CN110402314B - 支承流体导管的金属结构和具有这种金属结构的工业设备 - Google Patents

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Abstract

支承流体导管的金属结构和具有这种金属结构的工业设备。本发明涉及支承流体导管的金属结构，包括：大致竖直的立柱(12)和分别沿纵向方向(X)和横向方向(Y)布置的多个纵梁(14)与横梁(16)，第一级(22)的纵梁布置在第一水平面上，能支承第一横向导管(40)；第二级(30)的横梁布置在第一水平面上方的第二水平面上，能支承第二纵向导管(42)。结构在第二水平面(38)上没有纵梁，因此，第二水平面能由第一导管(40)在第一级(22)的纵梁(14)上方通过。

Description

支承流体导管的金属结构和具有这种金属结构的工业设备
技术领域
本发明涉及一种用于支承流体导管的金属结构，包括：大致竖直的立柱，立柱按以第一纵向方向和第二横向方向为特征的规则的水平格网布置；以及多个纵梁和多个横梁，纵梁和横梁分别沿纵向方向和横向方向布置，纵梁和横梁中的每个梁连接两个相邻的立柱；所述多个纵梁具有至少一个第一级的沿第一水平面布置的纵梁，所述第一级能够支承沿横向方向延伸的第一横向导管；所述多个横梁具有至少一个第二级的沿第二水平面布置的横梁，所述第二级能够支承沿纵向方向延伸的第二导管；第二水平面位于第一水平面的上方。
背景技术
这种结构尤其用于属于陆上或海上工业设备的组成部分，设备布置在固定或浮动支承件上，具有流体导管。这种设备例如是浮式生产储油卸油(FPSO)装置、浮式液化天然气(FLNG)装置，或者更一般地是海上装置例如半潜式钻井平台，其例如可以是张力腿平台(TLP)、卸载浮筒、浮动竖直管柱或者船只。在变型中，设备是“导管架”式固定刚性结构、或者固定在海底的摆动结构。
上述类型的装置一般具有彼此相互连接的大量设备件。这些设备件例如由流体导管、功能性管线例如电线、液压输送管路和/或信息传输线路进行彼此连接。
为了生产这种装置，已知组装底层结构，随后在所述底层结构上布置单独预制成的不同构件。这些构件尤其具有钢制的主框架。所述主框架用作管线网或流体导管网的机械支承件。由于待连接的设备数量，所述网一般非常复杂，具有立体交叉的大量管线。
在现有技术中，管线尤其由套环固定到主框架上，套环的形状和位置取决于网的几何形状。然而，在设备生产期间，所述管线网与其他设备例如电气设备、仪表设备、机械设备和结构并行设计。
时间限制一般要求在最终确定管线网的几何形状之前安装主框架，在所述网的研发设计过程中，固定套环然后单独固定在所述框架上。此外，每个套环的安装要求专门的表面处理，特别是防腐蚀处理，这种腐蚀是设备遭受的气候条件所导致的。
因此，需要使用于将流体导管固定于主框架的装置标准化，以便能够设计管网的几何形状而不会导致附加的套环安装和防腐处理步骤。
发明内容
为此，本发明涉及上述类型的一种金属结构，使得该金属结构在第二水平面上没有纵梁，因此，所述第二水平面能够由第一导管在第一级的纵梁上方通过。
根据本发明的其他有利方面，金属结构具有单独考虑或者根据所有技术上可行组合考虑的以下一个或多个特征：
-所述多个纵梁具有第三级的布置在第三水平面上的纵梁，第三水平面位于第二水平面的上方；金属结构在所述第三水平面没有横梁，因此，所述第三水平面能够由第二导管(42)在第二级的横梁上方通过；
-金属结构包括竖向交替布置的多级纵梁和多级横梁；
-金属结构还具有由纵杆和横杆组成的至少一个格栅，纵杆和横杆分别沿纵向方向和沿横向方向布置，纵杆和横杆中的每个杆连接两个相邻的立柱，所述格栅的纵杆和横杆共面并位于所述多个纵梁和多个横梁的上方；
-所述至少一个格栅具有至少一个呈十字形的加强件，所述加强件的每个端部固定于纵杆或横杆的中部；
-每个立柱具有上端，上端配有悬置于框架用的悬置件。
