CN110388357A - 水下液压油回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下液压油回收系统，包括水下控制系统、水下液压执行机构以及液压动力站；其改进之处在于，还包括液压油回收系统；该液压油回收系统包括位于水上的液压增压油缸和高位液压油箱以及位于水下的液压马达驱动泵和液压油箱；可以减少系统执行机构动作带来的被压，快速关断水下阀门，有效降低环境污染，达到零排放的需求。

Description

水下液压油回收系统

技术领域

本发明涉及一种水下液压油回收系统。

背景技术

随着海洋平台发展和水下采油技术的日趋成熟，越来越多的企业开始迈向深海。近些年，勘探技术的不断进步，在3000m深水区域发现很多储量很高的油气田。由于目前深水采油项目，多采用液压系统控制水下生产流程，项目离岸比较远，水深在1500m至3000m，对液压油的回收利用成为一道难题。液压油回收管线比较长，基本在几公里、几十公里，另外由于管线液阻和高差的影响，使液压油靠自身的压力无法回到平台上的油箱，因此需要增加液压油回收装置。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种水下液压油回收系统，减少系统执行机构动作带来的被压，可以快速关断水下阀门，有效降低环境污染，达到零排放的需求。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明水下液压油回收系统，包括水下控制系统(SCM)、水下液压执行机构以及液压动力站(HPU)；其特征在于，还包括液压油回收系统；该液压油回收系统包括位于水上的液压增压油缸和高位液压油箱以及位于水下的液压马达驱动泵和液压油箱；

该水下液压油箱通过一条液压管线与水下液压执行机构的排油口连接，并通过另一条液压管线与水下液压马达驱动泵的吸入口连接，该液压马达驱动泵是液压马达驱动轴与泵传动轴通过联轴器连接一体，液压马达驱动泵的吸出口与位于水上的增压缸增压排放口连接，位于水上的高位液压油箱与增压缸增压排放口通过第一单向阀连接，增压油缸的低压吸入口通过两位四通电磁阀与液压动力站串联连接，并通过第二单向阀与液压马达驱动泵的排放口串联连接；该水下控制模块进口通过水上两位三通电磁阀与液压动力站串联连接，出口与水下液压执行机构通过液压管线相连接；该水下液压油箱还通过另一条液压管线与蓄能器并联。

本发明水下液压油回收系统的有益效果，克服水下开式液压控制的不足，具有环保，零排放、回收再利用、稳定性好、快速回收等特点，适用于水下尤其是深水采油项目；能够频繁迅速换向、传动平稳、无泄漏，能够满足液压油远距离传输、克服沿程损失和平台高差的回收液压油的要求。

附图说明

图1为本发明水下液压油回收系统原理方块图。

图中主要标号说明：1液压油箱、2溢流阀、3液压泵、4压力表、5蓄能器、6减压阀、7两位三通电磁阀、8水下控制模块(SCM)、9水下液压执行机构、10液压动力站(HPU)、11液压油回收系统、12水下液压油箱、13液压马达驱动泵、14两位四通电磁阀、15增压油缸、16高位液压油箱、17第一单向阀、18第二单向阀、19第二蓄能器。

具体实施方式

如图1所示，本发明水下液压油回收系统，包括水下控制系统(SCM)8、水下液压执行机构9以及液压动力站(HPU)10；其还包括液压油回收系统11；该液压油回收系统11包括位于水上的液压增压油缸15和高位液压油箱16以及位于水下的液压马达驱动泵13和液压油箱12；

该水下液压油箱12通过一条液压管线与水下液压执行机构9的排油口连接，并通过另一条液压管线与水下液压马达驱动泵13的吸入口连接，该液压马达驱动泵13是液压马达驱动轴与泵传动轴通过联轴器连接一体，液压马达驱动泵13的吸出口与位于水上的增压缸15增压排放口连接，位于水上的高位液压油箱16与增压缸增压排放口通过第一单向阀17连接，增压油缸15的低压吸入口通过两位四通电磁阀14与液压动力站10串联连接，并通过第二单向阀18与液压马达驱动泵13的排放口串联连接；该水下控制模块8进口通过水上两位三通电磁阀7与液压动力站10串联连接，出口与水下液压执行机构9通过液压管线相连接；该水下液压油箱12还通过另一条液压管线与蓄能器19并联。

