NO332975B1 - Combined pressure control system and unit for barrier and lubricating fluids for an undersea engine and pump module - Google Patents
Combined pressure control system and unit for barrier and lubricating fluids for an undersea engine and pump moduleInfo
- Publication number
- NO332975B1 NO332975B1 NO20100905A NO20100905A NO332975B1 NO 332975 B1 NO332975 B1 NO 332975B1 NO 20100905 A NO20100905 A NO 20100905A NO 20100905 A NO20100905 A NO 20100905A NO 332975 B1 NO332975 B1 NO 332975B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- pressure
- pump
- regulator
- fluid
- pilot
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 182
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title claims abstract description 51
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims description 15
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 3
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/01—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells specially adapted for obtaining from underwater installations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B47/00—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
- F04B47/06—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps having motor-pump units situated at great depth
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
- F04B49/08—Regulating by delivery pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
- F04B53/18—Lubricating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
- F16J15/406—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid by at least one pump
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
- Control Of Fluid Gearings (AREA)
Abstract
Det er beskrevet et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul som omfatter en smørefluidkrets i strømningskommunikasjon med en hydraulikkfluidtilførsel via en første trykkreduserende regulator (15) og en barrierefluidkrets i strømningskommunikasjon med hydraulikkfluidtilførselen via en andre trykkreduserende regulator (14). Den første trykkreduserende regulatoren (15) er konfigurert til å redusere trykket i tilførselsfluidet som respons på trykket i det pumpede mediet på sugesiden (4) eller på utløpssiden (5) av pumpen, og den andre trykkreduserende regulatoren (14) er konfigurert til å redusere trykket i tilførselsfluidet som respons på utløpstrykket i den første trykkreduserende regulatoren (15). En trykkreguleringsenhet er også beskrevet som er innrettet for innkapsling av komponentene i trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider i en trykksatt beholder.A pressure control system for barrier and lubricating fluids is described for a subsea motor and pump module comprising a lubricating fluid circuit in flow communication with a hydraulic fluid supply via a first pressure reducing regulator (15) and a barrier fluid circuit in flow communication with hydraulic fluid supply 14 via a second pressure regulating supply. The first pressure reducing regulator (15) is configured to reduce the pressure in the supply fluid in response to the pressure in the pumped medium on the suction side (4) or on the outlet side (5) of the pump, and the second pressure reducing regulator (14) is configured to reduce the pressure in the supply fluid in response to the outlet pressure in the first pressure reducing regulator (15). A pressure control unit is also described which is adapted to encapsulate the components of the pressure control system for barrier and lubricating fluids in a pressurized container.
Description
Kombinert trykkreguleringssystem og -enhet for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul Combined barrier and lubrication fluid pressure control system and assembly for a subsea motor and pump module
Oppfinnelsens område Field of the invention
Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt undersjøisk utstyr involvert i transport av hydrokarbonproduksjonsfluider fra et produksjonssted på havbunnen til en vertsfasilitet på havoverflaten eller på land. Mer spesifikt vedrører foreliggende oppfinnelse et system som er konstruert for håndtering av barriere- og smørefluid-trykk i en undersjøisk motor- og pumpemodul. I et annet aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse også en trykkreguleringsenhet for en undersjøisk motor- og pumpemodul. The present invention generally relates to subsea equipment involved in the transport of hydrocarbon production fluids from a production site on the seabed to a host facility on the sea surface or on land. More specifically, the present invention relates to a system designed for handling barrier and lubricating fluid pressure in a submarine engine and pump module. In another aspect, the present invention also relates to a pressure control unit for a submarine engine and pump module.
Bakgrunn og kjent teknikk Background and known technique
Et prosessfluid i undersjøisk hydrokarbonproduksjon er typisk et multifasefluid som omfatter olje og gass og eventuelt faststoffer som blir utvunnet fra et undergrunnsreservoar. En motor-/pumpemodul er innrettet på havbunnen og konfigurert for transport av prosess-fluidet fra reservoaret til en vertsfasilitet på overflaten eller på land. Motor-/pumpemodulen blir ofte utsatt for betydelige trykk-varia-sjoner i det pumpede mediet, i tillegg til betydelige last-endringer under pumpens start- og stoppsekvenser. Det pumpede medie-trykket på sugesiden av pumpen kan være i størrelsesorden flere hundre bar, og krever tilsvarende tiltak i motor-/pumpemodulen for å forhindre at prosessfluid og partiklelstoffer vandrer fra pumpen innvendig og inn i en motorkapsling via lagre og tetninger i motor-/pumpemodulen. A process fluid in subsea hydrocarbon production is typically a multiphase fluid comprising oil and gas and possibly solids that are extracted from an underground reservoir. A motor/pump module is arranged on the seabed and configured to transport the process fluid from the reservoir to a host facility on the surface or on land. The motor/pump module is often exposed to significant pressure variations in the pumped medium, in addition to significant load changes during the pump's start and stop sequences. The pumped media pressure on the suction side of the pump can be in the order of several hundreds of bars, and requires corresponding measures in the motor/pump module to prevent process fluid and particulate matter from migrating from the inside of the pump into a motor casing via bearings and seals in the motor/pump the pump module.
For det formålet å pumpe et multifasefluid i undersjøisk produksjon, blir skruerotorpumper med fordel brukt. Skruerotorpumpen er en type fortrengningspumpe som har to skrueaksler drevet til å rotere med tannhjul i inngrep med hverandre, slik at et bestemt volum av fluid blir fortrengt i aksiell retning av skruene fra en sugeside av pumpen til utløp på trykksiden av pumpen. Skruene er opplagret i lagre i en pumpekapsling, og er drevsammenkoblet til en motor innrettet i en motorkapsling. I tilfellet med en to-rotors skruepumpe med sørger samvirkende registertannhjul på skrueakslene for synkronisering av den roterende bevegelsen. Motorkapslingen innvendig er hydraulisk atskilt fra pumpekapslingen innvendig ved hjelp av et tetningsarrangement der drivakselen er opplagret for å forlenges til forbindelse med pumperotorakselen. Pumpelagrene er atskilt fra pumpemediet ved tetningsarrangementer i begge ender av pumpen. For the purpose of pumping a multiphase fluid in subsea production, screw rotor pumps are advantageously used. The screw rotor pump is a type of positive displacement pump that has two screw shafts driven to rotate with gears meshing with each other, so that a certain volume of fluid is displaced in the axial direction by the screws from a suction side of the pump to an outlet on the pressure side of the pump. The screws are stored in bearings in a pump housing, and are drive connected to a motor arranged in a motor housing. In the case of a two-rotor screw pump with interlocking register gears on the screw shafts ensure synchronization of the rotary motion. The motor casing inside is hydraulically separated from the pump casing inside by means of a sealing arrangement where the drive shaft is supported to be extended to connect with the pump rotor shaft. The pump bearings are separated from the pump medium by sealing arrangements at both ends of the pump.
Hydraulikkfluid i motorkapslingen skal være opprettholdt på et trykk over det interne trykket i pumpen og virke som en barriere som forhindrer inntrenging av prosessfluid og partikler inn i motorkapslingen via tetnings- og lagerarrangementet. Som følge av trykkdifferansen er en lekkasjestrøm av hydraulikkfluid langs drivakselen uunngåelig. Lekkasjeraten er avhengig av fluidegenskaper, trykkdifferanse, vekslende driftsbetingelser for pumpen, og tettheten av tetningen(e). Lekkasjen blir kompensert ved etterfylling av motorkapslingen fra en ekstern tilførsel av hydraulikkfluid. Likedan blir hydraulikkfluid brukt til smøring av pumpelagre og registertannhjul. Trykket i pumpesmørefluidet skal opprettholdes større enn trykket i det pumpede mediet internt i pumpen, for å forhindre inntrenging av prosessfluid og partikler inn i pumpelagre, tetninger og registertannhjul. Lekkasje via pumpetetningene inn i det pumpede mediet blir kompensert ved etterfylling fra en ekstern tilførsel av hydraulikkfluid. Hydraulic fluid in the motor housing must be maintained at a pressure above the internal pressure in the pump and act as a barrier that prevents the ingress of process fluid and particles into the motor housing via the sealing and bearing arrangement. As a result of the pressure difference, a leakage flow of hydraulic fluid along the drive shaft is inevitable. The leakage rate is dependent on fluid properties, pressure differential, varying operating conditions for the pump, and the tightness of the seal(s). The leakage is compensated by topping up the engine casing from an external supply of hydraulic fluid. Likewise, hydraulic fluid is used to lubricate pump bearings and register gears. The pressure in the pump lubricating fluid must be maintained greater than the pressure in the pumped medium internally in the pump, to prevent the ingress of process fluid and particles into pump bearings, seals and register gears. Leakage via the pump seals into the pumped medium is compensated by top-up from an external supply of hydraulic fluid.