本发明还涉及一种工业设备，包括：立体延伸的管道管网；机械连接于所述管道管网的主框架；以及至少一个上述金属结构，所述金属结构固定于主框架。所述管道管网具有：沿纵向方向延伸的至少一个流体导管，由所述金属结构的至少一个横梁支承；和/或沿横向方向延伸的至少一个流体导管，由所述金属结构的至少一个纵梁支承。
根据本发明的其他有利方面，工业设备具有单独考虑或者根据所有技术上可行组合考虑的以下一个或多个特征：
-所述管道管网的至少一个管道具有至少一个纵向部分和至少一个横向部分，纵向部分和横向部分分别沿纵向方向和横向方向延伸，纵向部分和横向部分由至少一个竖直导管连接在一起，竖直导管由两个肘管限定，所述至少一个纵向部分和所述至少一个横向部分分别由所述至少一个金属结构的至少一个横梁和至少一个纵梁支承；
-所述工业设备还具有铺展在所述至少一个格栅上的电缆或仪表缆线；
-所述至少一个金属结构悬置于主框架。
附图说明
通过阅读下面参照附图进行并仅作为非限制性示例给出的说明，本发明将得到更好理解，附图中：
图1是根据本发明第一实施例的金属结构的透视图；
图2是根据本发明第二实施例的金属结构的透视图；
图3是具有图2金属结构的设备的第一局部图；以及
图4是图3所示设备的第二局部图。
具体实施方式
图1和2示出分别根据本发明的第一和第二实施例的用于支承导管的金属结构10、110。
在下文中，将同时说明金属结构10和110，共有构件用相同的标号标示。
金属结构10、110优选是钢制的。金属结构10、110包括立柱12、纵梁14和横梁16。可选地，如图1和2所示，金属结构10、110还具有至少一个第一布缆格栅18。
图3局部示出图2的结构110，特别是，布缆格栅18未示出。
立柱12大致竖直，按规则的水平格网布置。所述格网的特征在于第一纵向方向和第二横向方向。优选地，纵向方向和横向方向形成20°至160°之间的角，所述角更优选地等于或接近90°。
在图1和2的实施例中，考虑标准正交基(X、Y、Z)，X和Y分别表示纵向方向和横向方向，Z表示竖直方向。
因此，立柱12的水平格网由平行于X的一系列直线和平行于Y的一系列直线交叉而形成。优选地，分开这些直线的间隔相同，从而形成正方形格网。
在图1的实施例中，结构10仅由单个结构单元20形成，该单个结构单元相应于水平格网的单个格。该结构单元20由四个立柱12限定，它们分布在平行于X的两条直线和平行于Y的两条直线上。
在图2的实施例中，结构110由四个结构单元20形成，它们彼此并排成正方形，每个所述结构单元相应于水平格网的一个格。更准确的说，结构110具有九个立柱12，它们分布在平行于X的三条直线和平行于Y的三条直线上。每个立柱12属于一个、两个或者四个结构单元20。
根据未示出的变型，根据本发明的结构由沿X和/或沿Y彼此并排的不同数量的结构单元20形成。
优选地，立柱12的上端设有悬置于主框架用的悬置件21，如后所述。所述悬置件21例如可使结构10、110通过焊接或螺栓连接刚性地固定于主框架。
纵梁14和横梁16分别沿X和沿Y布置。每个梁具有两个端部，两个端部沿X或沿Y固定于两个相邻的立柱12。
在图1和2的实施例中，纵梁14分布成三个纵向级22、24、26。同样，在图1和2的实施例中，横梁16分布成三个横向级30、32、34。在变型中，纵向级和/或横向级的数量更多。
在每个结构单元20，每个纵向级22、24、26由两个彼此面对的纵梁14形成；每个横向级30、32、34由两个彼此面对的横梁16形成。
每个纵向级22、24、26的纵梁14限定一个水平面。同样，每个横向级30、32、34的横梁16限定一个水平面。
例如，第一水平面36由位于最下面的第一纵向级22限定。如同每个纵向级那样，第一纵向级22能够支承沿横向方向Y延伸的第一导管40(图3)。
第二水平面38由位于最下面的第一横向级30限定。第二水平面38位于第一水平面36的上方。如同每个横向级那样，第一横向级30能够支承沿纵向方向X延伸的第二导管42(图3)。
