监测履带张紧器的挤压压力制造技术

用于阻止诸如海底管道之类的细长产品铺设到水中的张紧器系统(60)。该系统包括至少一个环形循环履带(10)和支撑该履带的辊(30)阵列。该阵列的每个辊被安装成围绕各自的轴(34)旋转。轴中的至少一个包括载荷销(40)，该载荷销被布置成感测在垂直于该辊的旋转轴线的方向上施加到环绕辊的载荷。向上施加到环绕辊的载荷。向上施加到环绕辊的载荷。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监测履带张紧器的挤压压力


[0001]本专利技术涉及在海底管道从水面船舶安装期间监测由履带式张紧器施加在海底管道上的挤压压力的技术。
[0002]本专利技术将在本说明书中参照海底管道举例说明。然而，原则上，本专利技术也可用于安装其他细长的海底元件，例如立管或脐带缆。

技术介绍

[0003]在海底石油和天然气工业中已知各种用于在海上安装刚性和柔性管道的方法，本领域已知的最常见的方法是S型铺设、J型铺设和卷轴铺设。在每种情况下，管道都在自重的张力下作为悬链线悬挂在安装船和海床之间。
[0004]悬链线的悬挂重量由船上的一个系统支撑，该系统向管道施加阻止力。通常，阻止系统包括机械接合管道的衬套或挤压管道以摩擦地夹紧管道的夹具或张紧器。在深水中铺设大直径管道时，阻止系统可能承受数百公吨的重量载荷。
[0005]本专利技术特别涉及包括履带张紧器的阻止系统。在这种张紧器中，环形铰接皮带或链轨式履带挤压它们之间的管道以阻止管道的悬挂重量。至少有两条这样的履带在管道上相互对立。具有围绕击发线或管道的发射轴线等角度间隔开的三个或四个履带的张紧器布置也很常见。
[0006]在每种情况下，张紧器的履带在与管道的中心纵向轴线相交的纵向延伸平面中转动。这限定了平行于管道延伸的细长界面区域，其中张紧器被向内挤压成与管道的外表面接触。
[0007]WO 98/50719举例说明了使用千斤顶系统来移动履带并向管道施加挤压压力。在附图的图1中也示出了类似的布置。图1的左侧示出了由框架或底盘12支撑的张紧器的履带10之一，该框架或底盘通过限定平行四边形连杆的摆臂16连接到支撑结构14。液压缸18，图1中仅示出其中一个，也在支撑结构14和底盘12之间延伸。因此，底盘12可通过液压缸18相对于支撑结构14移动，液压缸18加长以当连杆的臂16一致枢转时移动履带10与管道接合。
[0008]由液压缸18施加在底盘12上的力产生由履带10施加在管道上的挤压力。因此，像WO 98/50719中描述的和图1所示的张紧器系统由千斤顶系统的液压缸18在操作期间施加挤压压力以控制张紧器内的载荷来工作。挤压压力由监测和数据采集(SCADA)系统控制。
[0009]图1的右侧还显示了沿由履带10限定的界面区域长度的挤压力的典型分布。具体地，纵轴代表在图1的左侧沿履带10上所示界面区域长度的纵向位置。横轴代表界面区域单位长度的挤压力。应注意，挤压力倾向于在平均值20的任一侧变化，从低于界面区域上部的平均值20的值到高于界面区域下部的平均值20的值。
[0010]通过管道外表面(通常由管道的聚合物涂层或聚合物外护套限定)与安装在履带10上的垫之间的静摩擦力施加阻止力。垫通常由附从的弹性材料制成以提高它们对管道的抓持。然而，垫可以替代地由刚性材料例如钢制成，在这种情况下，它们可以设置有高摩擦表面结构，例如脊。
[0011]承载垫的履带10被驱动以围绕连续的、环状的环件循环以纵向移动管道。在US 3739971中公开了典型的履带张紧器。在US 3669329中公开了典型的垫布置并且也在图2中示出。
[0012]图2是详细视图，示出了围绕挤压在它们之间的管道22相互相对的两个张紧器履带10。显然，在相应的背板28上支撑垫26的铰接履带元件或链节24的链在沿着界面区域的长度延伸的支撑辊30的阵列上循环。
[0013]当从侧面观察时，阵列的交替辊30看起来比阵列的其他散布辊30具有更大的半径。这是因为明显更大半径的辊在其端部具有任选的引导凸缘，如图5和图7中最佳理解的，用于将履带10保持在平面路径上。实际上，所有辊30在它们与履带10支撑接触处具有基本相同的滚动半径。
[0014]阵列的辊30由各自的履带体32支撑，作为图1中所示的底盘12的结构的一部分。阵列的辊30在各自的平行轴线上转动，所述平行轴线正交于管道22的中心纵向轴线并且位于与管道22的中心纵向轴线平行的平面中。在FR 2964441中公开了这种辊系统的改进。
[0015]阵列的辊30围绕由履带体支撑的相应杆或轴34在平行且共面的轴线上转动。辊30是管状的，每个都限定了中心腔，该中心腔同轴地接收轴34中的一个。轴34由此用作辊30的心轴。
[0016]图3是图2的履带10之一的放大图，示出了向内挤压力和向外反作用力之间的平衡。履带10在辊阵列30和垫24之间传递那些力，辊阵列30和垫24与图2所示的管道22形成界面区域。
