，将认为，通过使用液压装置以液压方式向联接部件致动器51提供动力。液压装置可以是能将液压能转变成机械运动的任何装置，例如包括液压活塞装置、或一个或多个液压马达。合适地，液压装置可双向操作。在附图中，连接部件致动器51用双效液压活塞致动器表示。图1中的液压动力联接部件致动器51通过如下两个液压管线连接到液压动力单元上：压力-封闭管线C和压力-开放管线O。这意味着，如果压力-封闭管线C和压力-开放管线O之间存在足够大的正压差，那么，则将所述接合机构推动至其锁定位置上，如果压力-封闭管线C和压力-开放管线O之间存在足够大的负压差，那么则会将所述接合机构推动至其解锁位置上。在这种情况下，“足够大”意为压差大得足以克服反作用力(包括摩擦力)。

切换系统400适于使用液压动力单元的实施例，其功能是将压力管线P从液压动力单元连接到压力-封闭管线C上，以指示紧急断开耦合器的接合机构位于其锁定位置上。为了指示紧急断开耦合器的接合机构位于其解锁位置上，该切换系统将液压动力单元的压力管线P连接到压力-开放管线O上。

合适地，在指示所述紧急断开耦合器的接合机构位于锁定位置上时，切换系统400优选将压力管线P从液压动力单元连接到压力-封闭管线C上并同时将压力回流管路T连接到压力-开放管线O上。相反地，在指示所述紧急断开耦合器的接合机构位于解锁位置上时，切换系统400优选将压力管线P从液压动力单元连接到压力-开放管线O上并同时将液压回流管路T连接到压力-封闭管线C上。这便于在压力-封闭管线C和压力-开放管线O之间形成合适的正压差或负压差，以将所述接合机构推至合适位置上。

选择开关是出现故障时打开的类型，这意味着其朝打开状态被偏压。此外，切换系统400包括压力闸门。压力闸门通过闸门管线56功能性地连接到气体接头上。压力闸门受气体接头中的内气压驱动，内气压通过闸门管线56对压力闸门起作用。对选择开关状态的选择仅对所述接合机构在闸门管线56中的压力低于预选的超驰阈值时的位置有影响。当闸门管线56中的压力等于或高于预选的超驰阈值时，那么压力闸门决定切换系统的结果。这种情况下所述选择开关的状态将是无意义的，因为压力闸门优先于选择开关。

在一组实施例中，紧急断开动力总成50被设置成专门向选择性的切换提供动力，在这种情况下，单独的阀动力总成可被设置成至少给卷筒侧隔离阀60和排放阀80提供动力，还可选地给臂侧隔离阀70提供动力。这如图1所示，其中，卷筒侧隔离阀液压管线62被设置成提供动力给卷筒侧隔离阀60，排放阀液压管线82被设置成提供动力给排放阀80，臂侧隔离阀液压管线72被设置成提供动力给臂侧隔离阀70。快速连接口73优选被设置在臂侧隔离阀液压管线72中，从而可断开紧急断开动力总成50和臂侧隔离阀70之间的液压连接，使得装载臂500能安全地从浮式气体处理单元100上分离下来，并远离浮式气体处理单元100移动。但是，请注意，对于本发明的装载配置而言，这样的快速连接口在通至所述致动式联接部件20的所述的至少一个液压管线中不是必须的，原因在于，在装载臂断开情况下，致动式联接部件20可保持在浮式气体处理单元100上。

替换地(未示出)，至少所述卷筒侧隔离阀60和排放阀80除了可操作地联接到紧急断开动力总成50上以外，还可操作地联接到另一可利用的动力系统上，可选地，臂侧隔离阀70除了可操作地联接到所述紧急断开动力总成上以外，还可操作地联接到另一可利用的动力系统上。所述的另一可利用的动力系统可以是用于以液压方式提供动力给这些阀的另一液压动力系统，或者，例如可以是被用来以气动方式提供动力给这些阀的仪表气源系统。仪表气源系统可以任何方式出现在浮式气体处理单元100上，用于以气动方式操作浮式气体处理单元100上的其他装置(其不形成装载组件的部件)。

优选地，卷筒侧隔离阀60、臂侧隔离阀70和排放阀80全部都是自动防止故障的阀。自动防止故障的阀是在动力丧失的情况下，被偏压以移动至或保持在预定故障位置(打开或关闭位置)上的阀。对于卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70而言，优选的故障位置是关闭位置(所谓的出现故障时关闭的阀)，从而，当卷筒侧隔离阀60无动力时，卷筒侧隔离阀60被偏压以移动至(和/或保持在)关闭位置上；当臂侧隔离阀70无动力时，臂侧隔离阀70被偏压以移动至(和/或保持在)关闭位置上。所述排放阀预选是出现故障时打开的阀，其在无动力时被偏压以移动至(和/或保持在)打开位置上。