如图1所示，本发明水下液压油回收系统工作时，启动水下液压执行机构9，液压油通过液压管线排放到水下液压油箱12，当水下液压油箱12液位高时，液压动力站(HPU)10中的两位三通电磁阀7动作右侧阀位就位，液压动力站(HPU)10通过两位四通电磁阀14向液压回收系统11中供油；当水上两位四通电磁阀14左侧阀位就位工作时，将液压油传输到液压马达驱动泵13，回收水下液压油箱12中的液压油；当两位四通电磁阀14右侧阀位工作，增压油缸15从高位液压油箱16中补充液压油到增压油缸15的高压腔中；两位四通电磁阀14的动作是通过电磁阀两侧的电磁铁供电来动作的。液压动力站(HPU)10给液压油回收系统11供油是通过两位三通电磁阀7右侧阀位工作时实现；

当两位四通电磁阀14左侧阀位工作，增压油缸15增压向右侧推出，增压油缸15增压，将液压油增压后传输到水下液压马达泵13，该液压马达泵13转动，将水下液压油箱12中的液压油打回到水上液压油箱1中，完成液压油的回收；当两位四通电磁阀14右侧阀位工作，增压缸向左回收，从高位油箱中16中吸收液压油。

液压系统控制水下阀门打开时：液压泵3驱动，液压油箱1中的液压油经过压力表4、蓄能器5和减压阀6并且经过两位三通电磁阀7，进入水下控制模块8，此时两位三通电磁阀7左侧阀位工作，左侧阀腔连通；当水下控制模块8集成的液压控制阀左侧阀位连通后，液压油进入水下液压执行机构9中送油口，推动水下液压执行机构9向右运动；当液压系统压力和水下液压执行机构9中的弹簧力平衡，液压执行机构9停止运动，水下阀门完全打开，使水下原油天然气输送管线导通。

当水下阀门关闭时，使水下原油天然气输送管线完全切断。水下控制模块8右侧阀位通电，右侧阀位工作，液压油直接通过液压管线流入水下油箱12中，进行临时储存，不进行海底排放。

当水下液压油箱12中液压油的液位达到高液位设定点，启动液压马达驱动泵13，此时，两位三通电磁阀7动作右侧阀位就位，液压动力站(HPU)10给液压回收系统11供油，当水上两位四通电磁阀14左侧阀位就位时，增压油缸15增压，将液压油增压后传输到水下液压马达泵13，该液压马达泵13转动，将水下液压油箱12中的液压油打回到水上液压油箱1中，完成液压油的回收。

第一单向阀17的入口与高位油箱出口连接，出口与增压油箱入口连接，使液压油从高位油箱到增压缸增压腔；

第二单向阀18的入口与增压缸增压腔出口连接，出口与液压马达驱动泵13入口连接，使液压油从增压缸增压腔流向液压马达驱动泵13入口；

第二蓄能器19为了平衡水下液压油箱12的压力，水下液压油箱12压力大，液压油进入第二蓄能器19，水下液压油箱压力低时，第二蓄能器19中的液压油流入水下液压油箱内。

本实施例中未进行说明的内容为现有技术，故，不再进行赘述。

本发明水下液压油回收系统的工作原理和优点：

在深水油田的开发中，一般分为水上部分和水下部分。水上部分主要是浮式结构物，例如：FPSO、TLP、SPAR等平台结构形式。水下部分主要是采油、外输设备，例如：水下采油树、水下管汇、跨接管、脐带缆等。然而液压控制系统是水下采油外输设备正常运行的可靠保证。一般平台水下采油控制阀门采用电液控制，液压系统采用开式系统，液压油不进行回收，直接进行排放处理。为了达到回收液压油不进行排放目的，本发明采用高压回收装置，来进行液压油的回收，在水下控制系统启动后，液压油可以在背压很小的情况下，排放到水下油箱，水下液压执行机构可以快速的移动，不会受到背压的影响，近而加快水下阀门的开关，减少关断时间。相对于开式系统，可以避免液压油排放，减少对海洋环境的污染。

