JP4002610B2

JP4002610B2 - 高圧流体流コネクタのためのモニタリングシステム

Info

Publication number: JP4002610B2
Application number: JP51715497A
Authority: JP
Inventors: ジョステインエルスタッド
Original assignee: フラモエンジニアリングアー／エス
Priority date: 1995-11-01
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: EP0858569A1; GB2306672B; MY116573A; CA2236302C; CN1201509A; GB2306672A; CA2236302A1; NO964617L; DK0858569T3; EP0858569B1; AU7321996A; KR19990067170A; GB9522340D0; WO1997016668A1; CN1079925C; AU700685B2; NO964617D0; JP2000501480A; US5760292A; NO315760B1

Description

発明の分野
本発明は、高圧流体流コネクタのためのモニタリングシステムに関する。
本発明は、特に、本出願人による同時係属の英国出願番号第９５２２３２５．１号、発明の名称「流体流コネクタ」および出願番号第９５２２３２７．７号、発明の名称「高圧流体コネクタ」に開示されている流体流コネクタまたは本出願人による同時係属の英国出願番号第９５２２３２６．９号、発明の名称「シーリング構造」に開示されているシーリング構造を有しない流体流コネクタに適用可能である。
このような流体流コネクタは、特に、石油およびガス産業において、海中の石油を支持する浮動ブイまたはガスライザまたはデッキにおける使用、あるいは石油タンカーのような輸送船または貯蔵船の倉内における使用に対して有用である。
このような種類のコネクタは、厳しい条件において使用される装置の大型で重い部品であり、装置の選択においては、完全な信頼性が重要な因子である。いかなる故障も結果として膨大な費用および製品損失を生じるので、施設の休止時間は最小限度にする必要がある。したがって、いかなる故障も迅速に手際よく修繕することができなければならない。
発明の背景
たとえば、米国特許第４，８２８，２９２号に開示されているような公知のこのようなコネクタにおいては、設計者は、機械的な応力を減少させ信頼性を向上させるために部品間に幾らかの遊びを許容できるコネクタを生産してきた。このようなコネクタのための改良シーリングシステムはＰＣＴ／ＮＯ９４／００１２０に開示されている。
公知の技術は、シールの信頼性の改良に集中している。それにも拘わらずシールが損傷したときは、結果として生産期間の相当な損失が生じ、この産業においては生産期間損失は膨大な損失を招く。
発明の開示
本発明によれば、製品流体を高圧下において輸送する相対的回転運動が可能である流体流コネクタにおける二つの導管（導路：コンダット：ｃｏｎｄｕｉｔ）間の接合（ジャンクション）が完全な状態であることをモニタリングするためのシステムが提供される。
本発明は、
流体流コネクタのモニタリングシステムであって、前記流体流コネクタは、第１の圧力の製品流体を輸送する２つの流体導管と、流体の流れのために前記２つの流体導管を接合させている接合部と、前記接合部に配設された主シールであって、Ｕ字型の断面を有し、前記Ｕ字型の開口部が前記製品流体から離れた方向を指すリップシールを含み、製品流体に流体的に連通している側の主シール第１面と、前記製品流体から離れている側の、前記Ｕ字型の前記開口部を備える主シール第２面とを有する主シールと、前記接合部の前記主シールから離れて配設された二次シールであって、Ｕ字型の断面を有し、前記Ｕ字型の開口部が前記製品流体から離れた方向を指すリップシールを含み、前記主シール第２面と流体的に連通している側の二次シール第１面と、前記主シールから離れている側の、前記Ｕ字型の前記開口部を備える二次シール第２面とを有する二次シールとを、備え、
前記モニタリングシステムは、