[0017]在广义的结构方面，本专利技术的张紧器基本上是传统的。实际上，本专利技术的一个优点是对传统张紧器的最小适应是必要的，并且因此可以容易地改装预先存在的张紧器以根据本专利技术重新配置。因此，虽然图2和图3显示了本专利技术张紧器的一些方面，但它们也有助于说明传统张紧器的主要结构特征。
[0018]通常，张紧器沿界面区域施加每米履带约一百五十公吨的挤压力。由于一米履带通常由五个辊支撑，因此每个辊通常将承载大约三十公吨的载荷。
[0019]保持张紧器和管道之间的静摩擦至关重要。一旦开始，几乎不可能抑制张紧器内以及相对于张紧器的管道滑动。因此，管道的滑动存在对安装船上的人员造成严重伤害的风险，以及对管道和靠近发射线的船舶设备造成灾难性损坏的可能性。
[0020]因此，在使用张紧器向管道施加阻止力的情况下，在铺管操作期间要监测的关键参数是：
[0021]顶部张力，即悬链线的悬挂重量施加到张紧器上的纵向力或轴向力；以及
[0022]张紧器施加的挤压压力，它是管道相对于张紧器的滑动的静摩擦阻力的主要因素。
[0023]在现有的张紧器系统中，确认和检查施加到管道上的挤压力所需的所有参数都是通过液压变化以及履带的几何形状和定位间接测量的。甚至管道的外径也只能在施加挤压力期间间接测量。
[0024]海底管道安装的张紧器制造商和客户通常指定最大允许挤压力变化为
±
10％。因此，需要仪表控制系统，它可以连续检查挤压力并预测在操作期间可能需要的任何调整。
[0025]如US 3658222中所述，顶部张力和/或挤压压力通常由插入张紧器的框架与其支
撑件之间的相应销接口中的一个或两个测力传感器监测。这种测力传感器在本领域中也称为载荷销。替代地或组合地，挤压压力可以通过监测作用在张紧器履带上的千斤顶的液压缸中的液压来测量。
[0026]就目前而言，通过US 3658222中描述的方法监测顶部张力和挤压压力是简单而有效的，但它无法提供足够详细的载荷数据以预测所有潜在问题。因此，WO 2018/189567提出了一种替代监测方法，其中测力传感器安装在张紧器履带的一个或多个单独垫中或这些垫的支撑背板中。
[0027]每当通过张紧器降低或升高管道时，垫必须围绕履带循环远离然后回到履带和管道之间的界面。因此，每个单独的垫不能总是与管道接触。因此，除非所有或大部分垫或其背板都装有仪器，否则像WO 2018/189567中提出的解决方案不能一致地监测挤压压力。来自垫或背板中的测力传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于阻止细长产品放入水中的张紧器系统，该系统包括：至少一个环形循环履带；以及支撑该履带或每个履带的辊阵列，该阵列的每个所述辊被安装成用于在各自的轴上旋转；其中：至少一个所述轴包括载荷销，该载荷销被布置成感测在法向于该辊的旋转轴线的方向上施加到该阵列的环绕辊上的载荷；所述轴由底盘结构支撑；并且所述载荷销或每个载荷销相对于所述底盘结构固定。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述载荷销或每个载荷销在所述底盘结构的相互隔开的壁之间延伸并且在所述辊的相对端处向外突出超过所述环绕辊与所述壁之间的界面。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述载荷销或每个载荷销包括与所述环绕辊与壁之间的界面对齐的周向凹槽。4.根据权利要求2或权利要求3所述的系统，其中，所述载荷销或每个载荷销包括与环绕辊与壁之间的界面对齐的应变计。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述应变计设置在沿所述载荷销纵向延伸的孔内。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述载荷销或每个载荷销硬连线到处理器，所述处理器被布置成处理来自所述载荷销的载荷信号并将处理后的信号输出到张紧器控制系统。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理器与所述张紧器控制系统集成或硬连线至所述张紧器控制系统。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述履带或每个履带安装在框架上，所述框架结合了一个或多个附加载荷销，所述附加载荷销被布置为感测施加到所述框架的载荷。9.在阻止细长产品放入水中时监测张紧器系统的方法，该方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：萨博赛七巴西服务有限公司，
类型：发明
国别省市：