自动防止故障的阀可包括致动器，所述致动器在丧失动力时可被偏压以固有地使阀保持在预定的故障位置上。所述致动器例如是弹簧加载式。

例如，如果动力供应是液压或气动式，那么卷筒侧(spool-side)隔离阀致动器61和臂侧隔离阀致动器71均可以是弹簧加载式活塞致动器，其弹簧机械地与活塞相互作用，从而使得作用在活塞上的弹簧作用引起相关阀关闭，使得阀由于以液压或气动作用朝弹簧推动活塞而被打开。在图1的实施例中，卷筒侧隔离阀致动器61可操作地连接到卷筒侧隔离阀液压管线62上，这样，以液压方式抵抗卷筒侧隔离阀致动器61内的卷筒侧隔离阀偏压弹簧而推动卷筒侧隔离阀活塞，从而打开卷筒侧隔离阀60。同样，臂侧隔离阀致动器71可操作地连接到臂侧隔离阀液压管线72上，这样，通过以液压方式抵抗臂侧隔离阀致动器71内的臂侧隔离阀偏压弹簧而推动臂侧隔离阀活塞，从而打开臂侧隔离阀70。排放阀80优选是出现故障时打开的阀，这样，通过以液压方式抵抗在排放阀致动器80内的排放偏压弹簧而推动排放阀活塞，从而能够关闭该排放阀。排放阀致动器81可操作地连接到排放阀液压管线82上。

类似地，可选的辅助卷筒侧隔离阀160和可选的辅助排放阀180可被配置成自动防止故障的阀的形式，优选地，可选的辅助卷筒侧隔离阀160是出现故障时关闭的类型，可选的辅助排放阀180是出现故障时打开的类型。在一个实例中，如图1所示，辅助的卷筒侧隔离阀致动器161可操作地连接到辅助卷筒侧隔离阀液压管线162上，辅助的排放阀致动器181可操作地连接到辅助排放阀液压管线182上。在这种情况下，通过以液压方式抵抗辅助卷筒侧隔离阀致动器161内的辅助卷筒侧隔离阀偏压弹簧而推动辅助卷筒侧隔离阀活塞，由此则打开辅助的卷筒侧隔离阀160。此外，通过以液压方式抵抗在辅助排放阀致动器181内的辅助排放偏压弹簧而推动辅助排放阀活塞，这样则关闭辅助排放阀180。

在海岸侧200上，装载组件还可包括海岸连接管道230，其在装载臂500的近端560处以流体连通方式连接到装载臂的气体管道580上。海岸连接管道230通常起到以流体连通方式将装载臂500的气体管道580连接到海岸气体分配装置210上，海岸气体分配装置可包括连接到一个或多个气体管线和/或供气网上的气体分配集管。

辅助臂侧隔离阀270可被配置在海岸连接管道230中。此外，气体管道排放阀280可通过气体管道排放接头285以流体连通方式连接到海岸连接管道230上，所述气体管道排放接头被配置在臂侧隔离阀70(其通常定位在装载臂500的远端570处)和辅助臂侧隔离阀270之间。优选地，气体管道排放接头285设置在海岸连接管道230中，位于装载臂500的近端560和辅助臂侧隔离阀270之间。通过这种海岸配置，能使装载臂500上的整个气体管道580和海岸连接管道230的至少一部分选择地通气。优选地，气体管道排放阀280可(仅)在臂侧隔离阀70和辅助臂侧隔离阀270均关闭时打开。气体管道排放阀280合适地设置在气体管道排放管线290中，可通过气体管道排放接头285从海岸连接管道230向气体管道排放管线290供气。气体管道排放管线290将海岸连接管道230合适地连接到可选的第三通气主管240上，该可选的第三通气主管设置在海岸侧200上。

辅助臂侧隔离阀270可通过辅助臂侧隔离阀致动器271操作。气体管道排放阀280可通过气体管道排放阀致动器281操作。这些致动器可以是液压驱动式致动器，优选类似于用于辅助卷筒侧隔离阀160和辅助排放阀180的致动器。具体而言，辅助的臂侧隔离阀致动器271通过辅助的臂侧隔离阀液压管线272连接到海岸动力单元250上，气体管道排放阀致动器281通过气体管道排放阀液压管线282连接到海岸动力单元250上。海岸动力单元250可被配置成单独的液压动力单元。可选地，主动力总成550(如图2所示)可实现海岸动力单元250的功能，其采用的方式是：提供动力给辅助臂侧隔离阀270和气体管道排放阀280，也提供动力给装载臂传动缸540a、540b。

所述接合机构从锁定位置向解锁位置的运动可被互锁，以在气体接头内的气体被加压至等于或大于预定的超驰阈值压力时，避免可能出现所述运动。这就是出现故障时锁定的机理。这种互锁受合适地位于卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70之间的气体接头内的内压控制。因此，能避免紧急断开耦合器在加压气体的正常输送操作期间由于错误而虚假打开。

受压力控制的软件互锁例如可被设置在切换系统中，只要气体接头中的内压等于或高于预定的超驰阈值，所述的软件互锁就优先于紧急断开耦合器打开信号。可通过使用一个压力传感器或优选使用多个压力传感器来测量气体接头中的内压。在一个实施例中，设置有两个压力传感器，二取二表决逻辑应用于这两个压力传感器中来决定所述内压是否低于预定的超驰阈值。如果需要，可使用其他数量的压力传感器和/或其他的表决逻辑(如，三取二或三取三表决逻辑)。

预定的超驰阈值可设定为5巴(barg)(以巴计)。如果需要可使用其他的超驰阈值，因此，应该考虑在紧急断开耦合器能实际断开之前使气体接头通气所花费的时间和能容许的最大气体释放量之间的平衡。如果需要，可将超驰阈值设定成例如低至1巴(barg)，以降低能释放到周围环境中的最大气体量。

无论是否设置有这种软件互锁，目前在本发明的优选实施例中提出设置物理互锁配置。这种物理互锁可包括受气体接头(其优选位于卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70之间)内的内气压驱动的压力闸门。压力闸门的目的是，默认无论气体接头中的内压是等于还是高于预定优先控制阈值，以物理方式阻止所述接合机构从锁定位置向解锁位置运动，因此，仅在气体接头中的内气压低于预选的超驰阈值时，才进行这种运动。

