NO147120B - Strammeanordning for stigeroeret for en oljeplattform - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en strammeanordning for et

stigerør som er anordnet mellom en undervannsinstallasjon og en produksjons- eller boreplattform, omfattende en kardanringanordning med to innbyrdes bevegelige elementer av hvilke det ene er forbindbart med stigerøret, og minst to arbeidssylindre som på den ene side er koplet til den med stigerøret forbindbare del av kardanringanordningen.

En sådan stramme- eller spennanordning er kjent fra US-PS 3 984 990. Ved denne anordning hviler stigerøret via

en flens på en ring som er forbundet med et dreibart bord via flere rundt stigerøret anordnede arbeidssylindre. En-

hver tilleggsbelastning eller eksentrisk angripende belast-ning på stigerøret opptas ved hjelp av arbeidssylindrene eller fordeles ved hjelp av utjevningsbevegelser som bevir-

kes ved tilbakefordeling av væsken mellom de med hverandre forbundne sylindre. De uavhengig av hverandre bevegbare arbeidssylindre bevirker herved en kardansk opphengning mellom stigerøret og det dreiende bord. De kan dessuten til en viss grad utjevne vertikale bevegelser av skipet som bærer stigerøret.

Andre sådanne strammeanordninger for stigerør,

som imidlertid er uten fleksibel forbindelse av stigerøret med plattformen eller skipet, er særlig kjent fra US-PS

3 508 409, 3 421 581 og 3 353 851. Den fleksible forbindel-

se kan imidlertid bare sløyfes når plattformen ikke utset-

tes for noen sjøgang eller denne er neglisjerbart liten.

I GB-PS 1 071 014, US-PS 3 791 442 og US-PS

3 481294 er det videre beskrevet strammeanordninger for

stigerør ved hvilke det skjer en kardansk opphengning av stigerøret i plattformene

Formålet med oppfinnelsen er å forbedre en strammeanordning for et stigerør som er anordnet mellom en undervannsinstallasjon og en produksjons- eller boreplattform,

på en slik måte at den nødvendige strammings- eller avstivningskraft på stigerøret kan opprettholdes også ved bortfall av en del av strammeanordningen.

Ovennevnte formål oppnås ved en strammeanordning

av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen

er kjennetegnet ved de i patentkrav 1 angitte, karakteri-

serende trekk.

Arbeidssylindrene er fortrinnsvis anordnet rundt stigerøret og parallelt med dette. I dette tilfelle kan arbeidssylindrene på den ene side være stivt forbundet med plattformen, mens de på den annen side likeledes kan være stivt forbundet med kardananordningen eller være forbundet med denne ved hjelp av dreieforbindelser eller universalledd.

Kardananordningen omfatter fortrinnsvis en indre

ring som er svingbart forbundet med en ytre ring og med hvilken arbeidssylindrene er svingbart forbundet. Den ytre ring kan b'ære føringsruller som er ført i vertikale førings-skinner, idet svingeforbindelsens akse fortrinnsvis ligger mellom den indre og den ytre ring i et vertikalt plan midt mellom føringsskinnene.

Det er fortrinnsvis anordnet minst to par arbeidssylindre som er anordnet i like vinkelavstander rundt kar-danringen, idet sylindrene i hvert par er innbyrdes diame-

tralt motstående.

Sylindrene kan også være anordnet i en vinkel med stigerøret og er da svingbart festet til en fast del av plattformen, mens sylindrenes stempelstang med et dreie-

eller universalledd er forbundet med kardananordningens indre ring. Hver sylinder kan være lagret på plattformen ved sin ene ende eller på et sted mellom sylinderens ender. Sylindrene kan være anordnet slik at stempelstengene rager oppover, dvs. at kardananordningen ligger over sylindrene,

eller slik at stempelstengene rager nedover, slik at kardananordningen befinner seg under sylindrene.

