KR19990067170A - 고압유체흐름의 커넥터용 모니터링시스템 - Google Patents

고압유체흐름의 커넥터용 모니터링시스템 Download PDF

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KR19990067170A
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스타인 올레
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Abstract

오일 또는 가스제조흐름과 같은 유체흐름커넥터(1, 2)를 위한 모니터링시스템은 유체도관들(33) 사이의 접합부의 실(seal)의 무결점을 유지하고, 메인 실(42)이 파손할 경우에 경고신호를 발생하거나 2차 실(43)을 동작시킬 수 있다. 본 발명의 모니터링시스템은 배리어유체가 압력하에 공급되는 유압식 실과 함께 사용된다. 배리어유체의 압력은 실에서 감지되고, 가해진 압력과 비교된다. 압력강하는 실이 누설하는 것을 나타내고, 경고신호가 발생되고 및/또는 2차 실이 동작하게 된다. 본 시스템은 커넥터에 복수의 도관접합부가 있을 때 특히 유용하다. 각 접합부의 실에 독립적인 배리어유체공급부가 배설됨으로써 실의 누설을 정확하고 적시에 확인할 수 있다.

Description

고압유체흐름의 커넥터용 모니터링시스템
본 발명은 특히 출원인이 공동출원한 발명의 명칭 "유체흐름 커넥터(fluid flow connector)"인 영국특허출원 제95 22 325.1호 및 "고압유체 커넥터" 제하의 제95 22 327.7호에 개시된 유체흐름 커넥터, 또는 "실 설비(seal arrangement)" 제하의 영국특허출원 제95 22 326.9호에 개시된 실 설비가 없는 유체흐름 커넥터에 적용될 수 있다.
그러한 유체흐름 커넥터는 특히 오일 및 가스산업에서, 해저석유 또는 가스 라이저(riser)를 지지하는 부표용 또는 데크(deck)상 용도, 또는 오일탱커와 같은 운반선 또는 저장선의 지지체용으로 유용하다.
이러한 타입의 커넥터는 가혹한 조건에서 사용되는 크기가 크고 중량이 많이 나가는 장치이고, 기구의 선택에 있어서 완전한 신뢰성이 중요한 요소이다. 어떠한 고장이라도 엄청난 비용과 생산의 손실을 가져오므로 모든 설비의 중단시간은 최소화되어야 한다. 따라서 모든 결함은 신속히 그리고 효율적으로 수리될 수 있어야 하는 것이 중요하다.
예를 들면 미국특허 제4 828 292호에 개시된 바와 같은 공지의 커넥터에서, 설계자들은 기계적인 응력을 줄이고 신뢰도를 향상하도록 부품들 사이에 어느정도 역할을 할 수 있는 커넥터를 제조하였다. 그러한 커넥터용 개선된 밀봉시스템이 PCT/NO94/00120으로부터 알려졌다.
공지의 기술은 실의 신뢰도를 개선하는 데 집중되어 왔다. 그럼에도 불구하고, 실에 막상 고장이 생기면 심각한 제조시간의 손실이 초래되며, 이러한 산업에서의 제조시간의 손실은 매우 큰 비용인 것이다.
본 발명은 고압유체흐름의 커넥터를 위한 모니터링시스템에 관한 것이다.
도 1은 고압유체흐름의 커넥터의 부분단면도로서, 본 발명의 모니터링시스템을 개략적으로 나타낸다.
본 발명은 고압하에 제조유체(production fluid)를 반송하는 상대적으로 회전가능한 유체흐름 커넥터내의 두 개의 도관(conduit)사이에 있는 접합부의 무결점을 모니터하는 시스템으로서, 상기 설비는
접합부용 밀봉부재와,
제조유체로부터 멀리 떨어진 실의 측면으로 배리어유체(barrier fluid)를 보내어 상기 실을 작동시키는 배리어유체공급부와,
실에서의 상기 배리어유체의 압력을 감지하는 압력센서와,
상기 압력센서가 메인 실의 누설을 나타내는 압력변화를 감지할 경우 2차 실을 작동시키고 경고신호를 발생하는 수단을 포함한다.
이와 같이 본 발명은 잠재적인 누설에 대한 즉각적인 표시를 제공한다. 상기 시스템은 바람직하게 백업, 즉 2차 실을 자동적으로 작동시키도록 배열되지만, 추가적으로 또는 대안으로서 경고신호를 발생할 수 있다.
복수의 도관 접합부가 사용되는 경우, 그 접합부용 각각의 메인 실에 별도의 배리어유체가 공급되어야 한다. 이러한 방식으로, 메인 실이 고장일 때, 적절한 2차 실이 동작하도록 될 뿐아니라 어느 특정의 실이 고장인가를 시각적인 신호가 표시할 수 있다.
따라서, 수리 엔지니어는 가능한 빠른 시간에 경보를 접할 수 있고, 고장부위를 추적하는 데 불필요한 비용을 낭비함이 없이 커넥터를 해체하여 고장난 실에 즉시 접근할 수 있다.