这种物理互锁配置的压力闸门可包括被设置在切换系统400中的超驰开关。实例如图3所示，其中，图3a至3d图示说明了切换系统400，以及其与接合机构在四种不同条件下的相互作用。

图3a至3d的共同之处是，示出了紧急断开耦合器的致动式联接部件20和被动式联接部件40。紧急断开耦合器的被动式联接部件40和致动式联接部件20位于卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70之间，以在它们之间形成气体接头。排放阀80被设置在排放管线90中，与上述气体接头保持流体连通。这些阀是自动防止故障的阀。这三种阀中的任何阀的打开状况用浅色的蝴蝶结符号标识，而关闭状况用深色的蝴蝶结符号标识。

图中也示意性地显示了被动式联接部件40和致动式联接部件20之间的相互作用。致动式联接部件20包括机械卡爪25。多个这样的卡爪通常可包括在紧急断开耦合器中，并沿气体接头的周界分布。图中也示出了联接部件致动器51，其与卡爪25机械地相互作用。卡爪25起到的作用是，当卡爪位于锁定位置上时，将致动式联接部件20可释放地夹紧到被动式联接部件40上，如图3a所示。图3b示出了位于解锁位置上的卡爪25。

联接部件致动器51被表示为液压动力致动器，其通过液压流体而被提供动力，在图3中，其用双作用式活塞表示，但是不一定必须是双作用式活塞。例如，联接部件致动器可以是双向液压马达，或可以是一组相互作用的单向液压马达。无论使用的液压动力致动器的类型如何，液压动力致动器均包括能让液压流体通过的第一液压连通口57和能让液压流体通过的第二液压连通口58。第一液压连通口57和第二液压连通口58之间的正压差在所述接合机构上产生从解锁位置朝向锁定位置的驱动力。第一液压连通口57和第二液压连通口58之间的负压差在所述接合机构上产生从锁定位置朝向解锁位置的相反驱动力。从而，压力-封闭管线C应该以流体连通方式连接到第一液压连通口57上，压力-开放管线O应该以流体连通方式连接到第二液压连通口58上。

切换系统400被配置在联接部件致动器51和液压动力单元之间。液压动力单元自身并未示出在图3中，但是在图3中示出了其与压力管线P和液压回流管路T之间的接口。相较于与液压回流管路开放式连接的液压管线，与压力管线P开放式连接的液压管线用较粗的线条表示。

选择开关具有打开状态和关闭状态。在打开状态下，指示接合机构位于解锁位置上，而在关闭状态下，指示接合机构位于锁定位置上。图3中的选择开关被设置成第一定向控制阀410的形式。在该具体实例中，第一定向控制阀410是双位四通阀。在对应于选择开关的关闭状态的一个位置上，使压力管线P与压力-封闭管线C保持流体连通，而使液压回流管路T与压力-开放管线O保持流体连通。这种状态在图3a中示出。在对应于选择开关的打开状态的另一位置上，使压力管线P与压力-开放管线O保持流体连通，而使液压回流管路T与压力-封闭管线C保持流体连通。图3b中示出了这种状态。这可通过下述方式来实现：在所述位置的一个位置上将四通阀中的两个孔与四通阀的另外两个孔直接连接，在所述位置的另一位置上交叉连接这些孔。

可以任何合适方式致动第一定向控制阀410，包括手动操作、机械、液压操作、螺线管操作方式。为了应用于装载组件中，如螺线管412所示的螺线管操作是优选的选择。无论致动方式如何，优选地，第一定向控制阀410被弹簧朝选择开关的打开状态偏压，如弹簧414所示。这意味着，为了使第一定向控制阀410处于关闭状态，必须例如通过连续提供动力给螺线管而连续朝弹簧414推动阀。如果提供给螺线管的动力丧失，那么，第一定向控制阀410将固有地切换回到打开状态。这是一种出现故障时打开的选择开关。

图3中的切换系统400还设置有超驰开关。超驰开关具有致动位置和释放位置。在该具体实例中，超驰开关包括第二定向控制阀420和第三定向控制阀430，从而第二定向控制阀420和第三定向控制阀430被同时致动，在这些附图中，第二和第三定向控制阀被表示为单独的阀，但是实际上它们可被配置在单个卷筒上的一个壳体中。该卷筒可以是滑动或旋转式的，优选是滑动式的。

第二定向控制阀420和第三定向控制阀430均为双位三通阀。两个位置中的一个位置对应于释放位置，在该释放位置上，第二定向控制阀420将压力管线P连接到第一定向控制阀410的一个孔上，同时，第三定向控制阀430将液压回流管路T连接到第一定向控制阀410的另一个孔上。压力-封闭管线C也连接到第二定向控制阀420的另一孔上，从而将第二定向控制阀420的另一孔连接到第一液压连通孔57上，但不经过第一定向控制阀410。但是，在释放位置上，第二定向控制阀420的另一孔连接到盲孔上。压力-开放管线O也连接到第三定向控制阀430的另一孔上，从而将第三定向控制阀430的另一孔连接到第二液压连通孔58上，但不经过第一定向控制阀410。但是在释放位置上，第三定向控制阀420的另一孔连接到盲孔上。