Motor og pumpe kan være drivkoblet inne i motorkapslingen eller utenfor motorkapslingen. Eksempelvis kan motor og pumpe ha felles aksel uten separat kobling som forbinder dem driftsmessig. I andre konstruksjoner kan pumpeakselen være koblet til motorakselen inne i motorkapslingen. I andre konstruksjoner igjen er motor og pumpe drevsammenkoblet ved hjelp av en kobling plassert i et koblings-kammer innrettet mellom motorkapsling og pumpe. Imidlertid er det i alle alternativer ønskelig til enhver tid å opprettholde en trykkdifferanse over grensesnittene, dvs. mellom motorkapslingen, det eventuelle koblingskammeret og henholdsvis pumpesmøresystemet og det pumpede mediet. Motor and pump can be drive-coupled inside the motor housing or outside the motor housing. For example, motor and pump can have a common shaft without a separate coupling that connects them operationally. In other designs, the pump shaft may be connected to the motor shaft inside the motor housing. In other constructions, the motor and pump are driven together by means of a coupling placed in a coupling chamber arranged between the motor casing and the pump. However, in all alternatives it is desirable at all times to maintain a pressure difference across the interfaces, i.e. between the motor housing, the possible coupling chamber and respectively the pump lubrication system and the pumped medium.
Vanligvis blir et motorbameref luid og et pumpesmøref luid tilført hver for seg fra en vertsfasilitet, og lekkasjekompensering så vel som trykkregulering blir kontrollert fra vertsfasiliteten, normalt via en navlestreng (umbilical). Etter hvert som undersjøiske hydro-karbonproduks jonssteder i økende grad blir installert og drevet på økende dybder og lengre avstander, vil responstid og krav til styring i smøre- og avkjølingssystemer øke tilsvarende. Følgen er at det blir et økende behov for et barrierefluid- og smøresystem som opererer med forbedrede krav til styring og som gir øket pålitelighet under drift. Typically, a motor bamer fluid and a pump lube fluid are supplied separately from a host facility, and leak compensation as well as pressure regulation is controlled from the host facility, normally via an umbilical. As subsea hydrocarbon production sites are increasingly installed and operated at increasing depths and longer distances, response time and control requirements in lubrication and cooling systems will increase accordingly. The consequence is that there is an increasing need for a barrier fluid and lubrication system that operates with improved requirements for control and that provides increased reliability during operation.
Sammenfatning av oppfinnelsen Summary of the Invention
Foreliggende oppfinnelse sikter derfor på å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul som unngår problemene ved tidligere systemer, og spesielt slike problemer som er knyttet til lange avstander og store havdybder. The present invention therefore aims to provide a pressure regulation system for barrier and lubrication fluids for a submarine engine and pump module which avoids the problems of previous systems, and especially such problems which are linked to long distances and great ocean depths.
Foreliggende oppfinnelse sikter spesielt på å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul der systemet har en innebygd evne til å tilpasse seg trykkendringer i det pumpede mediet. Foreliggende oppfinnelse sikter videre på å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider som har en innebygd evne til å kompensere for tap av hydraulikkfluid som skyldes lekkasje gjennom tetninger og lagre i motor- og pumpemodulen. En ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider der en forhåndsinnstilt trykkdifferanse mellom barrierefluidkrets og smørefluidkrets blir opprettholdt automatisk til enhver tid og balansert mot trykket i det pumpede mediet. The present invention aims in particular to provide a pressure regulation system for barrier and lubricating fluids for a submarine engine and pump module where the system has a built-in ability to adapt to pressure changes in the pumped medium. The present invention further aims to provide a pressure regulation system for barrier and lubricating fluids which has a built-in ability to compensate for loss of hydraulic fluid due to leakage through seals and bearings in the motor and pump module. A further purpose of the present invention is to provide a pressure regulation system for barrier and lubricating fluids where a preset pressure difference between barrier fluid circuit and lubricating fluid circuit is maintained automatically at all times and balanced against the pressure in the pumped medium.
Trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider i henhold til foreliggende oppfinnelse kan med fordel bli anvendt på en under-sjøisk motor- og pumpemodul som omfatter en pumpemotor plassert i en motorkapsling, en pumpe plassert i en pumpekapsling som har et pumpeinnløp på en sugeside og et pumpeutløp på en utløpsside av pumpen, og en pumperotor-sammenstilling innrettet mellom disse og opplagret i lagre i pumpekapslmgen. Pumperotor-sammenstillingen er drevsammenkoblet til motoren ved en drivaksel som rekker fra motoren til pumpekapslingen via et tetnings- og lagerarrangement og er konfigurert til å forflytte et fluidmedium fra pumpeinnløpet for utløp via pumpeutløpet. The pressure regulation system for barrier and lubricating fluids according to the present invention can advantageously be used on a subsea motor and pump module which comprises a pump motor placed in a motor casing, a pump placed in a pump casing which has a pump inlet on a suction side and a pump outlet on an outlet side of the pump, and a pump rotor assembly arranged between these and stored in bearings in the pump casing. The pump rotor assembly is drive-coupled to the motor by a drive shaft extending from the motor to the pump casing via a seal and bearing arrangement and is configured to move a fluid medium from the pump inlet for discharge via the pump outlet.
Kort sagt er målet med foreliggende oppfinnelse oppnådd i et trykkreguleringssystem for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul som tjener til å fortrenge et pumpet medium fra en pumpesugeside til en pumpeutløpsside, idet trykkreguleringssystemet omfatter: • en smørefluidkrets i strømningskommunikasjon med en hydraulikkfluidtilførsel via en første trykkreduserende regulator • en barrierefluidkrets i strømningskommunikasjon med hydraulikkfluid tilførselen via en andre trykkreduserende regulator, idet • den første trykkreduserende regulatoren er konfigurert til å redusere trykket i tilførselsfluidet som respons på trykket i det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen, og • den andre trykkreduserende regulatoren er konfigurert til å redusere trykket i tilførselsfluidet som respons på utløpstrykket i den første trykkreduserende regulatoren. In short, the aim of the present invention is achieved in a pressure regulation system for barrier and lubricating fluids for a subsea engine and pump module which serves to displace a pumped medium from a pump suction side to a pump outlet side, the pressure regulation system comprising: • a lubricating fluid circuit in flow communication with a hydraulic fluid supply via a first pressure-reducing regulator • a barrier fluid circuit in flow communication with the hydraulic fluid supply via a second pressure-reducing regulator, in that • the first pressure-reducing regulator is configured to reduce the pressure in the supply fluid in response to the pressure in the pumped medium on the suction side or on the discharge side of the pump, and • the second pressure reducing regulator is configured to reduce the pressure in the supply fluid in response to the outlet pressure in the first pressure reducing regulator.
