水下传感器模块、系统和方法技术方案

一种水下传感器模块(10)，其包括：传感器壳体(12)，该传感器壳体(12)具有第一区段、第二区段和第三区段，每个区段具有外轮廓；和模块法兰(11)，该模块法兰具有内轮廓。法兰的外表面基本上垂直于壳体的在第一区段中的外表面。壳体外轮廓和法兰内轮廓沿着壳体的第二区段基本上相同。通过外轮廓的直径从较小直径到较大直径的过渡，在第三区段中的壳体外轮廓中形成肩部(19)。法兰(11)包括在法兰内轮廓中的对应的肩部(19)；其中，法兰收缩配合地安装在传感器壳体第二区段的径向外部，从而使得肩部相互接触。相互接触。相互接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水下传感器模块、系统和方法


[0001]本公开涉及尤其用于水下传感器系统的水下传感器模块和用于制造水下传感器模块的方法。

技术介绍

[0002]水下压力和温度传感器是已知的。它们可用于测量在水下碳氢化合物生产或处理设施(例如水下采油树或水下管路(flow line))中不同位置的压力或温度。传感器可经由可连接到水下控制模块的缆线提供数据通信和电力。冗余可通过系统中的双倍数量的传感器来提供。水下作业需满足严格的法规要求，这通常导致大型、重型和昂贵的设计。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术的第一方面，水下传感器模块包括：传感器壳体，该传感器壳体具有第一区段、第二区段和第三区段，每个区段具有外轮廓；和模块法兰，该模块法兰具有内轮廓；其中，法兰的外表面基本上垂直于壳体的在第一区段中的外表面，其中，壳体外轮廓和法兰内轮廓沿着壳体的第二区段基本上相同；其中，通过外轮廓的直径从较小直径到较大直径的过渡，在第三区段中的壳体外轮廓中形成肩部；其中，法兰包括在法兰内轮廓中的对应的肩部；并且其中，法兰收缩配合地装配在传感器壳体第二区段的径向外部，从而使得肩部相互接触。
[0004]本专利技术通过提供一种新设计来解决上述问题，该设计使得能够足够可靠地构造用于水下使用的传感器模块，同时减小总体尺寸、重量和成本。单独制造壳体和法兰允许定制，法兰收缩配合到壳体提供了在部件之间的良好的附着，从而可部署设备以用于更高压力的水下应用。这种技术可在法兰外侧没有任何肩部的情况下建立配合，从而可将较大的螺母装配到法兰的相同可用的直径中。施加给传感器模块的力可像单件式那样传递，但是通过将壳体和法兰制成两件式，可增加用于固定法兰的可用空间。
[0005]壳体可包括第一材料，而法兰包括不同于第一材料的第二材料。比起第二材料，在更高的温度下，第一材料可保持固态。用不同的材料制造这两个部件，可降低总体成本。
[0006]在第一区段中的传感器壳体轮廓可包括中空柱体。
[0007]这使得能够将一个或多个传感器以及相关的电子设备安装在壳体内。
[0008]传感器模块可还包括紧固件，其适于将法兰和壳体固定到其他设备。
[0009]紧固件可包括双头螺栓和六角螺母，尤其1”(1英寸)重型六角螺母。
[0010]这符合在水下深处操作的特定标准要求。
[0011]传感器模块的等级可定成高达15K PSI。
[0012]壳体可包括耐腐蚀合金，尤其是镍铬钼合金。
[0013]传感器模块可包括至少两个单独的传感通道。
[0014]因此，传感器模块可包括双功能。
[0015]传感器可包括压力传感器、温度传感器，或者包括压力传感器和温度传感器的组
合。
[0016]根据本专利技术的第二方面提出了一种用于制造水下传感器模块的方法，该模块包括：传感器壳体，该传感器壳体具有第一区段、第二区段和第三区段，每个区段具有外轮廓；和模块法兰，该模块法兰具有内轮廓；其中，法兰的外表面基本上垂直于壳体的在第一区段中的外表面，其中，轮廓沿着壳体的第二区段基本上相同，其中，通过外轮廓的直径从较小直径到较大直径的过渡，在第三区段中的壳体外轮廓中形成肩部；其中，法兰包括在法兰内轮廓中的对应的肩部；方法包括：选择传感器壳体；选择法兰；加热法兰或冷却传感器壳体，使得法兰的内轮廓增大，或使得壳体的外轮廓减小，以足以使得法兰能够装配到传感器壳体的径向外部；以及冷却法兰，或加热传感器壳体，以使得壳体法兰肩部和对应的模块法兰肩部通过收缩配合充分接触。
[0017]壳体可包括第一材料，而法兰包括不同于第一材料的第二材料。比起第二材料，在更高的温度下，第一材料可保持固态。
[0018]传感器壳体通常包括中空柱体。
[0019]方法还可包括使用合适的机械紧固件将模块固定到设备。
附图说明
[0020]现在将参照附图说明根据本专利技术的水下传感器模块和系统的示例，其中：
[0021]图1示出了根据本专利技术的实施方式的水下传感器模块的一示例；