前記主シールを機能させるために前記主シール第２面の前記Ｕ字型の前記開口部と前記二次シール第１面との間に前記第１の圧力よりも高い第２の圧力の主バリヤ流体を供給する手段と、前記主シール第２面と前記二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の圧力が前記第２の圧力よりも低くなった場合に前記二次シールが自動的に機能するよう、前記二次シール第２面の前記Ｕ字型の前記開口部に前記第２の圧力の二次バリヤ流体を供給する手段と、前記主シール第２面と前記二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の圧力をモニタリングする為の圧力センサと、前記モニタリングされた前記主シール第２面と前記二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の圧力と、前記第２の圧力と、を比較する手段と、前記圧力センサが前記主シールの漏洩を示す前記主バリヤ流体の圧力減少を検出する場合に警告信号を生成する手段と、を有することを特徴とする。この流体流コネクタのモニタリングシステムにおいて、第２の圧力は２％と１０％の間の範囲、あるいは３％と６％の間の範囲で第１の圧力よりも高くてもよいし、圧力センサはゲージと流れ制限装置を備えることとしてもよい。また、複数の二次シールと、前記二次シールに二次バリヤ流体を供給する二次バリヤ流体供給部であって、主バリヤ流体供給部と独立である二次バリヤ流体供給部と、を含むこととしてもよいし、二次バリヤ流体供給部は、すべての前記二次シールに対して共通としてもよい。あるいは、前記主バリヤ流体及び二次バリヤ流体の供給部は、ポンプと、逆止め弁と、アキュムレータと、前記アキュムレータの状態をモニタリングし前記アキュムレータ内の流体のレベルが所定のレベルに達する場合には前記ポンプを動作させる手段と、を備えてもよい。
さらに、本発明は、
流体流コネクタの複数の流体導管の間にある接合部のそれぞれをモニタリングするためのモニタリングシステムにおいて、前記流体流コネクタは、第１の圧力の製品流体のための流体導管の間の複数の接合部と、前記各接合部に配設された主シールであって、Ｕ字型の断面を有し、前記Ｕ字型の開口部が前記製品流体から離れた方向を指すリップシールを含み、製品流体と流体的につながっている主シール第１面と、製品流体と離れている側の、前記Ｕ字型の前記開口部を備える主シール第２面とを有する主シールと、前記各接合部の前記各主シールから離れて配設された二次シールであって、Ｕ字型の断面を有し、前記Ｕ字型の開口部が前記製品流体から離れた方向を指すリップシールを含み、前記主シール第２面と流体的に連通している側の二次シール第１面と、前記主シールから離れている側の、前記Ｕ字型の前記開口部を備える二次シール第２面とを有する二次シールと、前記流体流コネクタのそれぞれの接合部の主シールへ主バリヤ流体を供給する別々の主バリヤ流体供給部と、を備え、
それぞれの前記主シールのための前記モニタリングシステムは、前記主シールを機能させるために前記各主シール第２面の前記Ｕ字型の前記開口部と前記各二次シール第１面との間に前記第１の圧力よりも高い第２の圧力の主バリヤ流体を供給するための複数の手段と、前記各主シール第２面と前記各二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の各圧力が前記第２の圧力よりも低くなった場合に前記各二次シールが自動的に機能するよう、前記各二次シール第２面の前記Ｕ字型の前記開口部に前記第２の圧力の二次バリヤ流体を供給する複数の手段と、前記各主シール第２面の主バリヤ流体圧力をモニタするための各圧力センサとモニタされた各圧力と主バリヤ流体の供給圧力とを比較する手段と、前記各圧力センサが主シールの漏洩を表す前記主バリヤ流体の圧力減少を検出する場合に信号を生成する手段と、を有することを特徴とする。
したがって、本発明によれば、可能性のある漏洩を即座に表示することができる。このシステムは、自動的にバックアップ二次シールを作動させるが、追加してまたは代替して警告信号を生成することができるように構成されることが好ましい。