现有工程项目中，水下控制系统主要包括液压动力站、水下控制模块、执行机构以及液压管线。通过液压动力站将液压油从远在几公里十几公里的平台上通过脐带缆将液压油输送到位于水下1500m的水下控制模块，通过水下控制模块来动作执行机构进而推动水下阀门的快速关断，使部分液压油克服水深的背压，排放到海洋环境中。水下阀门的快速关断和打开，是平台安全生产的保证，为了能在紧急情况下，水下关断阀能够快速截断危险源，一般水下阀门的关断时间限制在5至8秒钟，减少1秒钟的关断时间，风险会降低很多，从而减小管线和容器的缓冲容积。本发明运用水下油箱+蓄能器的设计，平衡液压油箱1内外压力，将液压油排放到水下液压油箱12，在减少对于海洋环境污染的同时也降低液压油排放的背压，减少关断水下阀门的时间。再通过水下的液压马达驱动泵13将液压油传输到水下液压油箱1，达到重复利用液压油的目的。

本发明克服了液压油沿程阻力对于系统动作时间的限制，可以在执行机构动作的同时，回收水下油箱中的液压油，避免对于海洋环境的污染，也可以重复使用液压油，达到节能减排的效果。

本发明主要特征是在水下液压执行机构9动作时，可以将排放的液压油排放到水下液压油箱12中，从而达到收集液压油的作用；因为水下液压油箱12串联连接第二蓄能器19，在水下液压油箱12进油时，该水下液压油箱12中的一部分气体进入第二蓄能器19，水下液压油箱12中的气体体积不变，气体没有压缩，即不产生压力，所以水下液压油箱中没有背压，这样液压油可以快速排出；进而水下液压执行机构9也可以达到快速关阀开阀的功效。由于液压油下游即水下液压油箱12没有背压，因而水下液压执行机构9进油口和排油口压差比较大，使水下液压执行机构9运动速度加快，切断水下输油输气管线上的外输，降低风险。

本发明解决了长输管线液压油回收的需求，本发明控制流程(图1所示)是通过液压控制回路上分配一路液压油，通过液压增压油缸将高位液压油箱中的液压油增压，再通过脐带缆将增压后的液压油传输到水下液压马达，液压马达带动液压泵旋转，从而将水下液压油箱中的液压油传输到水面以上的液压油箱中，达到回收液压油的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种水下液压油回收系统，包括水下控制系统(SCM)(8)、水下液压执行机构(9)以及液压动力站(HPU)(10)；其特征在于，还包括液压油回收系统(11)；该液压油回收系统(11)包括位于水上的液压增压油缸(15)和高位液压油箱(16)以及位于水下的液压马达驱动泵(13)和液压油箱(12)；

该水下液压油箱(12)通过一条液压管线与水下液压执行机构(9)的排油口连接，并通过另一条液压管线与水下液压马达驱动泵(13)的吸入口连接，该液压马达驱动泵(13)是液压马达驱动轴与泵传动轴通过联轴器连接一体，液压马达驱动泵(13)的吸出口与位于水上的增压缸(15)增压排放口连接，位于水上的高位液压油箱(16)与增压缸增压排放口通过第一单向阀(17)连接，增压油缸(15)的低压吸入口通过两位四通电磁阀(14)与液压动力站(10)串联连接，并通过第二单向阀(18)与液压马达驱动泵(13)的排放口串联连接；该水下控制模块(8)进口通过水上两位三通电磁阀(7)与液压动力站(10)串联连接，出口与水下液压执行机构(9)通过液压管线相连接；

该水下液压油箱(12)还通过另一条液压管线与蓄能器(19)并联。