在图3a和3b所示的状态下，超驰开关位于释放位置上，因此，液压动力单元和液压联接部件致动器51之间的开放式流体连接经过第一定向控制阀410，从而可让接合机构在锁定位置和解锁位置之间选择性地切换。

但是，在图3c和3d中，超驰开关位于致动位置上。在该位置上，第二定向控制阀420将压力管线P直接连接到压力-封闭管线C上，从而连接到第一液压连通孔57上，而不经过第一定向控制阀410。第一定向控制阀410的也连接到第二定向控制阀420上的孔现在连接到盲孔上。同时，第三定向控制阀将液压回流管路T直接连接到第二液压连通孔58上，而不经过第一定向控制阀410。第一定向控制阀410的也连接到第三定向控制阀430上的孔现在连接到盲孔上。

因此，不论选择开关的位置如何，压力-封闭管线C将连接到压力管线P上，压力-开放管线O将连接到液压回流管路T上。这意味着，即使选择开关丧失致动动力，将继续指示接合机构位于其锁定位置上。这对应于出现故障时锁定的机理。

在该具体实例中，通过使用弹簧回位气动致动器55来气动致动超驰开关。弹簧回位气动致动器55通过闸门管线56连接到卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70之间的气体接头上，其优点是，只要气体接头中的内气压等于或高于预选的超驰阈值，超驰开关就将固有地被致动。但是，所述内气压一旦低于超驰阈值，超驰开关就由于负载弹簧提供的偏压力而自动进入释放位置，这样就可执行紧急断开操作，从而指示所述接合机构解锁。

下表总结了图3a至3d中的状况。符号“+”表示，气体接头中的内气压等于或高于超驰阈值，“-”表示气体接头中的内气压低于超驰阈值。

表1

可独立于其他超驰阈值(例如，如果设置有可选的软件互锁，那么，可独立于任何可选的软件互锁的超驰阈值)设定预选的超驰阈值。预选的超驰阈值例如可设定为5巴(barg)。可将预选的超驰阈值设定成例如低至1巴(barg)，但是，设定较低的超驰阈值的结果是，使气体接头降压(放气)所花费的时间会更长。

如果除了应用物理互锁以外，还应用了软件互锁，那么推荐用于物理互锁的预选超驰阈值等于或大于软件超驰阈值。

切换系统400在图3中所示的配置不是液压动力联接部件致动器51的唯一可能的配置。例如，图4中示出了一种替换配置。仅示出与图3b中的状况相对应的一种状况，可容易得出其他状况。如图3所示，图4中的切换系统400也具有选择开关和超驰开关，选择开关为第一定向控制阀410的形式，超驰开关包括可同时操作的第二定向控制阀420和第三定向控制阀430，它们被致动的方式与图3中的相同。但是，液压管线采用经过不同定向控制阀的不同路线。尽管如此，但是图4中的切换系统400也根据表3中列举的四种状态运作。

通过建立冗余度，可使装载组件变得甚至更可靠。这通过图5中的实例示出。尽管切换系统400的内部配置对应于图4中的内部配置，但是，相同的原理适用于其他内部配置，包括图3中所示的内部配置。图5包括两个部分，都处于对应于图3c的状况下。图5a示出了正常操作，图5b示出了液压管线已经破裂的故障期间的操作。

在装载组件除了包括液压回路和液压动力单元以外，还包括辅助液压回路和辅助液压动力单元的情况下，优选使用具有冗余度的实施例。切换系统400被配置在联接部件致动器51和液压动力单元之间，也被配置在联接部件致动器51和辅助液压动力单元之间。辅助液压动力单元本身在图5中未示出，但是示出了其与辅助压力管线P'和辅助液压回流管路T'的接口，也示出了其与压力管线P和液压返回路线T的接口。与图3一样，相较于与液压回流管路T或辅助回流管路T'开放式连接的液压管线，与压力管线P或辅助压力管线P'开放式连接的液压管线用较粗的线条表示。

选择开关除了包括第一定向控制阀410以外，还包括第一辅助定向控制阀410'。超驰开关除了包括第二定向控制阀420和第三定向控制阀430以外，还包括第二辅助定向控制阀420'和第三辅助定向控制阀430'。可以看出，在功能上相对于辅助液压动力单元和接合机构配置辅助液压回路、第一辅助定向控制阀410'、第二辅助定向控制阀420'和第三辅助定向控制阀430'，其方式与相对于液压动力单元和接合机构配置液压回路、第一定向控制阀410、第二定向控制阀420和第三定向控制阀430的方式相同。

第一定向控制阀410和第一辅助定向控制阀410'以机械方式相互联接，且第一辅助定向控制阀410'用与第一定向控制阀410相同的致动动力被致动(在该实例中，通过螺线管412)。第一定向控制阀410和第一辅助定向控制阀410'以机械方式相互联接，从而第一定向控制阀410和第一辅助定向控制阀410'被推动以位于彼此相同位置上。

第二定向控制阀420、第三定向控制阀430、第二辅助定向控制阀420'和第三定向控制阀430'全部以机械方式相互联接，从而它们可同时移动。它们全部共享相同的致动器，如参照图3所述的弹簧回位气动致动器55。