Arbeidssylindrene kan være av teleskopisk type,

dvs. at stemplene oppviser flere i hverandre forskyvbare seksjoner, slik at det med kort byggelengde tilveiebringes en stor slaglengde.

Arbeidssylindrene kan være forbundet med et trykkforsyningssystem over ventiler som gjør det mulig å styre hvert par av innbyrdes motstående arbeidssyl.indre uavhengig av de øvrige sylindre. Trykkmiddelsystemet kan også oppvise anordninger for ved behov å øke trykket over det normale

driftstrykk. Et alarmsystem kan være anordnet for å indi-

kere denne situasjon.

Spesielt kan trykkmiddelsystemet oppvise trykk-bortfallsfølere som er tilordnet separat til alle sylindre, idet arrangementet er slik at når en trykkføler fastslår et trykkbortfall i den til et sylinderpar tilordnede trykkmiddelkrets, frakoples denne trykkmiddelkrets fra trykkfor-syningssystemet og trykket i de øvrige sylindre økes med et sådant beløp at den totale avstivningskraft er uforandret.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgen-

de i forbindelse med et antall utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk riss av en utførelse med sylindre som ikke er parallelle med stigerøret og hvis stempelstenger rager nedover, fig. 2 viser en annen utførelse av strammeanordningen med sylindre som ikke er parallelle med stigerøret og som er leddforbun-

det med en fast del av plattformen og har oppadrettede stempelstenger, fig. 3 viser et snitt etter linjen 3-3

på fig. 2, hvor det gjennom ringen 8 forløpende stigerør for tydelighetens skyld er utelatt, fig. 4 viser et side-

riss av en annen utførelsesform av strammeanordningen med sylindre som er stivt festet til boreplattformen, fig. 5

viser et snitt etter linjen 5 - 5 på fig. 4, og fig. 6

viser et forenklet diagram av trykksystemet for strammeanordningen med kompensasjonsmidler for bortfall av trykk-middeltilførselen til ett av sylinderparene.

På fig. 1 er vist en produksjonsplattform 1 og

et produksjonsstigerør 2, idet de helt opptrukne linjer angir stigerørets øverste stilling og de strekprikkede linjer angir stigerørets nederste stilling. En kardanringanordning 3 er festet til stigerøret ved hjelp av et til kardananordningen festet armkors. Kardanringanordningen er ved hjelp av ledd 4 forbundet med stempler 5 som er bevegelige i sylindre 6. Stemplene 5 og sylindrene 6 danner arbeidssylindre som ved 7 er svingbart lagret på faste deler av plattformen 1. Ved anordningen ifølge fig. 1 er sylindrene rettet slik at stempelstengene rager nedover,

slik at kardanringanordningen 3 befinner seg under sylind-

rene. Sylindrene 6 er hydropneumatiske sylindre som kan påvirkes fra en trykklufttilførsel.

På de øvrige figurer er de deler som svarer til delene på fig. 1, betegnet med de samme henvisningstall.

På fig. 2 og 3 betegner henvisningstallene 6A og 6B de innbyrdes diametralt motstående sylindre i de respektive av to sylinderpar som.

ved 7 er leddforbundet med faste deler av plattformen på en slik måte at stempelstengene 5 strekker seg oppover, slik at kardanringanordningen 3 befinner seg over sylindrene.

På fig. 3 betegner 8 og 9 en indre og en ytre ring av kardanringanordningen. Den indre ring 8 bærer armkorset som under drift er fastspent til stigerøret 2. Et fast-spenningselement av armkorset er vist ved 10, mens resten av armkorset er sløyfet for oppnåelse av klarere fremstil-ling. Den indre ring 8 er dreibart forbundet med den ytre ring 9 ved hjelp av diametralt motstående dreielagre eller dreietapper 11. Sylindrenes 6A og 6B stempelstenger 5 er ved hjelp av dreietapper 12 leddforbundet med den indre ring 8. Den ytre ring 9 bærer diametralt motstående dreietapper 13 hvis akser står vinkelrett på dreielagrenes 11 akser. Dreietappene 13 griper inn i lagre 14 på hvilke det er

lagret føringsruller 15 som-griper inn i føringsskinner 16.