[0022]图2示出了图1的水下模块的一部分的更多细节；
[0023]图3是图1的水下模块的一部分的另一视图，示出了在组装时的一些力；
[0024]图4是图1的水下模块的一部分的另一视图，示出了在组装时的其他力；
[0025]图5示出了在根据本专利技术的水下模块的示例中的传感器和电子设备的位置；
[0026]图6是示出其中可使用图1的模块的典型水下系统的框图；
[0027]图7是组装图1的水下模块的方法的示例的流程图；以及，
[0028]图8示出了传统的一件式机加工的法兰和壳体。
具体实施方式
[0029]水下传感器，诸如压力传感器和温度传感器，通常安装在壳体中，壳体包括安装法兰，以便将传感器以处于其壳体中的方式耦联到要监测的装置，诸如水下管路或水下采油树，在其中将探测或监测在管路或采油树中的流体的压力和温度。其他类型的传感器可安装在这种壳体中，诸如流量传感器、振动传感器或腐蚀监测传感器。通常，为了达到能够承受水下工作压力(其可高达或甚至超过15K PSI(103421kPa))的法规要求，安装法兰与传感器壳体组合并且由单件合适的材料、诸如超级双相不锈钢形成。为了机加工壳体并且为了在直径变化时有足够的强度，在壳体和法兰之间的过渡处形成有肩部。安装法兰通常包括法兰槽，环形垫圈可安装到法兰槽中以密封法兰。这种环形垫圈是标准化的，例如BX型环形垫圈。壳体具有给定厚度的材料以满足所需标准，并且法兰选择成以配合标准化的垫圈。
[0030]然而，由于空间限制，这种组合可阻止使用在这种压力下运行所需的附加的固定装置。例如，API 6A(ISO 10423)规定了用于将法兰固定到法兰安装在上面的设备的双头螺栓和螺母的标准。目前，采用BX
‑
150设计的法兰、垫圈密封环尺寸和形状的压力和温度传感
器仅可使用1”(0.0254m)内六角螺旋件(1”重型六角双头螺栓和螺母)，因为对于给定的壳体厚度，没有足够的空间来容纳API 6A规定的螺母。这可在图8中看出，图8示出了在传感器壳体的形成法兰41的盘形区段45和柱状区段42之间的传统的机加工的法兰和壳体过渡部40。采用这种设计，不可能添加足够大的螺母和螺栓来满足法规要求，因为如可从图中看出的那样，螺母43会与凸起的肩部互搭，如果它们不成直角地位于表面45上，力可损坏或扭曲螺栓44，并且不会在承受水下深处的压力方面产生期望的效果。本专利技术解决了这个问题，以得到能够在高达15K PSI下运行的小型轻量水下双传感器。传感器可为压力传感器、温度传感器，或者是压力传感器和温度传感器的组合，新颖的设计使得能够使用与API 6A/ISO 10423双头螺栓和螺母要求兼容的BX
‑
150接口。该标准要求设计能够容纳1”(0.0254m)重型六角螺母，以将法兰固定到位。
[0031]图1示出了根据本专利技术的传感器模块10的示例，示出了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】1.一种水下传感器模块，其包括：传感器壳体，所述传感器壳体具有第一区段、第二区段和第三区段，每个区段具有外轮廓；和模块法兰，所述模块法兰具有内轮廓；其中，所述法兰的外表面基本上垂直于所述壳体的在所述第一区段中的外表面，其中，所述壳体外轮廓和法兰内轮廓沿着所述壳体的第二区段基本上相同；其中，通过所述外轮廓的直径从较小直径到较大直径的过渡，在所述第三区段中的壳体外轮廓中形成肩部；其中，所述法兰包括在法兰内轮廓中的对应的肩部；并且其中，所述法兰收缩配合地安装在所述传感器壳体第二区段的径向外部，从而使得所述肩部相互接触。2.根据权利要求1所述的模块，其中，所述壳体包括第一材料，所述法兰包括不同于所述第一材料的第二材料。3.根据权利要求2所述的模块，其中，比起所述第二材料，在更高的温度下，所述第一材料保持固态。4.根据上述权利要求中任一项所述的模块，其中，在所述第一区段中的传感器壳体轮廓包括中空柱体。5.根据上述权利要求中任一项所述的模块，其中，所述传感器模块还包括适于将所述法兰和壳体固定到其他设备的紧固件。6.根据权利要求5所述的模块，其中，所述紧固件包括双头螺栓和六角螺母、尤其1”重型六角螺母。7.根据上述权利要求中任一项所述的模块，其中，所述传感器模块的等级定成高达15K PSI。8.根据上述权利要求中任一项所述的模块，其中，所述壳体包括耐腐蚀合金、尤其是镍铬钼合金。9.根据上述权利要求中任一项所述的模块，其中，所述传感器模块包括至少两个单独的传感通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：西门子能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：