複数の導管接合が使用されている場合は、別々のバリヤ流体供給部（設備）を、接合に対する各主シールに使用するべきである。この方法によれば、主シールが故障したとき、適切な二次シールを作動させることができるのみでなく、特にどのシールが故障したかを可視信号によって表示することもできる。
したがって、修繕技術者は、可能な最も早い機会に警告を受けることが可能であり、事故を追跡するために非常に費用のかかる休止時間を浪費する必要がなく、修繕技術者は、コネクタを露出させ故障したシールに直ちに接近することができる。
本発明をさらによく理解し、また本発明を有効に実行することができる方法を示すために、ここで、ひとつの添付図について述べる。この図は、高圧流体流コネクタの一部の断面を示す図であり、また本発明によるモニタリングシステムの概略を示す図である。
図面の詳細な説明
図には、おすのコア部材１およびめすの部材である外側部材２の間にコネクタが示されている。
石油またはガスのような製品流体は軸方向ボア３１内を流れ、軸方向ボア３１は、それぞれ、おす部材１内の半径方向流路３２とめす部材２内の流体導管３３との間の接合部において年輪状の溝と接続される。
これらの接合は、主シール４２および二次シール４３を備えるシーリング構造を使用してシールされる。これらのシールは、略Ｕ字型断面を有するリップシールより形成され、Ｕ字型の開口部は製品流体から離れた方向を指す（実施形態においては、これは中心コア１から離れた方向である）。Ｕ字型シーリングリングは、チャネル内に収容されコア１の回りに環を形成する。これらはダイナミックシールであり相対的に回転する面間をシールするので、めす部材２はコア部材１の回りを回転することができる。
シールは圧力差によって作動されるので、バリヤ流体（シール用流体）は、めす部材２の各流体輸送セグメントに形成されるチャネル４４を経由して各主シール４２に供給される。各セグメントは、それ自体の独立したモニタが可能なバリヤ流体供給部を有し、主シールに適用されるバリヤ流体の圧力は、導管内の流体の圧力より僅かに高い。典型的には、導管内の製品流体は約５００バール（５００×１０⁵Ｐａ）の圧力であり、バリヤ流体は５３０または５４０バール（５３０×１０⁵または５４０×１０⁵Ｐａ）の圧力で適用することができる。これらの値は、例として示すものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
また、二次シール４３は、相互に接続されている供給チャネル１６を通じてバリヤ流体（シール用流体）を供給される。二次バリヤ流体は主バリヤ流体と同じ圧力、すなわち、導管内を流れる製品流体より僅かに高い圧力で供給される。この方法によれば、二次シールは、シールの両側に同じ圧力をかけられるので、正常な動作状態においては二次シールは作動しない。
二次シールは、共通のバリヤ流体供給部（装置）４５を有する。
図１から分かるように、主周囲シール３４は、バリヤ流体を主バリヤ流体供給源から供給され、二次周囲シールは３５はバリヤ流体を二次バリヤ流体供給部４５から供給される。
主バリヤ流体供給部（装置）４６は、主バリヤ流体ポンプ４７および予備ポンプ４８を備える。バリヤ流体は、逆止め弁４９を経由してポンプ輸送され、サービス供給弁４９、オリフィス５０、およびモニタリング圧力計（ゲージ）または圧力伝送器５１を経由して各セグメントチャネル４４に供給される。蓄圧器（アキュムレータ）５２も備えられ、適用圧力が一定に保持され、ポンプを常に作動させることが回避される。
二次バリヤ流体供給部は、二次バリヤ流体ポンプ５３および予備ポンプ５４を備え、ポンプによって、二次バリヤ流体は逆止め弁５５およびサービス弁５６を経由し、さらにオリフィス５７および流路圧力計（ゲージ）５８を経由してめす部材内２のチャネル１６に供給される。さらに、蓄圧器（アキュムレータ）５９が備えられる。
操業中は、主シール４２が製品流体導管の接合をシールする。主バリヤ流体はシール４２を潤滑し、そして、めす部材２がおす部材１の回りを回転できるような構造になっている。二次シール４３は、正常な動作状態においてはシールとして作動しないので何等磨耗を受けない。