Ifølge fig. 4 er sylindrene 6A festet til plattformen 1, idet deres teleskopiske stempler 5 ved hjelp av ledd 4 er forbundet med den indre ring 8. Konstruksjonen er tydeligere vist på fig. 5. Leddene 4 er svingbart forbundet med lagerflenser eller lagerører 17

på kardananordningens indre ring 8. De øvrige deler som er betegnet med henvisningstallene 9, 13, 14, 15 og 16,

svarer til de deler som bærer de samme henvisningstall på

fig. 3. Dreielagrene eller dreietappene ved hjelp av hvilke den indre ring 8 er forbundet med den ytre kardan-

ring 9, er ikke synlige på fig. 5, men disse dreietappers akser står alle vinkelrett på dreietappenes 13 akser.

På fig. 6 er vist den del av trykkmiddelkrets-løpet som inneholder anordningen for trykkbortfall.

Følere 18A og 18B registrerer et trykkbortfall i forsyningskretsen for sylindrene 6A og 6B, idet hvert sylinderpar kan forbindes vekselvis med et trykkluftreservoar med høyt trykk og et trykkluftreservoar med lavt trykk, og nærmere bestemt ved hjelp av ventilene 19A og 20A for sylindrene 6A hhv. ventilene 19B og 20B for sylindrene 6B. De to ventiler 19A og 20A er trykkluftdrevet og forbundet med de to sylindre 6A via hydropneumatiske akkumulatorer 21A. Trykkluftkretsen for sylindrene 6A er også forbundet med en ventil 22A som er fjærbelastet til sin lukkede stilling og ved hjelp av trykkluftpåvirkning kan åpnes for å frigi en utblåsningsledning. Ventilene 19B og 20B er forbundet med en ventil 22B som er fjærbelastet til sin lukkede stilling og ved hjelp av trykkluftpåvirkning kan åpnes for å frigi en utblåsningsledning. Ventilene 19A og 20A samt 19B og 20B kan trykkluftpåvirkes på en slik måte at de alternativt kan bringes til den åpnede hhv. lukkede stilling, idet drivtrykket styres fra en styreenhet 2 3 som på sin side er styrbar av trykkbortfallsfølerne 18A og 18B. Forbindelsen mellom trykkbortfallsfølerne 18A og 18B og styreenheten 2 3 går via et manuelt styresystem 2 4 med hvilket den automatiske styring av styreenheten 2 3 kan oppheves. Forsyningseffekten for trykkbortfallsfølerne 18A og 18B leveres fra en lavtrykkskompressor 25.

Ved anvendelse av anordningen fastholdes produk-sjonsstigerøret 2 av armkorset som bæres av den indre ring 8 som er dreibart forbundet med kardananordningens 3 ytre ring 9. Som nevnt er den indre ring 8 ved hjelp av dreietappene 12 forbundet med sylindrenes 6A og 6B stempler 5, og da sylindrene 6A og 6B er festet til en fast del av plattformen 1, blir vekten av stigerøret båret av plattformen når sylindrene 6A og 6B påvirkes eller mates med et trykk som svarer til driftsbetingelsene. Sylindrene for-synes med driftstrykkmiddelet fra akkumulatorene 21A og 21B, idet trykket av trykkmiddelet i sylindrene innstilles ved hjelp av det lufttrykk som utøves over nivået av trykkmiddelet i akkumulatorene 21A og 21B. Da sylindrene 6A og 6B er festet til en fast del av konstruksjonen av den faste eller flytende plattform, må plattformen eller skipets dekk ikke oppta vekten av stigerøret. Vertikale bevegelser av stigerøret 2 oppnås ved hjelp av innstilling av lufttrykket som tilføres til overflaten av trykkvæsken i akkumulator-sylindrene 21A og 21B.