Et system i henhold til oppfinnelsen sørger for øyeblikkelig respons på enhver endring i trykket i det pumpede mediet, så vel som en enkel og robust løsning som kontinuerlig opprettholder en forhånds-fastsatt trykkdifferanse mellom barriere- og smørefluidkretsene og som til enhver tid holder kretstrykket i balanse med trykket i det pumpede mediet. A system according to the invention provides an immediate response to any change in the pressure of the pumped medium, as well as a simple and robust solution that continuously maintains a predetermined pressure difference between the barrier and lubrication fluid circuits and that keeps the circuit pressure in balance at all times with the pressure in the pumped medium.
Fortrinnsvis er hver av første og andre trykkreduserende regulator av typen pilottrykkladet (dome loading) regulator med justerbar forspenning, innstilt til å levere et utløpstrykk som overstiger pilotladetrykket (dome loading pressure) innenfor et område på 2-10 bar. Utløpstrykket fra disse regulatorene kan typisk bli innstilt til å overstige pilotladetrykk med om lag 5 bar. Preferably, each of the first and second pressure-reducing regulators is of the dome loading regulator type with adjustable bias, set to deliver an outlet pressure that exceeds the dome loading pressure within a range of 2-10 bar. The outlet pressure from these regulators can typically be set to exceed the pilot charge pressure by about 5 bar.
Trykket i det pumpede mediet blir fortrinnsvis påtrykt pilotkammeret (the dome) til den første trykkreduserende regulatoren via en membran, eller via en trykkutligner innrettet til å separere fluidene i en pilotkrets som forbinder første trykkreduserende regulator med det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen. The pressure in the pumped medium is preferably applied to the pilot chamber (the dome) of the first pressure-reducing regulator via a membrane, or via a pressure equalizer designed to separate the fluids in a pilot circuit that connects the first pressure-reducing regulator to the pumped medium on the suction side or on the discharge side of the pump .
Utførelsen sørger for øyeblikkelig respons på trykkvariasjoner i det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen, mens en unngår inntrenging av prosessfluider, sjøvann og partikler inn i pumpesmørekretsen. The design ensures an immediate response to pressure variations in the pumped medium on the suction side or on the discharge side of the pump, while avoiding the ingress of process fluids, seawater and particles into the pump lubrication circuit.
Valgfritt kan trykket i det pumpede mediet også bli påtrykt via en pilotkrets til pilotkammeret av en tredje trykkreduserende regulator innrettet i hydraulikkfluidtilførselen oppstrøms for den første og andre trykkreduserende regulator. Denne valgfri tredje trykkreduserende regulator kan være innstilt til å levere et utgangstrykk som overskrider dens pilotladetrykk i størrelsesorden 20-50 bar. Utløps-trykket av denne regulatoren kan typisk innstilles til å overskride pilotladetrykket med om lag 30 bar. Optionally, the pressure in the pumped medium can also be applied via a pilot circuit to the pilot chamber by a third pressure-reducing regulator arranged in the hydraulic fluid supply upstream of the first and second pressure-reducing regulator. This optional third pressure reducing regulator can be set to deliver an output pressure that exceeds its pilot charge pressure by the order of 20-50 bar. The outlet pressure of this regulator can typically be set to exceed the pilot charge pressure by about 30 bar.
Denne utførelsen forbedrer påliteligheten og brukslevetiden for den første og andre trykkreduserende regulatoren ved å redusere belast-ningen fra trykket i tilførselsfluidet som kan gå opp til en størrelse på for eksempel om lag 500 bar. Den valgfri trykkreduserende regulatoren utgjør en trinnvis reduksjon fra trykket i tilførselsfluid til et trykknivå som overstiger trykket i det pumpede mediet tilstrekkelig at det oppnås en adekvat respons på endringer i mediumtrykk. This embodiment improves the reliability and service life of the first and second pressure-reducing regulator by reducing the load from the pressure in the supply fluid which can go up to a size of, for example, about 500 bar. The optional pressure-reducing regulator constitutes a stepwise reduction from the pressure in the supply fluid to a pressure level that exceeds the pressure in the pumped medium sufficiently that an adequate response to changes in medium pressure is achieved.
For å unngå driftsavbrudd som følge av topper med overtrykk eller at trykk bygger seg opp i kretsene, vil imidlertid både barrierefluidkretsen og smørefluidkretsen være innrettet til å kommunisere med strømningen av pumpet medium ved pumpeinnløpet eller utløpet via egne trykkstyrte trykkavlastningsregulatorer som fører mn i pilotkretsen. Disse trykkavlastningsregulatorene kan være realisert i form av pilotladede mottrykkregulatorer (dome-loaded back pressure regulators) som normalt tjener til å redusere og lufte trykket i barriere- og smørefluidkretsene, typisk under oppstart av systemet. En sekundær funksjon for de trykkstyrte trykkavlastningsregulatorene er å virke som sikkerhetsventiler. However, in order to avoid service interruptions as a result of peaks with excess pressure or pressure building up in the circuits, both the barrier fluid circuit and the lubricating fluid circuit will be designed to communicate with the flow of pumped medium at the pump inlet or outlet via their own pressure-controlled pressure relief regulators that lead mn in the pilot circuit. These pressure relief regulators can be realized in the form of pilot-loaded back pressure regulators (dome-loaded back pressure regulators) which normally serve to reduce and vent the pressure in the barrier and lubrication fluid circuits, typically during start-up of the system. A secondary function of the pressure controlled pressure relief regulators is to act as safety valves.
Mer spesifikt kan trykkavlastningsregulatoren i smørefluidkretsen være en pilotladet mottrykkregulator som reagerer på trykket i det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen. Trykkavlastningsregulatoren i barrierefluidkretsen kan være en pilotladet mottrykkregulator som reagerer på utløpstrykket i den første trykkreduserende regulatoren. Hver av mottrykkregulatorene blir innstilt til å åpne for tømming av hydraulikkfluid inn i pilotkretsen hvis trykket i smørefluidkretsen, henholdsvis i barrierefluidkretsen overskrider pilotladetrykket for vedkommende regulator med et forhåndsinnstilt trykk som er høyere enn utløpstrykket i den første og den andre trykkreduserende regulatoren. Utløpstrykket i disse regulatorene kan typisk være innstilt til å overskride pilotladetrykket med om lag 8 bar. Som angitt ovenfor kan trykkavlastningsregulatorene også betraktes som ultimate sikkerhetsavlastnings-ventiler for kretsene. More specifically, the pressure relief regulator in the lubricating fluid circuit can be a pilot-charged back pressure regulator which responds to the pressure in the pumped medium on the suction side or on the discharge side of the pump. The pressure relief regulator in the barrier fluid circuit may be a pilot charged back pressure regulator which responds to the outlet pressure in the first pressure reducing regulator. Each of the back pressure regulators is set to open for emptying of hydraulic fluid into the pilot circuit if the pressure in the lubricating fluid circuit, respectively in the barrier fluid circuit exceeds the pilot charge pressure for the relevant regulator with a preset pressure that is higher than the outlet pressure in the first and second pressure reducing regulator. The outlet pressure in these regulators can typically be set to exceed the pilot charge pressure by around 8 bar. As stated above, the pressure relief regulators can also be considered the ultimate safety relief valves for the circuits.
De trykkreduserende regulatorene, så vel som mottrykkregulatorene kan hver være tilknyttet et motordrev som tjener til å innstille forspenningen og derved trykknivået i vedkommende regulator. Utførelsen tillater fjernstyring og innstilling av strømninger og trykk fra en overflatefasilitet. The pressure-reducing regulators, as well as the counter-pressure regulators, can each be associated with a motor drive which serves to set the bias and thereby the pressure level in the relevant regulator. The design allows remote control and adjustment of flows and pressures from a surface facility.