液压回路包括至少两个破裂保护阀，辅助液压回路包括至少两个辅助破裂保护阀。具体而言，所述的至少两个破裂保护阀中的第一破裂保护阀425位于压力-封闭管线C中，位于第一液压连通孔57和第一定向控制阀410之间，所述的至少两个破裂保护阀中的第二破裂保护阀435被配置在压力-开放管线O中，位于第二液压连通孔58和第一定向控制阀410之间。此种布置被复制在辅助液压回路中，从而所述的至少两个辅助破裂保护阀中的第一辅助破裂保护阀425'被配置在辅助压力-封闭管线C'中，所述的至少两个辅助破裂保护阀中的第二辅助破裂保护阀435'被配置在辅助压力-开放管线O'中。压力-封闭管线C和辅助压力-封闭管线C'可连接到一个第一液压连通孔57上，或者，如图5所示，第一辅助液压连通孔57'可被设置在联接部件致动器51中，专用于辅助压力-封闭管线C'。类似地，压力-开放管线O和辅助压力-开放管线O'可连接到一个第二液压连通孔58上，或者，如图5所示，第二辅助液压连通孔58'可设置在联接部件致动器51中，专用于辅助压力-开放管线O'。

每个破裂保护阀和辅助破裂保护阀均包括快动位置阀，其具有流动位置441和阻挡位置442。这些位置示出在第一辅助破裂保护阀425'中。当快动位置阀上的压差相对较小时，将呈现流动位置441。但是，压差一超过预定安全极限(液压管线破裂就是这种情况，例如，辅助压力-封闭管线C'出现破坏处450，如图5b所示)，快动位置阀就快速移动以关闭。在液压回路和辅助液压回路通过联接部件致动器51相互连通时，设置这些破裂保护阀和辅助破裂保护阀。通过快速移动以关闭，这些破裂保护阀和辅助破裂保护阀将液压回路或辅助液压回路与其他液压回路中的任何破裂部分隔离开。因此，紧急断开耦合器的接合机构甚至在出现破裂的情况下仍通过联接部件致动器51和切换系统400被控制。

因此，即使压力-开放管线O(或辅助压力-开放管线O')中出现破裂，出现故障时解锁的机理继续运作。因此，能继续进行紧急断开。同样地，即使压力-封闭管线C(或辅助压力-封闭管线C')中出现破裂，出现故障时锁定的机理继续运作。因此，能继续避免气体接头中的加压气体量由于接合机构的解锁而减少。

类似的冗余和破裂保护策略可应用于闸门管线56上。

图6示出了组合在装载组件中的液压动力单元、和辅助液压动力单元的示例。辅助液压动力单元可共享共同的液压流体储罐610。将一个或多个泵620设置成与压力管线P保持流体连通。蓄积器630也与压力管线P保持流体连通。只要一个或多个泵620工作，蓄积器630中则被充注有加压的液压流体。当泵620停止工作时，蓄积器然后能提供一定压力的选定容积的液压流体，从而接合机构的联接部件致动器51仍能被致动以达到或保持在自动防止故障的位置上。

液压回流管路T从切换系统400通向液压流体储罐610。可从液压流体储罐向泵供送流体，从而关闭液压动力环路。液压动力单元也可用来提供动力给阀，包括至少提供动力给卷筒侧隔离阀60和排放阀80，还可选地提供动力给臂侧隔离阀70。在这种情况下，需要多个泵620来确保足够的流量，且始终都设置有压差。

辅助液压动力单元使用辅助泵620'，其与所述的一个或多个泵620分开。优选地，辅助压力管线P'可专门用来提供动力给联接部件致动器51。辅助液压回流管路T'可与(主)液压动力单元的液压回流管路T接合。优选地，辅助蓄积器630'可被配置成与辅助压力管线P'保持连通。

如图1总体性所示，破裂薄弱环节46可设置在卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70之间的气体接头中。破裂薄弱环节应该是将臂一侧的气体输出集管10至臂另一侧的气体分配装置210包含在内，整个装载臂组件的含气流通道中的机械性能最薄弱的环节。破裂薄弱环节起到的作用是，在装载臂装置上的机械载荷超过预定极限的情况下(由于一些原因而使浮式气体处理单元100与其他结构200脱离时，会出现这种情况)，保证含气流通道在预期位置处裂开。

破裂薄弱环节46可设置在卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70之间的气体接头中的任何位置上，以保证含气流通道在这些隔离阀之间裂开，这样，一旦含气流通道在破裂薄弱环节46所示的位置处裂开，就关闭可利用的隔离阀，从而，能在配置中最大可能地实现有效隔离。

优选地，如破裂薄弱环节所示的预期位置裂开，则使得紧急断开耦合器的致动式联接部件20和臂侧隔离阀70之间的气体接头裂开。因此，能实现下述效果：致动式联接部件20在出现裂开事件时不必悬挂在装载臂500上。

破裂薄弱环节可包括被包含在气体接头中的管件之一上的破裂区。这种破裂区可采用的形式是，具有相对薄的管壁的区域，相对薄是与该管中的该区域之外的管壁厚度相比较而言的。可替换地，破裂区可采用应力剃刀(stressrazor)的形式，其将预期的疲劳点引入被包含在气体接头中的管道上。

图7中示出了作为示例的实施例，示出了卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70之间的气体接头的实施例，该实施例能使用在浮式气体处理单元上。也示出了装载臂的近端570和卷筒部件管道30的部分作为参考，近端570包括气体管道580的一部分。破裂薄弱环节46设置在被包含在被动式联接部件40中的管段上。但是，在图7中所示的实施例中，这对于本发明而言并不是必要条件，紧急断开耦合器的被动式联接部件40形成接口管段45的一部分，该接口管段可通过凸缘连接件43连接到装载臂的气体管道580上。破裂区48设置在接口管段45上，这能从破裂薄弱环节46的放大截面(图7中所示)中看出。图中已经将破裂区48示意性表示为，被动式联接部件40的第一管壁47上的厚度较小的区域。