第三水平面44由第二纵向级限定，能够支承沿横向方向Y延伸的第三导管46(图3)。
纵向级22、24、26和横向级30、32、34沿Z交替布置。结构10、110在横向级30、32、34处没有纵梁14，在纵向级22、24、26处没有横梁16。例如，结构10、110在第二水平面38没有纵梁14。因此，所述第二水平面能够在第一纵向级22的纵梁14上方由第一导管40通过。
同样，结构10、110在第三水平面44没有横梁16。因此，所述第三水平面能够在第一横向级30的横梁16上方由第二导管42通过。
因此，结构10、110可支承大直径的导管40、42，所述直径由两个相邻的纵向级或者两个相邻的横向级之间的间隙48加以限制。
根据一个优选实施例，间隙48在所有相邻的纵向级之间和/或在所有相邻的横向级之间相同。
根据另一优选实施例，间隙48对于纵向级和对于横向级是相同的。在变型中，纵向级和横向级具有不同的间隙。
第一布缆格栅18布置在纵向级22、24、26和横向级30、32、34的上方。第一格栅18具有多个纵杆50和多个横杆52，纵杆和杠杆共面，分别沿X和沿Y布置。在一个结构单元20处，第一格栅18具有两个纵杆50和两个横杆52，它们布置成正方形，每个杆固定于两个立柱12。
优选地，在一个结构单元20处，第一格栅18还具有十字形的加强件54。所述加强件54的每个端部固定于纵杆50或横杆52的中部。
特别是，第一格栅18用于支承电缆和仪表缆线。在图1和2的实施例中，结构10、110还具有第二格栅58，其与第一格栅18相同，固定在所述第一格栅的上方。因此，结构10、110具有两个布缆层级。
图3和4是工业设备120的局部图。特别是，所述工业设备具有局部示于图3的管道管网130。该管网130例如具有前述的第一导管40、第二导管42和第三导管46。
管网130还具有管道132，管道132具有纵向导管134和横向导管136，它们由竖直导管137和肘管138连接在一起。
设备120还具有钢制的主框架140。特别是，主框架140具有竖直柱142和水平的撑杆144，撑杆布置在所述竖直柱的上部。主框架140还具有倾斜的三角化构件146。
主框架140用于使立体延伸的管道管网130保持在位。
设备120还具有多个如上所述的金属结构110。这些金属结构110由其立柱12的上端悬置于撑杆144。
金属结构110用于支承管网130的管道，使这些管道机械连接于主框架140。特别是，导管132的纵向导管134和横向导管136分别由所述金属结构110的横向级30、32、34和纵向级22、24、26支承。
设备120还具有电缆和仪表缆线网(未示出)，其由布缆格栅18、58支承。
现在来说明设备120的制造方法。金属结构110在车间按标准方式制造，所述制造包括防腐蚀类型的表面处理。两个相邻纵向级或者两个相邻横向级之间的间隙48，尤其根据管网130的管道的最大直径加以选择。
主框架140在现场例如装配在FPSO或者FLNG类型的浮动装置的甲板上。然后，多个金属结构110悬置于撑杆144。根据本发明的一实施例，金属结构110在被悬置于框架140之前，被预装配至一定数量的纵向和/或横向的水平导管40、42、46。
然后，尤其通过用竖直导管137和肘管138连接所述水平导管40、42、46，来设计管道管网130。还可以在横向级30、32、34和/或纵向级22、24、26上增加其他的水平导管。
水平导管40、42、46、134、136的纵向方向或者横向方向由支承每个所述导管的横向级或纵向级确定。因此，在管道132中，水平面方面的方向变化涉及竖向级的变化。竖向级的变化反映为用由两个肘管138限定的一竖直导管137连接纵向部分134和横向部分136。