I henhold til et annet aspekt foreliggende oppfinnelse en trykkreguleringsenhet som omfatter: • en trykkbeholder innrettet til å være eksponert for omgivende sjøvann, der trykkbeholderen innkapsler et volum av hydraulikkfluid og er hydraulisk tilkoblebar til en smørefluidkrets i en According to another aspect of the present invention, a pressure control unit comprising: • a pressure vessel designed to be exposed to surrounding seawater, where the pressure vessel encapsulates a volume of hydraulic fluid and is hydraulically connectable to a lubricating fluid circuit in a
undersjøisk motor- og pumpemodul; subsea motor and pump module;
• en første trykkreduserende regulator innrettet i trykkbeholderen og konfigurert til å regulere en fluidstrømning fra en ekstern • a first pressure-reducing regulator arranged in the pressure vessel and configured to regulate a fluid flow from an external
hydraulikkfluidtilførsel inn i det indre av trykkbeholderen; hydraulic fluid supply into the interior of the pressure vessel;
• en andre trykkreduserende regulator innrettet i trykkbeholderen, og konfigurert til å regulere en fluidstrømning mellom den eksterne hydraulikkfluidtilførselen og en barrierefluidkrets i den • a second pressure reducing regulator arranged in the pressure vessel, and configured to regulate a fluid flow between the external hydraulic fluid supply and a barrier fluid circuit in it
undersjøiske motor- og pumpemodulen, the subsea engine and pump module,
• idet utløpsstrømningen fra den første trykkreduserende regulatoren styrer det interne trykket i trykkbeholderen, og utløpsstrømningen • as the outlet flow from the first pressure-reducing regulator controls the internal pressure in the pressure vessel, and the outlet flow
fra den andre trykkreduserende regulatoren som reagerer på det interne trykket i trykkbeholderen. from the second pressure reducing regulator which responds to the internal pressure in the pressure vessel.
Den første trykkreduserende regulatoren er fortrinnsvis konfigurert til å regulere det interne trykket i trykkbeholderen ved å redusere trykket i tilført hydraulikkfluid som respons på trykket i det pumpede mediet på en sugeside eller på en utløpsside av pumpen, der dette blir kommunisert til den første trykkreduserende regulatoren via en pilotlinje som fører inn i trykkbeholderen. The first pressure reducing regulator is preferably configured to regulate the internal pressure in the pressure vessel by reducing the pressure in supplied hydraulic fluid in response to the pressure in the pumped medium on a suction side or on a discharge side of the pump, where this is communicated to the first pressure reducing regulator via a pilot line leading into the pressure vessel.
Trykkbeholderen kan i tillegg omfatte: The pressure vessel can also include:
• en strømningslinjeforbindelse som sørger for hydraulikkfluid-strømning fra en hydraulikkfluidtilførsel på overflaten (offshore • a flow line connection that ensures hydraulic fluid flow from a hydraulic fluid supply on the surface (offshore
eller landbasert), or land-based),
• en strømningslinjeforbindelse via trykket i pumpet medium blir kommunisert fra sugesiden eller fra utløpssiden av pumpen til den • a flow line connection via the pressure in the pumped medium is communicated from the suction side or from the discharge side of the pump to the
første trykkreduserende regulatoren, first pressure reducing regulator,
• en strømningslinjeforbindelse for tilførsel av barrierefluid til motoren fra den andre trykkreduserende regulatoren, • en strømningslinjeforbindelse for tilførsel av smørefluid til pumpen fra trykkbeholderens indre, og en • a flow line connection for supplying barrier fluid to the engine from the second pressure reducing regulator, • a flow line connection for supplying lubricating fluid to the pump from the inside of the pressure vessel, and a
strømningslinjeforbindelse fra hvor hydraulikkfluid kan tømmes inn i det pumpede mediet på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen. flow line connection from where hydraulic fluid can be discharged into the pumped medium on the suction side or on the discharge side of the pump.
Uten å være begrenset til noen spesifikk type eller modell av motor-og pumpemodul kan barrierefluidsystemet og smøresystemet og trykkreguleringsenheten i henhold til foreliggende oppfinnelse med fordel bli brukt for en pumpe som er utstyrt med en to-skruerotor, og smørekretsen er innrettet for tilførsel av olje til pumpelagre, samt til registertannhjul som er installert i pumpen for å synkronisere rotasjonen av rotorene. Without being limited to any specific type or model of motor and pump module, the barrier fluid system and the lubrication system and the pressure control unit according to the present invention can be advantageously used for a pump equipped with a two-screw rotor, and the lubrication circuit is arranged for the supply of oil to pump bearings, as well as to register gears installed in the pump to synchronize the rotation of the rotors.
Kort beskrivelse av tegningsfigurene Brief description of the drawing figures
I det følgende vil foretrukne utførelser av oppfinnelsen bli beskrevet nærmere med henvisning til de vedlagte skjematiske tegningsfigurene, der: Figur 1 er et diagram av trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider for en undersjøisk motor- og pumpemodul, og Figur 2 er en skjematisk tegning av en trykkreguleringsenhet for en undersjøisk motor- og pumpemodul. In the following, preferred embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the attached schematic drawings, where: Figure 1 is a diagram of the pressure regulation system for barrier and lubricating fluids for a submarine engine and pump module, and Figure 2 is a schematic drawing of a pressure control unit for a subsea engine and pump module.
Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser Detailed description of preferred designs
På tegningsfiguren på figur 1 henviser referansenummer 1 til en undersjøisk motor- og pumpemodul som omfatter en motor som er innkapslet i et trykksatt, vanntett hus eller motorkapsling 2, så vel som en pumperotorsammenstilling innkapslet i en pumpekapsling 3. Motoren som driver pumpen er typisk en elektrisk motor, selv om andre drivenheter slik som hydrauliske motorer eller turbiner alternativt kan bli brukt. In the drawing of Figure 1, reference numeral 1 refers to a subsea motor and pump module comprising a motor enclosed in a pressurized, watertight housing or motor housing 2, as well as a pump rotor assembly enclosed in a pump housing 3. The motor driving the pump is typically a electric motor, although other drive units such as hydraulic motors or turbines may alternatively be used.
Pumperotoren er konfigurert for å fortrenge et pumpet medium, typisk et multifase-produksjonsfluid fra et reservoar under havbunnen, som entrer pumpen via et pumpeinnløp 4 for å komme ut via et pumpeutløp 5, som illustrert med en pil F. Pumperotoren er drevsammenkoblet til motoren, og pumpens indre er hydraulisk separert fra den trykksatte (typisk oljefylte) motorkapslingen ved hjelp av et tetningsarrangement 6 som tetter mot utsiden av en roterende aksel (angitt med henvisningsnummer 7) som forbinder pumperotoren med motoren. Pumpelagrene er atskilt fra pumpemediet ved tetningsarrangementer 8 og 9 i begge ender av pumpen. Pumperotoren er opplagret i lagerinnret-ninger (ikke vist) i pumpekapslingen 3. The pump rotor is configured to displace a pumped medium, typically a multiphase production fluid from a subsea reservoir, which enters the pump via a pump inlet 4 to exit via a pump outlet 5, as illustrated by an arrow F. The pump rotor is drive coupled to the motor, and the interior of the pump is hydraulically separated from the pressurized (typically oil-filled) motor casing by means of a sealing arrangement 6 which seals against the outside of a rotating shaft (indicated by reference number 7) which connects the pump rotor to the motor. The pump bearings are separated from the pump medium by sealing arrangements 8 and 9 at both ends of the pump. The pump rotor is stored in storage devices (not shown) in the pump casing 3.
Siden oppfinnelsen ikke er begrenset til noen spesifikk type eller Since the invention is not limited to any specific type or
modell av motor- og pumpesammenstilling, men faktisk kan anvendes på ulike motor- og pumpekonfigurasjoner som er involvert i transport av hydrokarbonproduksjonsfluid og operert av en fagperson, trenger ikke det innvendige i motor- og pumpemodul 1 å bli beskrevet i detalj. model of motor and pump assembly, but actually applicable to various motor and pump configurations involved in the transportation of hydrocarbon production fluid and operated by a person skilled in the art, the internals of motor and pump module 1 need not be described in detail.