通过拆掉凸缘连接件43，可容易地置换掉接口管段45，例如以进行检查。在操作程序中，可以选择是凸缘连接件43还是紧急断开耦合器用于在正常操作期间接合和分离装载臂。在第一种选择中，凸缘连接件43用于将装载臂接合到浮式气体处理单元100上、以及将装载臂与浮式气体处理单元100分离，以进行正常操作，而紧急断开耦合器仅用于将装载臂从浮式气体处理单元上分离下来。在第二种选择中，凸缘连接件43在接合之前被预组装在装载臂上，从而紧急断开耦合器不仅用于在紧急情形下将装载臂从浮式气体处理单元100上分离下来，而且用于在非紧急的正常操作过程中进行接合和分离操作。

请注意，上面提到的接口管段如果没有破裂区，也可被使用，前提条件是，这对于装载臂和/或紧急断开耦合器的操作而言是有益的。

图8示出了破裂薄弱环节的另一实施例，其可使用在任何紧急断开耦合器上。该图以截面形式示意性示出了被动式联接部件40的小部分和致动式联接部件20的小部分，致动式联接部件包括机械卡爪25，该机械卡爪形成致动式联接部件20的部件。多个这样的卡爪被包括在紧急断开耦合器中，沿气体接头的周界分布。卡爪起到的作用是，在锁定位置上时，将致动式联接部件20可释放地夹紧到被动式联接部件40上。当致动式联接部件20位于锁定位置上时，卡爪可以气密方式将被动式联接部件40的第一联接凸缘49压靠在致动式联接部件20的第二联接凸缘29的端面上。当致动式联接部件20移动到解锁位置上时，卡爪25可远离第一和第二联接凸缘移动。第一联接凸缘49可设置在被动式联接部件40的第一管壁47的敞开端上，第二联接凸缘29可设置在第二管壁27的敞开端上，第二管壁27属于致动式联接部件20。

破裂薄弱环节可组合在联接机构中，尤其组合在卡爪25中。例如，图中示出了包括破裂区22的实施例，该破裂区设置在机械卡爪上。破裂区22合适地被设置成应力剃刀的形式。

将破裂薄弱环节与联接机构相组合带来的优点是，联接机构上的绝对作用力和动态应变通常都小于耦合器和装载臂之间的管段上的绝对作用力和动态应变，原因在于，卡爪中不必含有内气压。并且，通过将破裂薄弱环节设置在致动式联接部件上，例如永远不会由于布置错误的接口管段而非故意地忘记将其安装。

为了示出破裂薄弱环节可与紧急断开耦合器的致动式联接部件相组合，图8中十分简要地显示了相关元件。该设计的详细细节并没有限制本发明。以卡爪为基础的致动式联接部件的各种详细设计在本领域是公知的。例如请参照美国专利第6,843,511号。

无论使用破裂薄弱环节的实施例形式如何，将推荐整个装载臂配置在机械方面符合破裂薄弱环节设计的作用力的要求，以保证含气流通道在预期位置处裂开，而不在非计划的其他位置处裂开。

在到目前为止所描述的实施例中，卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70均与它们各自的卷筒侧隔离阀致动器61和臂侧隔离阀致动器71相关联。图9示出了替换的实施例，可使用该替换的实施例，从而，使用卷筒侧隔离阀致动器61以切换卷筒侧隔离阀60和臂侧隔离阀70二者。因此，安装在浮式气体处理单元100上的卷筒侧隔离阀60包括机械连接杆65。该机械连接杆65通过联接机构66在功能上联接到卷筒侧隔离阀60上，从而，卷筒侧隔离阀的任何致动运动被转变为机械连接杆65的相关运动。这种相关的运动可以是根据合适的设计原理选择的任何合适运动，如，旋转运动或平移运动。机械连接杆65可释放地连接到接收臂联接机构76上，该接收臂联接机构在功能上联接到臂侧隔离阀70上，从而，机械连接杆65的相关运动将臂侧隔离阀70驱动到与卷筒侧隔离阀60相同的阀位置上。这样，单个阀致动器可致动两个隔离阀。

对于单个致动阀可致动两个隔离阀的实施例而言，其优点是，臂侧隔离阀71可省掉。因此，由装载臂500承受的重量可降低。此外，通过机械连接杆65，紧急断开动力总成50和臂侧隔离阀70之间会在操作上发生相互作用，从而在整个装载臂配置的任何液压管线上不需要快速连接孔(如，快速连接孔73)。因此，可避免液压流体由于疏忽而泄露到周围环境(如水4)中。

优选地，通过浮式气体处理单元，可至少控制紧急断开耦合器、卷筒侧隔离阀、臂侧隔离阀和排放阀。与紧急断开操作相关的所有输入/输出信号直接从浮式气体处理厂传送，而不经过标准装载臂控制包。

通常期望气体接头中的气体的内气压在正常操作条件在40巴至130巴的范围内，其中，在浮式气体处理单元和其他结构(如，海岸侧)之间输送被处理的气体。

尽管配置紧急断开耦合式是有益的，可使得无论致动式联接部件是处于其锁定位置上还是位于其解锁位置上，或者破裂薄弱环节已经裂开时，致动连接部件保持连接到卷筒部件管道上，但是，文中所述的破裂薄弱环节的原理也适用于下述实施例：紧急断开耦合器被配置成，使得在致动式联接部件位于其解锁位置上和/或破裂薄弱环节已经裂开时，致动连接部件保持连接到装载臂上。