본 발명의 이해를 좋게 하고 실제로 실시할 수 있는 방법을 보여주기 위해, 첨부되는 유일한 도면을 참조하여 설명한다.
도면에서, 수코어부재(male core member) 1과 외측부재인 암부재(female member) 2의 사이에 있는 커넥터를 나타내고 있다.
수(male)부재 1 내의 반경방향 통로 32와 암(female)부재 2 내의 유체도관 33의 사이의 접합부에 있는 환상홈과 각각 연결되는 축방향 보어(bore)들 31 안으로 오일 또는 가스 등의 제조유체가 흐른다.
이러한 접합부는 메인 실 42와 2차 실 43로 이루어지는 밀봉설비에 의하여 밀봉된다. 이들 실은 대체로 U자형 단면을 하고 그 U자형 개구는 제조유체로부터 외측(본 발명의 실시예에서 중앙코어 1로부터 외측임)을 가리키는 립실(lip-seal)로 형성된다. 상기 U자형 밀봉링은 채널내에 자리하고 상기 코어 1 주위에 링을 형성한다. 이것들은 암부재 2가 코어부재 1 주위를 회전하게 하도록 상대적으로 회전하는 면들 사이를 밀봉하는 동적 실이다.
상기 실들은 압력차에 의해 작동되고, 그로써 배리어유체가 암부재 2의 유체반송 세그먼트내에 형성된 채널 44을 거쳐 각각의 메인 실 42로 공급된다. 각 세그먼트는 그 자체의 독립적으로 모니터할 수 있는 배리어유체 공급부를 가지고, 메인 실에 공급되는 배리어유체의 압력은 도관내 유체의 압력보다 약간 높다. 일반적으로 도관내의 제조유체는 약 500바의 압력하에 있게 되고 배리어유체는 530 또는 540바의 압력으로 공급될 수 있다. 이러한 값은 예시적으로만 주어지는 것이고 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아니다.
또한 2차 실 43에는 상호 연결되어 있는 공급채널 16을 통해 배리어유체가 공급된다. 2차 배리어유체는 1차 배리어유체와 동일한 압력 즉, 도관내를 흐르는 제조유체의 압력보다 약간 높은 압력으로 공급된다. 이러한 방식으로 2차 실은 그 실의 각각의 측면상에 동일한 압력을 "받고" 따라서 정상 작동조건하에서는 활성적으로 밀봉하지 않는다.
상기 2차 실은 공통 배리어유체공급부 45를 가진다.
또한 도 1로부터 알 수 있는 바는, 메인 위요(圍繞)실 34에는 메인 배리어유체원으로부터 배리어유체가 공급되고, 2차 위요실 35에는 2차 배리어유체공급부 45로부터 배리어유체가 공급된다는 것이다.
메인 배리어유체공급부 46은 메인 배리어유체펌프 47과 대기펌프 48을 포함한다. 배리어유체는 역지밸브 49를 통해 반송되고 서비스밸브 49와 오리피스 50과 모니터링게이지 즉 압력발신기 51을 거쳐 각각의 세그먼트채널 44로 공급된다. 또한 적용되는 압력을 일정하게 유지하고 상기 펌프들이 계속해서 작동되는 것을 방지하기 위해 축압기 52가 배설된다.
2차 배리어유체공급부는 2차 배리어유체펌프 53과 대기펌프 54를 가지고, 역지밸브 55와 서비스밸브 56를 거쳐, 오리피스 57과 통과게이지 58을 통해 암부재 2내의 채널 16으로 2차 배리어유체를 공급한다. 또한 축압기 59가 배설된다.
작동중에 상기 메인 실 42는 제조유체도관의 접합부를 밀봉한다. 상기 메인 배리어유체는 상기 실 42를 윤활시키고, 암부재 2가 수부재 1 주위로 회전할 수 있도록 배설된다. 2차 실 43은 정상 작동조건하에서는 활성적으로 밀봉하는 것이 아니므로 전혀 마모되지 않는다.
메인 배리어유체는 일정한 압력으로 공급되고, 메인 실 각각의 압력은 전용 게이지 51에 의해 독립적으로 모니터된다. 메인 실이 고장나는 경우, 메인배리어유체가 제조유체 속으로 누설하게 되어 해당 공급채널 44내의 압력이 강하하게 된다. 이 압력강하는 해당 게이지에 의해 감지되어 시스템을 감독하는 엔지니어에게 경보를 발한다. 그러나 메인 실 43에서의 압력강하는 자동적으로 2차 실이 압력차를 받게 함으로써, 2차 실이 메인 실을 대체하여 도관의 접합부를 밀봉하도록 한다. 상기 2차 실은 정확하게 동일한 방식으로 동작하여 윤활성을 제공하고 상기 코어 1과 암부재 2의 상대적인 운동을 가능하게 한다. 따라서 커넥터를 즉시 차단할 필요가 없다. 메인 실 42의 수리는 다음번 정기 수리일정이 잡힐 때까지 또는 날씨조건이 개선될 때까지 미룰 수 있다. 메인 실을 수리하기 위해 시스템을 정지할 때, 엔지니어는 이미 어느 실이 고장인지를 인지하고 적절한 조치를 취할 수 있다.
이것은 물론 이러한 종류의 커넥터에 있어서 큰 장점이며, 특히 오일과 가스설비가 작동되는 어려운 환경과 부피가 큰 경우에 유리하다.