Hydraulikkfluid blir tilført til motor- og pumpemodulen 1 via linjer 10, 11, 12 fra en hydraulikkfluidtilførsel (indikert med henvisningsnummer 13), som kan være plassert på overflaten på en over-flateplattform, eller for eksempel på en landbasert vertsfasilitet. Alle andre komponenter i trykkreguleringssystemet for barriere- og smørefluider kan med fordel bli installert undersjøisk. Hydraulic fluid is supplied to the motor and pump module 1 via lines 10, 11, 12 from a hydraulic fluid supply (indicated by reference number 13), which may be located on the surface of a surface platform, or for example on a land-based host facility. All other components in the pressure regulation system for barrier and lubricating fluids can advantageously be installed underwater.
En trykkakkumulator kan være innrettet i fluidlinjen 10 for å levere hydraulikkfluid med et driftstrykk som for eksempel kan være i størrelsesorden om lag 500 bar. Hydraulikkfluid blir tilført via trykkreduserende regulatorer 14 og 15 og utløpsstrømningen fra disse blir automatisk justert i samsvar med en endring i fluidtrykk i barrierefluid- og smøresystemet. Trykkendringene forårsakes av varierende trykk i det pumpede mediet og av lekkasje av hydraulikkfluid gjennom tetningsarrangementene som illustrert ved piler L på figur 1. A pressure accumulator can be arranged in the fluid line 10 to supply hydraulic fluid with an operating pressure which can, for example, be in the order of about 500 bar. Hydraulic fluid is supplied via pressure reducing regulators 14 and 15 and the outlet flow from these is automatically adjusted in accordance with a change in fluid pressure in the barrier fluid and lubrication system. The pressure changes are caused by varying pressure in the pumped medium and by leakage of hydraulic fluid through the sealing arrangements as illustrated by arrows L in figure 1.
Regulatorene 14 og 15, så vel som enhver trykkreduserende regulator som er gjennomgått nedenfor, kan være hvilken som helst tilgjengelig type av pilotladet trykkregulator som er konstruert for bruk på full havdybde, og som arbeider på vedkommende systemtrykk. Regulatorene er i tillegg utstyrt med en innstillbar fjærforspenning som gjør at en kan variere innstillingspunkt for en regulator utover pilotladetrykket. Regulatorene kan med fordel være utstyrt med en elektrisk (eller hydraulisk) motordrift (ikke vist) for fjerninnstilling av innstillingspunktet for regulatoren. Regulators 14 and 15, as well as any pressure reducing regulator reviewed below, may be any available type of pilot-charged pressure regulator designed for use at full sea depth and operating at the appropriate system pressure. The regulators are also equipped with an adjustable spring bias, which means that the setting point for a regulator can be varied beyond the pilot charge pressure. The regulators can advantageously be equipped with an electric (or hydraulic) motor drive (not shown) for remote setting of the set point for the regulator.
Nærmere forklart tjener regulatoren 14 til å etterfylle og trykksette en motorbarrierefluidkrets som virker som en barriere i grensesnittet mellom motorkapsling 2 og pumpekapsling 3, og som typisk også sørger for smøre- og kjølefluid for motoren. På figur 1 forbinder linje 11 barrierefluidkretsen med hydraulikkfluid-tilførselen via regulatoren 14. Linje 16 åpner for hydraulikkfluid fra regulator 14 inn i det indre av motorkapslingen. Barrierefluidkretsen kan være indirekte tilkoblingsbar for strømningskommunik-asjon med pumpeinnløpet 4 via linjene 17 og 18 som tjener til å tømme hydraulikkfluid fra motorbarrierefluidkretsen via en trykkavlastningsregulatorventil 19, i tilfelle fluidtrykket stiger til en for høyt nivå. Fluidtrykket i linjene 16 og 17 av motorbarrierefluidkretsen blir styrt av utløpstrykket fra regulatoren 14, som reagerer på fluidtrykket i en linje 20 som er påtrykt pilotkammeret i den trykkreduserende regulatoren 14. Den trykkreduserende regulatoren 14 er innrettet til å åpne når trykket nedstrøms i barrierefluidkretsen faller lavere enn trykket i linje 20, som er smørefluidtrykket slik det vil fremgå nedenfor, med en forhåndsinnstilt størrelse. Explained in more detail, the regulator 14 serves to refill and pressurize a motor barrier fluid circuit which acts as a barrier at the interface between motor housing 2 and pump housing 3, and which typically also provides lubrication and cooling fluid for the motor. In Figure 1, line 11 connects the barrier fluid circuit with the hydraulic fluid supply via the regulator 14. Line 16 opens for hydraulic fluid from the regulator 14 into the interior of the engine casing. The barrier fluid circuit may be indirectly connectable for flow communication with the pump inlet 4 via lines 17 and 18 which serve to drain hydraulic fluid from the motor barrier fluid circuit via a pressure relief regulator valve 19, in the event the fluid pressure rises to too high a level. The fluid pressure in lines 16 and 17 of the engine barrier fluid circuit is controlled by the outlet pressure from the regulator 14, which responds to the fluid pressure in a line 20 which is pressurized to the pilot chamber of the pressure reducing regulator 14. The pressure reducing regulator 14 is arranged to open when the pressure downstream in the barrier fluid circuit drops below than the pressure in line 20, which is the lubricating fluid pressure as will appear below, with a preset value.
På samme måte tjener regulatoren 15 til å etterfylle og trykksette en pumpesmørefluidkrets som fremskaffer smørefluid til pumpens rotorlagre og eventuelt til registertannhjul som sørger for rotor-synkronisering i en rotorpumpe med to-rotors skruepumpe. Linje 12 forbinder smørefluidkretsen med hydraulikkfluidtilførselen via regulatoren 15. Linjene 22 og 23 åpner for hydraulikkfluid fra regulator 15 inn i pumpekapslingen. Smørefluidkretsen er indirekte tilkoblingsbar for strømningskommunikasjon med pumpeinnløpet via linjene 24 og 25 som tjener til å tømme hydraulikkfluid fra motor-barrieref luidkretsen via en trykkavlastningsregulatorventil 26, i tilfelle fluidtrykket stiger til en for høyt nivå. Fluidtrykket i linjene 20, 22, 23 og 24 av smørefluidkretsen blir styrt av utløps-trykket fra regulatoren 15, som reagerer på fluidtrykket i en linje 27 som er påtrykt pilotkammeret i den trykkreduserende regulatoren 15. Den trykkreduserende regulatoren 15 er innrettet til å åpne når trykket nedstrøms i smørefluidkretsen faller lavere enn trykket i linje 27 med en forhåndsinnstilt størrelse. In the same way, the regulator 15 serves to refill and pressurize a pump lubricating fluid circuit which provides lubricating fluid to the pump's rotor bearings and possibly to register gears which ensure rotor synchronization in a rotor pump with a two-rotor screw pump. Line 12 connects the lubricating fluid circuit with the hydraulic fluid supply via regulator 15. Lines 22 and 23 open for hydraulic fluid from regulator 15 into the pump housing. The lubricating fluid circuit is indirectly connectable for flow communication with the pump inlet via lines 24 and 25 which serve to drain hydraulic fluid from the motor-barrier fluid circuit via a pressure relief regulator valve 26, in the event the fluid pressure rises to an excessively high level. The fluid pressure in lines 20, 22, 23 and 24 of the lubricating fluid circuit is controlled by the outlet pressure from the regulator 15, which responds to the fluid pressure in a line 27 which is applied to the pilot chamber of the pressure reducing regulator 15. The pressure reducing regulator 15 is arranged to open when the pressure downstream in the lubricating fluid circuit drops below the pressure in line 27 by a preset amount.