Ved konstruksjonene ifølge fig. "1 og 2 nødvendig-gjør vertikale stillingsendringer av stigerøret svingebeve-gelser av sylindrene 6A og 6B om de dreieforbindelser 7 med hvilke sylindrene er forbundet med plattformen. Den drei-bare forbindelse av stemplene 5 med den indre ring 8 til-later stigerøret 2 å bevege seg lineært etter hvert som sylindrene svinger. Ved konstruksjonen ifølge fig.'4 forblir sylindrene, som forlø<p>er parallelt med stigerørets akse, fiksert i sin stilling, og det er derfor ikke sørget for noen svingemulighet for sylindrene. Når stigerøret beveger seg vertikalt, blir kardananordningens 3 ytre ring 9 ved hjelp av rullene 15 ført i føringsskinnene 16. Kardananordningen hindrer en overføring av tverrspenninger på stige-røret på tross av eventuelle bevegelser av plattformen, særlig når det dreier seg om en flytende plattform.

Under normal drift av strammeanordningen blir ventilene 22A og 22B av sine fjærer holdt i den lukkede stilling, og ventilene 19A og 19B blir også holdt i den lukkede stilling, mens ventilene 20A og 20B er åpne. Lav-trykksluft blir via ventilene 20A og 20B tilført til akkumulatorene 21A og 21B og bevirker et trykk på undersiden av sylindrenes 6A og 6B stempler, hvilket er det normale understøttelses- eller avstivningstrykk ved drift av samt-lige sylindre, slik at den felles skyvekraft fra alle sylindre er tilstrekkelig til å understøtte eller bære stigerøret. Når det på ett eller annet sted, f.eks. i forsyningskretsen for sylindrene 6A, opptrer et trykkbortfall, vil trykkbortfallsfø.leren 18A straks registrere trykk-bortf allet og indikere dette på den automatiske styreenhet 23. Den automatiske styreenhet bevirker nå en bevegelse av ventilen 22A mot dennes fjær, slik at sylinderens 6A forsyningskrets forbindes med en avlastningsledning og ventilen 20A lukkes, mens ventilen 19A forblir lukket. Samtidig vil styreenheten lukke ventilen 20B og åpne ventilen 19B, slik at høytrykksluft tilføres til akkumulatorene 2lB og trykket av trykkvæsken i sylindrene 6B derved forsterkes, hvorved disse sylindres avstivningskraft økes slik at stigerøret forblir avstivet eller understøttet. Da sylindrene er anordnet parvis, forblir systemet utbalansert i tverret-ningen og avstivningskraften på stigerøret holdes konstant. En situasjon som ved andre konstruksjoner kunne være kata-strofal, unngås fra begynnelsen av ved anordningen ifølge oppfinnelsen, og plattformen kan fortsette å fungere normalt. Et alarmsystem som normalt er anordnet, tilveiebringer en varselindikasjon på at en feil har oppstått ved et sylinderpar, slik at det straks kan tas skritt for utførelse av en tilsvarende reparasjon. Også uten noen forstyrrelse i én av forsyningskretsene kan hvilket som helst sylinderpar tas ut av bruk for undersøkelse eller vedlikehold uten at platt-formens drift må innstilles. De betydelige økonomiske tap som normalt oppstår når en plattform må tas ut av drift for reparasjoner, undersøkelse eller vedlikehold av strammeanordningen, blir således unngått. For å sette et sylinderpar ut av drift, påvirkes det manuelle styresystem 24 for å utløse de samme funksjonsforløp som ved konstatering av en feil ved hjelp av trykkbortfallsfølerne.