本领域的技术人员将理解到，本发明和文中所公开的具体实施例可广泛应用于各种情形，尤其可应用于近海处的船型结构上。例如包括浮式油处理设备和/或浮式气体处理设备，所述处理设备包括浮式生产存储和卸载(FPSO)结构、浮式液化天然气(FLNG)工厂(其可或可直接连接到水下井或可从其他设备被供气)、浮式存储和再气化单元(FSRU，其包括LNG存储和再气化设备)。

本领域的技术人员将理解到，在不违背所附的权利要求书的范围的情况下，可以许多各种不同方式实施本发明。

Claims (15)

1.一种用于在浮式结构和靠近所述浮式结构的另一结构之间输送加压气体流的装载组件，所述装载组件包括：

-气体管道，其在浮式结构和所述另一结构之间延伸，以在这两个结构之间输送加压气体流；

-紧急断开耦合器，其被配置在所述气体管道中，用于通过所述气体管道在所述浮式结构和所述另一结构之间形成可选择性地连接和断开的气体接头，其中，存在于所述气体接头中的气体具有气压；其中，紧急断开耦合器包括能够在锁定位置和解锁位置之间选择性地切换的接合机构，由此，在所述锁定位置上，形成气体连接，在所述解锁位置上，气体连接被中断，从而，当所述接合机构位于所述解锁位置上时，该接合机构物理性地断开；

-紧急断开动力总成，其功能性地联接到所述接合机构上，驱动所述接合机构的切换；

-切换系统，其被设置在所述紧急断开动力总成和所述接合机构之间，其中，所述切换系统被配置成对所述紧急断开耦合器中的所述接合机构在锁定位置和解锁位置之间的切换进行控制；其中，所述切换系统遵循根据气体接头中的内气压情况而定的两种不同的自动防止故障机理：出现故障时解锁的机理，即，当气体接头中的内气压低于预选超驰阈值时，该出现故障时解锁的机理设定所述切换系统在一丧失动力时就解锁所述接合机构；出现故障时锁定的机理，即，当气体接头中的内气压等于或高于预选超驰阈值时，该出现故障时锁定的机理设定所述切换系统锁定所述接合机构。

2.根据权利要求1所述的装载组件，其中，所述切换系统包括：

-选择开关，其功能性地联接到所述接合机构上，以至少在所述切换系统遵循出现故障时解锁的所述机理时，控制所述接合机构在所述锁定位置和解锁位置之间的切换；和

-超驰开关，其具有超驰位置和释放位置，所述超驰位置被所述内气压致动；其中，当所述内气压等于或高于预选超驰阈值时，该超驰开关被推动到所述超驰位置上，在这种情况下，压力闸门优先于选择开关，从而，无论所述选择开关是处于打开状态还是处于关闭状态，所述接合机构均被指示位于锁定位置上；其中，仅在所述内气压低于所述预选超驰阈值且超驰开关未被致动时，所述接合机构能够从所述锁定位置向所述解锁位置运动，其中，所述超驰开关是所述压力闸门的被气体接头内的内气压驱动的部件。

3.根据权利要求2所述的装载组件，其中，所述选择开关具有打开状态和关闭状态，从而，一旦选择打开状态时，就指示所述接合机构位于解锁位置上，一旦选择关闭状态时，就指示所述接合机构处于锁定位置上；其中，所述选择开关是出现故障时打开的类型。

4.根据权利要求2或3所述的装载组件，其中，所述超驰开关通过闸门管线与气体接头保持流体连通，从而所述超驰开关通过所述气体接头中的内气压被物理性推动到所述超驰位置上，通过抵抗所述内气压的偏压力的作用而被推动到释放位置上。

5.根据前述任一权利要求所述的装载组件，其中，所述接合机构包括通过液压流体提供动力的液压动力致动器，所述液压流体通过液压动力单元在从压力源至罐的液压回路中循环；其中，所述液压动力致动器包括供液压流体能够穿过的第一液压连通孔和供液压流体能够穿过的第二液压连通孔，其中，第一液压连通孔和第二液压连通孔之间的正压差在所述接合机构上产生从解锁位置向锁定位置的驱动力，其中，第一液压连通孔和第二液压连通孔之间的负压差在所述接合机构上产生从锁定位置向解锁位置的相反作用力。

6.根据权利要求5所述的装载组件，其中，所述压力源包括泵和蓄积器，其中，所述蓄积器的尺寸大小能够在足够压力下容纳足够量的液压流体，以便在液压流体从所述蓄积器中释放出来时，能将所述接合机构从解锁位置推动到锁定位置上。

7.根据权利要求2至4中的任一权利要求和权利要求5至6中的任一权利要求组合的装载组件，其中，所述选择开关包括第一定向控制阀，其被配置在位于第一液压连通孔和一侧的第二液压连通孔和另一侧的液压动力单元之间的液压回路中；其中，第一定向控制阀包括至少两个位置，所述至少两个位置中的一个位置对应于打开状态，所述的至少两个位置中的另一位置对应于关闭状态；其中，一旦施加致动动力时，第一定向控制阀就移动到其关闭状态下，其中，一旦丧失致动动力时，第一定向控制阀就被偏压以朝打开状态运动。