Nærmere forklart utgjør pilotladetrykket som blir påtrykt regulator 15 via linje 27 trykket av det pumpede mediet, som blir kommunisert fra sugesiden av pumpen til regulatoren 15 via en pilotlinje 28. En skillemembran 29 er fortrinnsvis innbefattet i pilotlinjen for å bevirke isolasjon av det pumpede mediet fra et hydraulikkfluid som er inkludert i en pilotkrets som omfatter linjene 27, 30 og 31. I denne forbindelsen presiseres det at trykket i det pumpede mediet kommunisert til systemet kan være trykket i det pumpede mediet, enten på sugesiden eller på utløpssiden av pumpen. Valg av side blir bestemt av strømningsretningen gjennom pumpen og plasseringen av motor-/pumpetetninger. Explained in more detail, the pilot charge pressure which is applied to the regulator 15 via line 27 constitutes the pressure of the pumped medium, which is communicated from the suction side of the pump to the regulator 15 via a pilot line 28. A separation membrane 29 is preferably included in the pilot line to effect isolation of the pumped medium from a hydraulic fluid that is included in a pilot circuit comprising lines 27, 30 and 31. In this connection, it is specified that the pressure in the pumped medium communicated to the system can be the pressure in the pumped medium, either on the suction side or on the discharge side of the pump. The choice of side is determined by the direction of flow through the pump and the location of motor/pump seals.
Som resultat blir fluidtrykket i barrierefluidkretsen på denne måten balansert i forhold til trykket i smørefluidkretsen, og en konstant trykkdifferanse mellom de to kretsene blir opprettholdt under aktuelle trykk i smørefluidkretsen. Trykkdifferansen blir bestemt av forspenningen fra den trykkreduserende regulatoren 14, og denne forspenningen kan være justerbar. En trykkdifferanse på typisk om lag 5 bar (72,5 psi) kan i de fleste tilfeller regnes som passende. As a result, the fluid pressure in the barrier fluid circuit is balanced in this way in relation to the pressure in the lubricating fluid circuit, and a constant pressure difference between the two circuits is maintained under current pressures in the lubricating fluid circuit. The pressure difference is determined by the bias from the pressure-reducing regulator 14, and this bias can be adjustable. A pressure difference of typically around 5 bar (72.5 psi) can be considered suitable in most cases.
I tillegg blir fluidtrykket i barriere- og smørefluidkretsene sammen balansert i forhold til trykket i det pumpede mediet. Trykknivået blir innstilt av mediumtrykk i pumpeinnløpet som adderes til den forhåndsinnstilte forspenningen fra den andre trykkreduserende regulatoren 15 og påtrykt fluidet i smørefluidkretsen. Trykkdifferansen mellom det pumpede mediet og kretstrykket blir bestemt av forspenningen fra regulatoren 15, og denne forspenningen kan være justerbar. En trykkdifferanse på typisk om lag 5 bar (72,5 psi) kan i de fleste tilfeller regnes som passende. In addition, the fluid pressure in the barrier and lubricating fluid circuits is balanced in relation to the pressure in the pumped medium. The pressure level is set by medium pressure in the pump inlet which is added to the preset bias from the second pressure reducing regulator 15 and applied to the fluid in the lubricating fluid circuit. The pressure difference between the pumped medium and the circuit pressure is determined by the bias from the regulator 15, and this bias can be adjustable. A pressure difference of typically around 5 bar (72.5 psi) can be considered suitable in most cases.
Når det gjelder sekvensen av trykkregulering som blir utført av regulatorene 14 og 15 innrettet i serie, kan regulator 15 bli betraktet som en første trykkreduserende regulator og regulator 14 kan bli betraktet som en andre trykkreduserende regulator. Regarding the sequence of pressure regulation which is carried out by the regulators 14 and 15 arranged in series, regulator 15 can be considered as a first pressure reducing regulator and regulator 14 can be considered as a second pressure reducing regulator.
For å håndtere et trykk i enhver av barriere- og smørefluidkretsene som øker til et for høyt nivå, kan hydraulikkfluid bli tømt ut fra kretsene og inn i pilotlinjen 28 via trykkavlastnings-regulatorventilene 19 og 26. Trykkavlastnings-regulatorventilene kan med fordel utføres i form av pilotladede mottrykksregulatorer. Regulatoren 19 reagerer på trykket i smørefluidkretsen i linje 20 som blir kommunisert til pilotkammeret i regulatoren 19, som er innstilt til å åpne når trykket oppstrøms i barrierefluidkretsen 17 overstiger smørefluidtrykket i linje 20 med en forhåndsinnstilt størrelse. Tilsvarende reagerer regulatoren 26 på trykket i det pumpede mediet, som blir kommunisert til pilotkammeret i regulatoren 26 via linje 31, og regulator 26 er innstilt til å åpne når trykket oppstrøms i smørefluidkretsen 24 overstiger trykket i det pumpede mediet med en forhåndsinnstilt størrelse. I begge tilfeller kan regulatorene være innstilt til å åpne ved en trykkdifferanse på om lag 8 bar. To handle a pressure in any of the barrier and lubricating fluid circuits that increases to too high a level, hydraulic fluid can be drained out of the circuits and into the pilot line 28 via the pressure relief regulator valves 19 and 26. The pressure relief regulator valves can advantageously be made in the form of pilot charged back pressure regulators. The regulator 19 responds to the pressure in the lubricating fluid circuit in line 20 which is communicated to the pilot chamber in the regulator 19, which is set to open when the pressure upstream in the barrier fluid circuit 17 exceeds the lubricating fluid pressure in line 20 by a preset amount. Correspondingly, the regulator 26 reacts to the pressure in the pumped medium, which is communicated to the pilot chamber in the regulator 26 via line 31, and the regulator 26 is set to open when the pressure upstream in the lubricating fluid circuit 24 exceeds the pressure in the pumped medium by a preset amount. In both cases, the regulators can be set to open at a pressure difference of around 8 bar.
Likedan, for å håndtereen plutselig kritisk situasjon, slik som for eksempel deteksjon av hydrokarbon utenfor pumpen, er fortrinnsvis en isolasjonsventil 32 innrettet til å avstenge kommunikasjon av trykk mellom det pumpede mediet og barriere- og smørefluidkretsene. Likewise, to handle a sudden critical situation, such as, for example, detection of hydrocarbon outside the pump, an isolation valve 32 is preferably arranged to shut off communication of pressure between the pumped medium and the barrier and lubrication fluid circuits.
For å unngå gassansamling i pilotlinjen 28 eller i kapslingen av membranen 29, noe som kunne forårsake feilmålinger av det aktuelle trykket i det pumpede mediet på grunn av kompresjon eller hydrat-dannelse, kan en rørsløyfe 33 være inkludert i pilotlinjen for å sørge for oppfanging av en gassfasedel av et multifase-produksjonsfluid. To avoid gas accumulation in the pilot line 28 or in the enclosure of the diaphragm 29, which could cause incorrect measurements of the actual pressure in the pumped medium due to compression or hydrate formation, a pipe loop 33 may be included in the pilot line to provide for the capture of a gas phase portion of a multiphase production fluid.
For også å unngå dannelse av hydrater og dermed fast fase (solidfication) av gass- og flytende komponenter i et multifase-produksjonsfluid i pilotlinjen 28, kan pilotlinjen, så vel som fluidtømmelinjene 18 og 25 være tilknyttet en varmekilde (heating trace) 34 som tjener til å opprettholde fluidtemperatur i disse linjene høyere enn hydrattemperaturen for fluidkomponentene. In order to also avoid the formation of hydrates and thus solidification of gas and liquid components in a multiphase production fluid in the pilot line 28, the pilot line, as well as the fluid discharge lines 18 and 25, can be connected to a heat source (heating trace) 34 which serves to maintain fluid temperature in these lines higher than the hydrate temperature of the fluid components.