金属结构110的三个纵向级22、24、26和三个横向级30、32、34使得在管道管网130的空间几何形状设计中具有高自由度。因此，可以限定形状复杂、同时适合于标准化支承结构110的管网130。
同时，电缆和仪表缆线网(未示出)铺展在布缆格栅18、58上。
因此，前述金属结构10、110提供对设备120的管道和敷设电缆的标准化支承，而不会在管道管网130设计期间强加空间限制。

Claims (9)

1.一种金属结构(10，110)，用于支承流体导管，金属结构包括：
-大致竖直的立柱(12)，立柱按以第一纵向方向(X)和第二横向方向(Y)为特征的规则的水平格网布置，以及
-多个纵梁(14)和多个横梁(16)，纵梁和横梁分别沿第一纵向方向和第二横向方向布置，纵梁和横梁中的每个梁连接两个相邻的立柱，
所述多个纵梁具有至少一个第一级(22)的沿第一水平面(36)布置的纵梁，所述第一级能够支承沿第二横向方向延伸的第一横向导管(40)；
所述多个横梁具有至少一个第二级(30)的沿第二水平面(38)布置的横梁，所述第二级能够支承沿第一纵向方向延伸的第二导管(42)；第二水平面位于第一水平面的上方；
其特征在于，金属结构在第二水平面(38)上没有纵梁，因此，所述第二水平面能够在第一级(22)的纵梁(14)上方由第一横向导管(40)通过；
并且，每个立柱(12)具有上端，上端配有悬置于框架(140)用的悬置件(21)。
2.根据权利要求1所述的金属结构，其特征在于，
-所述多个纵梁具有第三级(24)的布置在第三水平面(44)上的纵梁，第三水平面位于第二水平面(38)的上方；以及
-金属结构在所述第三水平面没有横梁，因此，所述第三水平面能够在第二级(30)的横梁上方由第二导管(42)通过。
3.根据权利要求1所述的金属结构，其特征在于，金属结构包括竖向交替布置的多级(22，24，26)纵梁和多级(30，32，34)横梁。
4.根据权利要求1所述的金属结构，其特征在于，金属结构还具有由纵杆(50)和横杆(52)组成的至少一个格栅(18，58)，纵杆和横杆分别沿第一纵向方向(X)和沿第二横向方向(Y)布置，纵杆和横杆中的每个杆连接两个相邻的立柱(12)，所述格栅的纵杆和横杆共面并位于所述多个纵梁和多个横梁的上方。
5.根据权利要求4所述的金属结构，其特征在于，所述至少一个格栅具有至少一个呈十字形的加强件(54)，所述加强件的每个端部固定于纵杆(50)或横杆(52)的中部。
6.一种工业设备(120)，包括：
-立体延伸的管道(132)管网(130)，
-机械连接于所述管道管网(130)的主框架(140)，以及
-至少一个金属结构(10，110)，金属结构是根据权利要求1所述的金属结构，金属结构固定于主框架；
所述管道管网具有：沿第一纵向方向(X)延伸的至少一个流体导管(42，134)，由所述金属结构(10，110)的至少一个横梁(16)支承；和/或沿第二横向方向(Y)延伸的至少一个流体导管(40，136)，由所述金属结构的至少一个纵梁(14)支承。
7.根据权利要求6所述的工业设备，其特征在于，所述管道管网(130)的至少一个管道(132)具有至少一个纵向部分(134)和至少一个横向部分(136)，纵向部分和横向部分分别沿第一纵向方向和第二横向方向延伸，纵向部分和横向部分由至少一个竖直导管(137)连接在一起，竖直导管由两个肘管(138)限定，
所述至少一个纵向部分(134)和所述至少一个横向部分(136)分别由所述至少一个金属结构的至少一个横梁(16)和至少一个纵梁(14)支承。
8.根据权利要求6所述的工业设备，其特征在于，所述至少一个金属结构(10，110)是根据权利要求4所述的金属结构，所述工业设备还具有铺展在所述至少一个格栅(18，58)上的电缆或仪表缆线。
9.根据权利要求6所述的工业设备，其特征在于，所述金属结构悬置于主框架(140)。
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