8.根据权利要求7所述的装载组件，其中，所述超驰开关包括第二定向控制阀和第三定向控制阀，第二定向控制阀和第三定向控制阀能够同时移动，其中，所述超驰开关在抵抗内气压的方向上被偏压。

9.根据权利要求8所述的装载组件，其中，所述超驰开关包括气动致动器，当所述内气压等于或高于预选超驰阈值时，该气动致动器将所述内气压转变成所述超驰开关向超驰位置的运动，其中，所述偏压迫使所述超驰开关从超驰位置移走。

10.根据权利要求7至9中的任一权利要求所述的装载组件，其中，所述装载组件除了包括所述液压回路和液压动力单元以外，还包括辅助液压回路和辅助液压动力单元，其中，所述选择开关包括第一辅助定向控制阀；其中，所述超驰开关除了包括第一定向控制阀、第二定向控制阀和第三定向控制阀以外，还包括第二辅助定向控制阀和第三辅助定向控制阀；其中，相对于所述辅助液压动力单元和所述接合机构配置所述辅助液压回路、第一辅助定向控制阀和第二辅助定向控制阀和第三辅助定向控制阀，使得它们在功能上与相对于所述液压动力单元和所述接合机构配置所述液压回路、第一定向控制阀和第二定向控制阀和第三定向控制阀的方式相同；其中，第一定向控制阀和第一辅助定向控制阀机械地联接，且二者采用与第一定向控制阀相同的致动动力致动，从而第一定向控制阀和第一辅助定向控制阀被推动以位于彼此相同位置上；其中，第二定向控制阀和第三定向控制阀、第二辅助定向控制阀和第三辅助定向控制阀全部都相互机械联接，从而它们能够同时移动；其中，所述液压回路包括至少两个破裂保护阀，所述辅助液压回路包括至少两个辅助破裂保护阀，每个破裂保护阀和辅助破裂保护阀均包括快动位置阀，该快动位置阀被配置成在所述快动位置阀上的压差超过预定安全极限时，快速移动以关闭；其中，在所述液压回路中，所述至少两个破裂保护阀中的第一破裂保护阀位于第一液压连通孔和第一定向控制阀之间；所述至少两个破裂保护阀中的第二破裂保护阀位于第二液压连通孔和第一定向控制阀之间；其中，所述至少两个辅助破裂保护阀中的第一辅助破裂保护阀和第二辅助破裂保护阀在辅助液压回路中位于与相应的第一破裂阀和第二破裂阀在功能上相对应的位置上。

11.根据前述任一权利要求所述的装载组件，其还包括卷筒侧隔离阀和臂侧隔离阀，它们都被配置在气体管道中，从而使得所述气体接头位于卷筒侧隔离阀和臂侧隔离阀之间；所述装载组件还可选地包括排放阀，该排放阀通过排放接头与所述气体接头保持流体连通，所述排放接头设置在所述气体接头中，且位于所述卷筒侧隔离阀和所述紧急断开耦合器之间。

12.根据权利要求11所述的装载组件，其中，所述卷筒侧隔离阀、臂侧隔离阀和排放阀均是偏置阀，从而，当所述排放阀无动力时，该排放阀移动到打开位置上，当所述卷筒侧隔离阀无动力时，该卷筒侧隔离阀移动到关闭位置上，当所述臂侧隔离阀无动力时，该臂侧隔离阀移动到关闭位置上。

13.根据权利要求11或12所述的装载组件，其还包括破裂薄弱环节，该破裂薄弱环节位于气体接头内且位于所述卷筒侧隔离阀和所述臂侧隔离阀之间，以在由于所述浮式结构和所述另一结构之间的相对运动而产生在装载臂配置上的机械载荷超过预定极限的情况下，保证所述气体接头在卷筒侧隔离阀和臂侧隔离阀之间的预期位置上裂开。

14.一种切换系统，其使用在装载组件中以操作紧急断开耦合器的接合机构，所述紧急断开耦合器被设置成在气体管道中形成可选择地连接和断开的气体接头，所述气体管道用于在浮式结构和靠近所述浮式结构的另一结构之间输送加压气流；其中，所述切换系统被配置成对紧急断开耦合器的接合机构在锁定位置和解锁位置之间的切换进行控制；其中，所述切换系统遵循根据所述气体接头中的内气压情况而定的两种不同的自动防止故障机理：出现故障时解锁的机理，即，当所述气体接头中的内气压低于预选超驰阈值时，设定所述切换系统在一丧失动力时就解锁所述接合机构；出现故障时锁定的机理，即，当所述气体接头中的内气压等于或高于所述预选超驰阈值时，设定所述切换系统锁定所述接合机构。

15.根据权利要求14所述的切换系统，其中，所述切换系统包括：

-选择开关，其功能性地联接到所述接合机构上，以至少在所述切换系统遵循出现故障时解锁的所述机理时，控制所述接合机构在所述锁定位置和解锁位置之间的切换；和

-超驰开关，其具有超驰位置和释放位置，该超驰位置被内气压致动；其中，当所述内气压等于或高于所述预选超驰阈值时，该超驰开关被推动到所述超驰位置上，在这种情况下，压力闸门优先于所述选择开关，从而，无论选择开关是处于打开状态还是处于关闭状态，所述接合机构均被指示位于所述锁定位置上；其中，仅在所述内气压低于所述预选超驰阈值且超驰开关未被致动时，所述接合机构能够从所述锁定位置向所述解锁位置运动，其中，所述超驰开关是所述压力闸门的被气体接头内的内气压驱动的部件。