主バリヤ流体は一定圧力で供給され、各主シールにおける圧力は専用の圧力計５１によって別々にモニタされる。主シールが故障した場合は、主バリヤ流体が製品流体中に漏洩し、関連する供給チャネル４４の圧力が低下する。この圧力の低下は、関連する圧力計によって検出され、システムを監視する技術者に警報が出される。しかし、主シール４２における圧力低下によって自動的に二次シールが圧力差を受けるようになるので、二次シールが作動され、主シールの代替として導管の接合をシールする。二次シールは、正確に同じ方法によって作動して潤滑を提供し、コア１とめす部材２との相対運動を可能とする。したがって、コネクタを直ちに使用停止する必要はない。主シール４２の修繕は、たとえば、予定される次の定期修理または天候状態の回復まで留保することができる。主シールを修繕するためにシステムが操業停止されるときは、技術者は、どのシールが故障したかを既に知っており、適切な行動をとることができる。
このことは、特に、石油およびガス産業が操業されている大容量であり、難しい環境下にあるこの種のコネクタの場合は、当然、相当に有利である。

Claims

流体流コネクタのモニタリングシステムであって、
前記流体流コネクタは、
第１の圧力の製品流体を輸送する２つの流体導管と、
流体の流れのために前記２つの流体導管を接合させている接合部と、
前記接合部に配設された主シールであって、Ｕ字型の断面を有し、前記Ｕ字型の開口部が前記製品流体から離れた方向を指すリップシールを含み、製品流体に流体的に連通している側の主シール第１面と、前記製品流体から離れている側の、前記Ｕ字型の前記開口部を備える主シール第２面とを有する主シールと、
前記接合部の前記主シールから離れて配設された二次シールであって、Ｕ字型の断面を有し、前記Ｕ字型の開口部が前記製品流体から離れた方向を指すリップシールを含み、前記主シール第２面と流体的に連通している側の二次シール第１面と、前記主シールから離れている側の、前記Ｕ字型の前記開口部を備える二次シール第２面とを有する二次シールとを、備え、
前記モニタリングシステムは、
前記主シールを機能させるために前記主シール第２面の前記Ｕ字型の前記開口部と前記二次シール第１面との間に前記第１の圧力よりも高い第２の圧力の主バリヤ流体を供給する手段と、
前記主シール第２面と前記二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の圧力が前記第２の圧力よりも低くなった場合に前記二次シールが自動的に機能するよう、前記二次シール第２面の前記Ｕ字型の前記開口部に前記第２の圧力の二次バリヤ流体を供給する手段と、
前記主シール第２面と前記二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の圧力をモニタリングする為の圧力センサと、
前記モニタリングされた前記主シール第２面と前記二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の圧力と、前記第２の圧力と、を比較する手段と、
前記圧力センサが前記主シールの漏洩を示す前記主バリヤ流体の圧力減少を検出する場合に警告信号を生成する手段と、
を有することを特徴とする流体流コネクタのモニタリングシステム。
請求の範囲１に記載の流体流コネクタのモニタリングシステムにおいて、第２の圧力は２％と１０％の間の範囲で第１の圧力よりも高いことを特徴とする流体流コネクタのモニタリングシステム。
請求の範囲１に記載の流体流コネクタのモニタリングシステムにおいて、第２の圧力は３％と６％の間の範囲で第１の圧力よりも高いことを特徴とする流体流コネクタのモニタリングシステム。
請求の範囲１に記載の流体流コネクタのモニタリングシステムにおいて、圧力センサはゲージと流れ制限装置を備えることを特徴とする流体流コネクタのモニタリングシステム。
請求の範囲１記載の流体流コネクタのモニタリングシステムにおいて、
複数の二次シールと、
前記二次シールに二次バリヤ流体を供給する二次バリヤ流体供給部であって、主バリヤ流体供給部と独立である二次バリヤ流体供給部と、
を含むことを特徴とする流体流コネクタのモニタリングシステム。
請求の範囲５に記載の流体流コネクタのモニタリングシステムにおいて、二次バリヤ流体供給部は、すべての前記二次シールに対して共通であることを特徴とする流体流コネクタのモニタリングシステム。
流体流コネクタの複数の流体導管の間にある接合部のそれぞれをモニタリングするためのモニタリングシステムにおいて、