Claims (12)

1. Strammeanordning for et stigerør (2) som er anordnet mellom en undervannsinstallasjon og en produksjons- eller boreplattform (1), omfattende en kardanringanordning (3) med to innbyrdes bevegelige ringer, en indre ring (8) og en ytre ring (9), av hvilke den indre er forbindbar med stigerøret, og minst ett par arbeidssylindre (6A hhv. 6B) som på den ene side er koplet til den indre ring (8) av kardanringanordningen, karakterisert ved at arbeidssylindrene (6A, 6B) på den annen side er forbundet med faste deler av plattformen (1), og at den ytre ring (9) av kardanringanordningen (3) samt hosliggende deler av plattformen (1) oppviser føringsanordninger (15, 16) gjennom hvilke kardanrinqanordningen (3) er ført parallelt med stigerøret (2) .

2. Strammeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at arbeidssylindrene (6A. 6B) er anordnet symmetrisk om stigerøret (2) og parallelt med dette.

3. Strammeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at kardananordningens ytre ring (9) bærer føringsruller (15) som griper inn i faste, vertikale førings-skinner (16), idet den akse om hvilken den indre ring (8) er svingbar, ligger i et vertikalt plan midt mellom førings-skinnene (16).

4. Strammeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at to par arbeidssylindre (6A, 6B) er anordnet i like vinkelavstander rundt kardananordningen (3), idet sylindrene i hvert par er innbyrdes diametralt motstående .

5. Strammeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hver arbeidssylinder (6A hhv. 6B) er svingbart festet til en fast del av plattformen (1), og at den fra sylinderen (6) utragende stempelstangende (5) er svingbart forbundet med kardananordningens (3) indre■ring (8) .

6. Strammeanordning ifølge krav 5, karakterisert ved at arbeidssylindrene (6A, 6B) er slik anordnet at stempelstengene (5) strekker seg oppover og kardananordningen (3) ligger over sylindrene.

7. Strammeanordning ifølge krav 5, karakterisert ved at arbeidssylindrene er slik anordnet at stempelstengene (5) strekker seg nedover og kardananordningen (3) ligger under sylindrene.

8. Strammeanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at arbeidssylindrene oppviser teleskopiske stempler (5) med flere i hverandre forskyvbare seksjoner.

9. Strammeanordning- ifølge krav 1, med flere par arbeidssylindre, og med et trykkforsyningssystem for til-førsel av trykkmiddel til arbeidssylindrene, karakterisert ved at ventiler er anordnet på en slik måte i.forsyningssystemet at hvert par av innbyrdes diametralt motstående arbeidssylindre (6A, 6B) har en egen, uavhengig, separat styrbar trykkmiddelforsyning.

10. Strammeanordning ifølge krav 9, karakterisert ved at det til de enkelte par av sylindre (6A hhv. 6B) er tilordnet respektive trykkbortfallsfølere (18A, 18B) som ved trykkbortfall i det tilhørende sylinderpar reagerer for avgivelse av et trykkbortfallssignal, og at det er anordnet en styreenhet (23) som ved mottagelse av signalet frakopler vedkommende sylinderpar fra trykkmiddelsystemet og øker trykket i de øvrige sylinderpar.

11. Strammeanordning ifølge krav 10, karakterisert ved at det mellom hvert sylinderpars forsyningskrets og et trykkmiddelforråd under høyt trykk er anordnet en normalt lukket ventil (19A, 19B), og det mellom hvert sylinderpars trykkmiddelkrets og et trykkmiddelforråd med lavt trykk er anordnet en normalt åpen ventil (20A, 20B)„ at en normalt lukket avlastningsventil (22A, 22B) med et trykkmiddelutløp er anordnet i hvert sylinderpars forsyningskrets, og at styreenheten (23) ved mottagelse av signalene fra trykkbortfallsfølerne (18A, 18B) påvirker ventilene på en slik måte at avlastningsventilen i den til vedkommende føler tilordnede trykkmiddelkrets åpnes og de andre ventiler lukkes, hvorved lavtrykksventilen lukkes og høytrykksventilen åpnes i trykkmiddelkretsen for det andre sylinderpar.

12. Strammeanordning ifølge krav 11, karakterisert ved at det er anordnet en manuell styreinnret-ning (24) for opphevelse av styreenheten (23).