En pilotladet trykkreduserende regulator 35 kan valgfritt være innrettet i hydraulikkfluidtilførselen 10 oppstrøms for den første og andre trykkreduserende regulatoren 14 og 15. Regulator 35 reagerer på trykket i det pumpede mediet, som blir kommunisert til pilotkammeret i regulatoren 35 via pilotkretslinjen 30. Regulator 35 reduserer trykket nedstrøms i hydraulikkfluid-tilførselslinjene 11 og 12, og inkluderer en justerbar fjærforspenning som kan forhånds-innstille regulatoren 35 til å levere et utløpstrykk som overstiger dens kuppelladetrykk med i størrelsesorden 20-50 bar, fortrinnsvis som overskrider pilotladetrykket med om lag 30 bar. A pilot-loaded pressure-reducing regulator 35 can optionally be arranged in the hydraulic fluid supply 10 upstream of the first and second pressure-reducing regulators 14 and 15. Regulator 35 responds to the pressure in the pumped medium, which is communicated to the pilot chamber in the regulator 35 via the pilot circuit line 30. Regulator 35 reduces the pressure downstream in the hydraulic fluid supply lines 11 and 12, and includes an adjustable spring bias which can pre-set the regulator 35 to deliver an outlet pressure in excess of its dome charge pressure by in the order of 20-50 bar, preferably in excess of the pilot charge pressure by about 30 bar.
For å fullføre beskrivelsen av sammenstillingen på figur 1 skal det også nevnes at en ekstern kjøler 21 kan være innbefattet i motorbarrierefluidkretsen. To complete the description of the assembly in Figure 1, it should also be mentioned that an external cooler 21 can be included in the engine barrier fluid circuit.
Med henvisning til figur 2 vil det nå bli beskrevet en trykkreguleringsenhet for den undersjøiske motor- og pumpemodulen 1. På figur 2 er systemkomponenter som allerede er gjennomgått med henvisning til figur 1 anvist med de samme henvisningsnumre som er brukt på figur 1. Siden virkemåte og samvirke mellom systemkomponentene også er de samme som tidligere gjennomgått, trenger disse ingen videre for-klaring med henvisning til figur 2. With reference to Figure 2, a pressure control unit for the subsea engine and pump module 1 will now be described. In Figure 2, system components which have already been reviewed with reference to Figure 1 are designated with the same reference numbers as used in Figure 1. Since the mode of operation and cooperation between the system components are also the same as previously reviewed, these need no further explanation with reference to Figure 2.
I utførelsen på figur 2 er imidlertid de trykkregulerende komponentene og tilknyttede fluidkretser plassert i hydraulikkfluid inne i en trykkbeholder 36. Trykkbeholderen 36 er konfigurert til å bli plassert undersjøisk og kan være innrettet til å stå på havbunnen eller innrettet til å være koblet til eller integrert med motor- og pumpemodulen. In the embodiment of Figure 2, however, the pressure regulating components and associated fluid circuits are placed in hydraulic fluid inside a pressure vessel 36. The pressure vessel 36 is configured to be placed underwater and may be arranged to stand on the seabed or arranged to be connected to or integrated with the motor and pump module.
Trykket i trykkbeholderen 36 blir styrt av den trykkreduserende regulatoren 15 som sørger for strømningskommunikasjon mellom en ekstern hydraulikkfluidtilførsel 10 og det indre av trykkbeholderen 36. Volumet av hydraulikkfluid i trykkbeholder 36 står i strømnings-kommunikasjon med pumpetetninger og lagre via fluidlinjer 22 eller The pressure in the pressure vessel 36 is controlled by the pressure reducing regulator 15 which ensures flow communication between an external hydraulic fluid supply 10 and the interior of the pressure vessel 36. The volume of hydraulic fluid in the pressure vessel 36 is in flow communication with pump seals and bearings via fluid lines 22 or
23 i smørefluidkretsen, der trykket blir bestemt av det interne 23 in the lubricating fluid circuit, where the pressure is determined by the internal
trykket i trykkbeholder 36. Samme trykk blir påtrykt pilotkammeret i den trykkreduserende regulatoren 14 som tilfører hydraulikkfluid fra den eksterne fluidtilførselen til motoren via linjene 11, 16 og 17 i barrierefluidkretsen. Trykket i pumpet medium blir kommunisert til the pressure in pressure vessel 36. The same pressure is applied to the pilot chamber in the pressure-reducing regulator 14 which supplies hydraulic fluid from the external fluid supply to the engine via lines 11, 16 and 17 in the barrier fluid circuit. The pressure in the pumped medium is communicated to
regulatoren 15 via en pilottrykklinje 30 som er innført gjennom veggen i trykkbeholderen og gir forbindelse til pilottrykk-kretsen 27, 30 og 31 inne i trykkbeholderen. En trykkreduserende regulator 35 for fluidtilførsel som tidligere forklart kan i tillegg være innrettet inne i trykkbeholderen 36. Trykkavlastningsregulator-ventiler i form av mottrykkreduserende regulatorer 19 og 26 kan være innrettet som illustrert for å tømme hydraulikkfluid via en felles strømningslinje 18 eller 25. the regulator 15 via a pilot pressure line 30 which is introduced through the wall of the pressure vessel and provides a connection to the pilot pressure circuit 27, 30 and 31 inside the pressure vessel. A pressure reducing regulator 35 for fluid supply as previously explained can additionally be arranged inside the pressure vessel 36. Pressure relief regulator valves in the form of back pressure reducing regulators 19 and 26 can be arranged as illustrated to drain hydraulic fluid via a common flow line 18 or 25.
Et koblingsgrensesnitt til motor- og pumpemodulen kan reduseres til et lite antall strømningslinjeforbindelser slik som: en strømnings-linjeforbindelse som trykket i pumpet medium blir kommunisert gjennom fra sugesiden av pumpen til en første trykkreduserende regulator 15, en strømningslinjeforbindelse som fører barrierefluid til motoren fra en andre trykkreduserende regulator 14, en strømningslinjeforbindelse som fører smørefluid til pumpen fra det indre av trykkbeholderen, og en strømningslinjeforbindelse som tillater tømming av hydraulikkfluid inn i det pumpede mediet på sugesiden av pumpen. Dessuten kreves det selvsagt én forbindelse som fører fluidstrømning fra en hydraulikkfluidtilførsel på overflaten. Et elektrisk grensesnitt kan også være inkludert i trykkregulator-enheten, som eventuelt tilfører elektrisk kraft til regulatormotor-driftene og som regulatorinnstillingene og/eller fluidkretstrykk kan sendes gjennom til styrelogikk som blir overvåket og drevet fra en overflatelokalitet. A coupling interface to the motor and pump module can be reduced to a small number of flow line connections such as: a flow line connection through which the pressure in the pumped medium is communicated from the suction side of the pump to a first pressure reducing regulator 15, a flow line connection that carries barrier fluid to the motor from a second pressure reducing regulator 14, a flow line connection which carries lubricating fluid to the pump from the interior of the pressure vessel, and a flow line connection which allows the discharge of hydraulic fluid into the pumped medium on the suction side of the pump. In addition, of course, one connection is required which carries fluid flow from a hydraulic fluid supply on the surface. An electrical interface may also be included in the pressure regulator unit, which optionally supplies electrical power to the regulator motor drives and through which the regulator settings and/or fluid circuit pressure can be sent to control logic that is monitored and operated from a surface location.
Trykkbeholderen 36 gir en kompakt enhet konfigurert for å styre barriere- og smørefluidtrykk i en undersjøisk motor- og pumpemodul. Bortsett fra de nødvendige forbindelser kan trykkreguleringsenheten bli gitt en ukomplisert, kasseliknende utforming som er lett å håndtere og lett å installere på et undersjøisk produksjonssted. For å gjøre det mulig å frakoble den ved hjelp av en fjernstyrt farkost (Remotely Operated Vehicle - ROV) slik at den kan hentes opp til overflaten for utskifting og/eller reparasjon, kan trykkbeholderen med fordel omfatte en baseplate med automatiske hydrauliske koblinger som tillater at enheten kan installeres på en monteringsbase som er innrettet på motor/pumpemodulen. The pressure vessel 36 provides a compact unit configured to control barrier and lubricating fluid pressure in a subsea motor and pump module. Apart from the necessary connections, the pressure control unit can be given a straightforward, box-like design that is easy to handle and easy to install at a subsea production site. To enable it to be disconnected by a Remotely Operated Vehicle (ROV) so that it can be retrieved to the surface for replacement and/or repair, the pressure vessel may advantageously comprise a base plate with automatic hydraulic couplings which allow the the unit can be installed on a mounting base aligned to the motor/pump module.