前記流体流コネクタは、
第１の圧力の製品流体のための流体導管の間の複数の接合部と、
前記各接合部に配設された主シールであって、Ｕ字型の断面を有し、前記Ｕ字型の開口部が前記製品流体から離れた方向を指すリップシールを含み、製品流体と流体的につながっている主シール第１面と、製品流体と離れている側の、前記Ｕ字型の前記開口部を備える主シール第２面とを有する主シールと、
前記各接合部の前記各主シールから離れて配設された二次シールであって、Ｕ字型の断面を有し、前記Ｕ字型の開口部が前記製品流体から離れた方向を指すリップシールを含み、前記主シール第２面と流体的に連通している側の二次シール第１面と、前記主シールから離れている側の、前記Ｕ字型の前記開口部を備える二次シール第２面とを有する二次シールと、
前記流体流コネクタのそれぞれの接合部の主シールへ主バリヤ流体を供給する別々の主バリヤ流体供給部と、を備え、
それぞれの前記主シールのための前記モニタリングシステムは、
前記主シールを機能させるために前記各主シール第２面の前記Ｕ字型の前記開口部と前記各二次シール第１面との間に前記第１の圧力よりも高い第２の圧力の主バリヤ流体を供給するための複数の手段と、
前記各主シール第２面と前記各二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の各圧力が前記第２の圧力よりも低くなった場合に前記各二次シールが自動的に機能するよう、前記各二次シール第２面の前記Ｕ字型の前記開口部に前記第２の圧力の二次バリヤ流体を供給する複数の手段と、
前記各主シール第２面の主バリヤ流体圧力をモニタするための各圧力センサと、
モニタされた各圧力と主バリヤ流体の供給圧力とを比較する手段と、
前記各圧力センサが主シールの漏洩を表す前記主バリヤ流体の圧力減少を検出する場合に信号を生成する手段と、
を有することを特徴とする流体流コネクタのモニタリングシステム。
流体流コネクタのモニタリングシステムであって、
前記流体流コネクタは、
第１の圧力の製品流体を輸送する２つの流体導管と、
流体の流れのために前記２つの流体導管を接合させている接合部と、
前記接合部に配設された主シールであって、Ｕ字型の断面を有し、前記Ｕ字型の開口部が前記製品流体から離れた方向を指すリップシールを含み、製品流体に流体的に連通している側の主シール第１面と、前記製品流体から離れている側の、前記Ｕ字型の前記開口部を備える主シール第２面とを有する主シールと、
前記接合部の前記主シールから離れて配設された二次シールであって、Ｕ字型の断面を有し、前記Ｕ字型の開口部が前記製品流体から離れた方向を指すリップシールを含み、前記主シール第２面と流体的に連通している側の二次シール第１面と、前記主シールから離れている側の、前記Ｕ字型の前記開口部を備える二次シール第２面とを有する二次シールとを、備え、
前記モニタリングシステムは、
前記主シールを機能させるために前記主シール第２面の前記Ｕ字型の前記開口部と前記二次シール第１面との間に前記第１の圧力よりも高い第２の圧力の主バリヤ流体を供給する手段と、
前記主シール第２面と前記二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の圧力が前記第２の圧力よりも低くなった場合に前記二次シールが自動的に機能するよう、前記二次シール第２面の前記Ｕ字型の前記開口部に前記第２の圧力の二次バリヤ流体を供給する手段と、
前記主シール第２面と前記二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の圧力をモニタリングする為の圧力センサと、
前記モニタリングされた前記主シール第２面と前記二次シール第１面との間の前記主バリヤ流体の圧力と、前記第２の圧力と、を比較する手段と、
前記圧力センサが前記主シールの漏洩を示す前記主バリヤ流体の圧力減少を検出する場合に警告信号を生成する手段と、を含み、
前記主バリヤ流体及び二次バリヤ流体の供給部は、
ポンプと、
逆止め弁と、
アキュムレータと、
前記アキュムレータの状態をモニタリングし
前記アキュムレータ内の流体のレベルが所定のレベルに達する場合には前記ポンプを動作させる手段と、
を備えることを特徴とする流体流コネクタのモニタリングシステム。