Claims (9)

  1. 고압하에 제조유체를 반송하는 상대적으로 회전가능한 유체흐름 커넥터내의 두 개의 도관사이에 있는 접합부의 무결점을 모니터하는 시스템으로서, 상기 설비는
    접합부용 밀봉부재와,
    제조유체로부터 멀리 떨어진 실의 측면으로 배리어유체를 보내어 상기 실을 작동시키는 배리어유체공급부와,
    실에서의 상기 배리어유체의 압력을 감지하는 압력센서와,
    상기 압력센서가 메인 실의 누설을 나타내는 압력변화를 감지할 경우 2차 실을 작동시키고 경고신호를 발생하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배리어유체는 도관내를 흐르는 제조유체의 압력보다 높은 압력으로 공급되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 배리어유체의 압력은 2 내지 10% 더 높은 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 배리어유체의 압력은 3 내지 6% 더 높은 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 배리어유체공급부는 펌프, 역지밸브, 축압기 및 축압기의 상태를 모니터하여 상기 축압기내의 유체의 레벨이 소정의 레벨에 도달하면 펌프를 작동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력센서는 게이지와 흐름수축부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인 실 공급부와 독립적으로 각각의 2차 실에 대한 2차 배리어유체공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 2차 배리어유체공급부는 모든 2차 실에 공통인 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항에 있어서, 각각의 접합부의 메인 실에 대하여 별개의 배리어유체공급부가 있는 유체도관들 사이의 복수의 접합부중 개별적인 하나 하나를 모니터하는 것을 특징으로 하는 복수의 시스템.
KR1019980703120A 1995-11-01 1996-10-31 고압유체흐름의 커넥터용 모니터링시스템 KR19990067170A (ko)

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