Oppfinnelsen er selvsagt ikke på noen måte begrenset til de ut-førelsene som er beskrevet ovenfor. Tvert imot vil mange muligheter til modifikasjoner av utførelsene være åpenbare for en person med normal kjennskap til teknikken, uten at de avviker fra grunnideen ved oppfinnelsen slik den er definert i de vedlagte patentkravene. The invention is of course not limited in any way to the embodiments described above. On the contrary, many possibilities for modifications of the designs will be obvious to a person with normal knowledge of the technique, without deviating from the basic idea of the invention as defined in the attached patent claims.
Claims (13)
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20100905A NO332975B1 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Combined pressure control system and unit for barrier and lubricating fluids for an undersea engine and pump module |
| SG2012094785A SG186446A1 (en) | 2010-06-22 | 2011-06-20 | Combined barrier and lubrication fluids pressure regulation system and unit for a subsea motor and pump module |
| BR112012033189A BR112012033189A2 (en) | 2010-06-22 | 2011-06-20 | combined barrier and lubrication fluid pressure regulation system, and unit for a submarine engine and pump module. |
| US13/806,552 US20130146299A1 (en) | 2010-06-22 | 2011-06-20 | Combined Barrier and Lubrication Fluids Pressure Regulation System and Unit for a Subsea Motor and Pump Module |
| CN2011800312883A CN103097651A (en) | 2010-06-22 | 2011-06-20 | Combined barrier and lubrication fluids pressure regulation system and unit for a subsea motor and pump module |
| AU2011268633A AU2011268633B2 (en) | 2010-06-22 | 2011-06-20 | Combined barrier and lubrication fluids pressure regulation system and unit for a subsea motor and pump module |
| PCT/IB2011/001399 WO2011161519A1 (en) | 2010-06-22 | 2011-06-20 | Combined barrier and lubrication fluids pressure regulation system and unit for a subsea motor and pump module |
| EP11797686.0A EP2585681A1 (en) | 2010-06-22 | 2011-06-20 | Combined barrier and lubrication fluids pressure regulation system and unit for a subsea motor and pump module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20100905A NO332975B1 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Combined pressure control system and unit for barrier and lubricating fluids for an undersea engine and pump module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20100905A1 NO20100905A1 (en) | 2011-12-23 |
| NO332975B1 true NO332975B1 (en) | 2013-02-11 |
Family
ID=45370909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20100905A NO332975B1 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Combined pressure control system and unit for barrier and lubricating fluids for an undersea engine and pump module |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130146299A1 (en) |
| EP (1) | EP2585681A1 (en) |
| CN (1) | CN103097651A (en) |
| AU (1) | AU2011268633B2 (en) |
| BR (1) | BR112012033189A2 (en) |
| NO (1) | NO332975B1 (en) |
| SG (1) | SG186446A1 (en) |
| WO (1) | WO2011161519A1 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO333696B1 (en) * | 2010-12-17 | 2013-08-26 | Vetco Gray Scandinavia As | System and method for instantaneous hydrostatic operation of hydrodynamic axial bearings in a vertical fluid set-off module |
| NO20121486A1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-06-02 | Aker Subsea As | Pressure - volume regulator |
| BR102014004572A2 (en) * | 2014-02-26 | 2015-12-29 | Fmc Technologies Do Brasil Ltda | use of control fluid as barrier fluid for electric motors coupled to subsea pumps |
| GB201419795D0 (en) * | 2014-11-06 | 2014-12-24 | Aes Eng Ltd | Mechanical seal support system |
| NO341127B1 (en) * | 2015-10-15 | 2017-08-28 | Aker Solutions As | Subsea barrier fluid system |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2423825A (en) * | 1945-07-06 | 1947-07-15 | Byron Jackson Co | Motor pump unit |
| NO172075C (en) * | 1991-02-08 | 1993-06-02 | Kvaerner Rosenberg As Kvaerner | PROCEDURE FOR OPERATING A COMPRESSOR PLANT IN AN UNDERWATER STATION FOR TRANSPORTING A BROWN STREAM AND COMPRESSOR PLANT IN A UNDERWATER STATION FOR TRANSPORTING A BROWN STREAM |
| NO172076C (en) * | 1991-02-08 | 1993-06-02 | Kvaerner Rosenberg As Kvaerner | COMPRESSOR SYSTEM IN AN UNDERWATER STATION FOR TRANSPORTING A BROWN STREAM |
| US6059539A (en) * | 1995-12-05 | 2000-05-09 | Westinghouse Government Services Company Llc | Sub-sea pumping system and associated method including pressure compensating arrangement for cooling and lubricating |
| US5795135A (en) * | 1995-12-05 | 1998-08-18 | Westinghouse Electric Corp. | Sub-sea pumping system and an associated method including pressure compensating arrangement for cooling and lubricating fluid |
| NO313111B1 (en) * | 1999-06-01 | 2002-08-12 | Kvaerner Eureka As | Device for use in an underwater pump module |
| US6422822B1 (en) * | 2000-06-15 | 2002-07-23 | Shell Oil Company | Pressurized seal for submersible pumps |
| NO323324B1 (en) * | 2003-07-02 | 2007-03-19 | Kvaerner Oilfield Prod As | Procedure for regulating that pressure in an underwater compressor module |
| US7481270B2 (en) * | 2004-11-09 | 2009-01-27 | Schlumberger Technology Corporation | Subsea pumping system |
| US7424917B2 (en) * | 2005-03-23 | 2008-09-16 | Varco I/P, Inc. | Subsea pressure compensation system |
| NO325803B1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-07-21 | Framo Eng As | Sealing system device |
| EP2103810A1 (en) * | 2008-03-19 | 2009-09-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Compressor unit |
-
2010
- 2010-06-22 NO NO20100905A patent/NO332975B1/en not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-06-20 BR BR112012033189A patent/BR112012033189A2/en not_active IP Right Cessation
- 2011-06-20 AU AU2011268633A patent/AU2011268633B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-06-20 WO PCT/IB2011/001399 patent/WO2011161519A1/en active Application Filing
- 2011-06-20 US US13/806,552 patent/US20130146299A1/en not_active Abandoned
- 2011-06-20 CN CN2011800312883A patent/CN103097651A/en active Pending
- 2011-06-20 SG SG2012094785A patent/SG186446A1/en unknown
- 2011-06-20 EP EP11797686.0A patent/EP2585681A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2585681A1 (en) | 2013-05-01 |
| WO2011161519A1 (en) | 2011-12-29 |
| SG186446A1 (en) | 2013-01-30 |
| BR112012033189A2 (en) | 2016-12-06 |
| US20130146299A1 (en) | 2013-06-13 |
| CN103097651A (en) | 2013-05-08 |
| AU2011268633B2 (en) | 2015-06-25 |
| AU2011268633A1 (en) | 2013-02-07 |
| NO20100905A1 (en) | 2011-12-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO332974B1 (en) | Pressure equalization control system for barrier and lubricating fluids for an undersea engine and pump module | |
| NO332972B1 (en) | Pressure Control System for Engine and Pump Barrier Fluids in a Submarine Engine and Pump Module | |
| AU702921B2 (en) | A sub-sea pumping system and an associated method | |
| NO332973B1 (en) | Pressure control system for motor and pump barrier fluids with differential pressure control | |
| NO332975B1 (en) | Combined pressure control system and unit for barrier and lubricating fluids for an undersea engine and pump module | |
| CN102606617A (en) | System and method for momentary hydrostatic operation of hydrodynamic thrust bearings in a vertical fluid displacement module | |
| NO20141416A1 (en) | Method and system for regulating fluid | |
| CA2239509C (en) | A sub-sea pumping system and an associated method | |
| CA2517969C (en) | A sub-sea pumping system and an associated method | |
| NO871026L (en) | APPARATUS FOR PUMPING OF ABRASIVE FLUIDS. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |