液化气输送系统

技术领域

本发明涉及流体输送领域，并且更具体地，涉及在诸如供应商船舶和客户船舶的两个远程设施之间输送液化气。

背景技术

现有技术中存在了多种系统来用于在海上、在两个船舶之间输送液化气。

WO2016170304公开了一种液化天然气输送系统，其包括铰接臂，该铰接臂呈被安装成相对于彼此铰接的三个部件。该铰接臂包括近侧部件、中间部件和远侧部件，该近侧部件被安装成在供应商船舶的甲板上围绕竖直轴线枢转，该中间部件被安装成围绕第一水平轴线铰接在近侧部件上，该远侧部件被安装成围绕第二水平轴线铰接在中间部件上。该铰接臂包括两个线性致动器，一个被安装成铰接在近侧部件上和中间部件上，并且另一个被安装成铰接在中间部件上和远侧部件上。

输送系统还包括两个输送管线，这两个输送管线中的一个用于将液化气从供应商船舶输送到客户船舶，并且这两个输送管线中的另一个用于将天然气从客户船舶提取到供应商船舶，以便平衡在这两个船舶的槽罐的膨胀空间中的压力。每个输送管线包括刚性第一部分和柔性第二部分，该刚性第一部分沿着臂的近侧部件延伸，该柔性第二部分借助升降装置悬挂在铰接臂的远侧部件的端部处并适用于连接到客户船舶上的歧管。柔性第二部分各自设有紧急释放联接件。每个紧急释放联接件包括两个部件，这两个部件能够彼此断开，以便中断液化气在供应商船舶与客户船舶之间的输送。

这种输送系统并不完全令人满意。特别地，这种输送系统未设想这样的阀：阀由铰接臂保持并布置在紧急释放联接件的上游，使得阀在柔性第二部分与客户船舶上的歧管断开时将柔性第二部分与输送管线的其余部分隔离。通过这种输送系统，如果阀布置在联接件上游，以便提供令人满意的安全水平，则该阀必须布置在供应商船舶的甲板上，即，布置在沿着输送管线距柔性第二部分的端部的较大距离处。因此，在断开的情况下，大量液化气被截留于在阀与柔性第二部分的端部之间延伸的缓冲区。这种缓冲区必须完全地排空并使之为惰性的，以便确保在每次输送操作之后完全不存在气体，这造成了在输送之后需要较长断开时间。

发明内容

本发明所涵盖的一个构思是提出一种流体输送系统，该流体输送系统是简单且可靠的，可适应多种构型，并且可限制输送管线的必须在输送操作之后被排空的缓冲部分的长度。

根据一个实施例，本发明提供了一种用于在第一设施与第二设施之间输送液化气的系统，该输送系统包括：

-铰接臂，该铰接臂包括第一近侧部件、第二中间部件和第三远侧部件，第一近侧部件适用于被安装成使得其可在第一设施上围绕第一竖直轴线旋转，第二中间部件被安装成在第一近侧部件上围绕第二轴线枢转，第三远侧部件被安装成在第二中间部件上围绕第三轴线枢转；以及

-至少一个输送管线，该至少一个输送管线适用于在第一设施与第二设施之间输送液化气，并且包括柔性第一近侧部分、刚性第二中间部分和第三远侧部分，柔性第一近侧部分适用于连接到第一设施的液化气储罐，刚性第二中间部分紧固到铰接臂的第二中间部分，第三远侧部分悬挂在铰接臂的第三远侧部分上并具有适用于连接到第二设施的歧管的端部，第二中间部分设有阀。

由于这种铰接臂的前述三部件结构，因此这种铰接臂可适应多种不同构型。

此外，由于输送管线的第一近侧部分和第三远侧部分是柔性的，因此它们准许铰接臂的三个部件在不必使用旋转接头的情况下进行相对移动，旋转接头既昂贵又复杂并可能会产生密封缺陷。

另外，由于输送管线包括由铰接臂支撑的阀，因此限制了被截留在第三远侧部分的端部与阀之间的液化气的量。此外，可被截留在阀与第三远侧部分的端部之间的液化气的量因阀安装在紧固到铰接臂的第二中间部件的输送管线的第二中间部分上而更受限制。

最后，在这种布置中，由于阀未由柔性第三远侧部分保持，因此不会增加操纵所述第三远侧部分的难度，使得将输送管线连接到第二设施的歧管的操作不受铰接臂对阀的支撑的不利影响。

根据其他有利实施例，这种输送系统可具有以下特征中的一者或多者。

根据一个实施例，第二轴线是水平的。

根据一个实施例，第三轴线是水平的。

根据一个实施例，第二中间部分包括分别连接到第一近侧部分和第三远侧部分的第一端部和第二端部，并且阀被布置成更靠近第二中间部分的第二端部而不是第二中间部分的第一端部。这可进一步减少被截留在阀与第三远侧部分的端部之间的气体量。

根据一个实施例，第二中间部分沿着铰接臂的第二中间部件延伸。

根据一个实施例，第二中间部分具有向下取向并连接到第一近侧部分的弯曲端部。根据一个实施例，第二中间部分具有向下取向并连接到第三远侧部分的弯曲端部。这可限制施加在第一近侧部分和第三远侧部分上的应力。

根据一个实施例，第二中间部分的端部中的一者与第二铰接轴线对准或基本上对准。根据一个实施例，第二中间部分的端部中的一者与第三铰接轴线对准或基本上对准。根据一个实施例，第二中间部分的两个端部分别与第二铰接轴线和第三铰接轴线对准。这可限制输送管线的第一近侧部分和第三远侧部分的长度。

根据一个实施例，第二中间部分相对于铰接臂的第二中间部件侧向地偏移。这有利于在阀具有较高高度时允许将阀并入。

根据一个实施例，第二中间部分借助沿着第二中间部件分布的支撑构件紧固到铰接臂的第二中间部件。

根据一个实施例，支撑构件包括紧固到第二中间部件的横向构件和紧固到所述横向构件并供第二中间部分穿过的夹紧套环。

根据一个实施例，支撑构件还包括绝缘套筒，该绝缘套筒径向地插入在夹紧套环与第二中间部件之间。

根据一个实施例，第一近侧部分搁置在覆盖有不粘涂层的支撑件上。这可特别地限制第一近侧部分的摩擦磨损。

根据一个实施例，支撑件的不粘涂层是聚四氟乙烯。

根据一个实施例，铰接臂的第一近侧部件包括具有不粘涂层的圆柱形保护裙部。这也可限制第一近侧部件的摩擦磨损。

根据一个实施例，圆柱形保护裙部的不粘涂层是聚四氟乙烯。

根据一个实施例，第三远侧部分借助升降装置悬挂在铰接臂的第三远侧部件上，该升降装置包括转筒，该转筒紧固到臂的第三远侧部件并与马达和缠绕在所述转筒上并紧固到第三远侧部分的线缆相关联。

根据一个实施例，升降装置包括滑轮，该滑轮布置在第三远侧部件的一个端部处并引导所述线缆。

根据一个实施例，转筒和相关联的马达被定位成更靠近第三轴线而不是滑轮。

根据一个实施例，线缆借助载荷平衡吊具紧固到第三远侧部分。

根据一个实施例，第三远侧部分设有紧急释放联接件。

根据一个实施例，紧急释放联接件悬挂在载荷平衡吊具上。

根据一个实施例，紧急释放联接件布置在介于第三远侧部分与第二中间部分之间的结合部处。

根据一个实施例，输送系统包括至少两个输送管线，这两个输送管线中的每一者的第一近侧部分分别侧向地布置在铰接臂的第一近侧部件的任一侧上，并且这两个输送管线中的每一者的第二中间部分分别侧向地布置在铰接臂的第二中间部件的任一侧上。

根据一个实施例，输送系统包括三个输送管线，这三个输送管线中的两个输送管线的第一近侧部分和这三个输送管线中的另一个输送管线的第三近侧部分分别布置在铰接臂的第一近侧部件的任一侧上，这三个输送管线中的两个输送管线的第二中间部分和这三个输送管线中的另一个输送管线的第二中间部分分别布置在铰接臂的第二中间部件的任一侧上。

根据一个实施例，第二中间部分包括双壁软管，该双壁软管具有衬有绝缘材料的中间空间。

根据一个实施例，第一近侧部分和第三远侧部分各自包括复合软管或波纹状双壁软管，复合软管或波纹状双壁软管包括衬有绝缘材料的中间空间。

根据一个实施例，输送系统包括保护套筒，该保护套筒紧固到第二中间部分的连接到第一近侧部分的一个端部，该保护套筒容纳第一近侧部分的一个端部并具有张开的内表面，使得该保护套筒确保第一近侧部分的所述端部的最小曲率半径。

根据一个实施例，输送系统包括保护套筒，该保护套筒紧固到第二中间部分的连接到第三远侧部分的一个端部，该保护套筒容纳第一近侧部分的一个端部并具有张开的内表面，使得该保护套筒确保第三远侧部分的所述端部的最小曲率半径。

根据一个实施例，输送系统包括至少两个输送管线和旁路装置，所述旁路装置在设在中间部分中的每一者上的阀的上游连接两个输送管线的中间部分。

根据一个实施例，输送系统包括致动装置，该致动装置可使铰接臂延伸。

根据一个实施例，致动装置包括马达，该马达被构造为使第一近侧部件围绕第一轴线枢转。

根据一个实施例，致动装置包括第一线性致动器和第二线性致动器，该第一线性致动器具有被安装成铰接在第一近侧部件上的第一端部和被安装成铰接在第二中间部件上的第二端部，该第二线性致动器具有被安装成铰接在第二中间部件上的第一端部和被安装成铰接在第三远侧部件上的第二端部。

根据一个实施例，本发明提供了一种设有前述输送系统的船舶。

根据一个实施例，铰接臂具有静止位置，并且在所述静止位置，铰接臂平行于船舶的纵向方向而延伸。

附图说明

参考附图，从以下仅以非限制性说明的方式给出的对本发明的若干具体实施例的描述中，将更清楚地理解本发明，并且其另外的目的、特征和优点将变得更显而易见。

-图1是在静止位置的根据一个实施例的用于输送液化气的系统的侧视图。

-图2是图1中的液化气输送系统的后视图。

-图3是图1中的液化气输送系统的顶视图。

-图4是沿着图1中的线IV-IV的剖视图。

-图5和图6示出了在延伸操作位置的输送系统。

具体实施方式

下文将描述可在诸如供应商船舶和客户船舶的两个远程设施之间输送液化气，诸如液化天然气(LNG)的输送系统1。供应商船舶例如是被充注来向其他船舶补充LNG的燃料舱船舶，并且客户船舶是LNG推进的船舶。

参考图1至图6，可看出，输送系统1包括适用于被安装成铰接在供应商船舶31的甲板30上的铰接臂2以及多个输送管线3、4、5。

在所示的实施例中，输送系统1包括三个输送管线3、4、5。第一输送管线和第二输送管线3、4、5适用于连接到供应商船舶上未示出的液化天然气储罐和客户船舶上未示出的接收歧管，并且用于将液化天然气从供应商船舶31输送到客户船舶。第三输送管线5也适用于连接到客户船舶的接收歧管，但用于从客户船舶上的槽罐向供应商船舶提取呈气态的天然气，以便平衡在这两个船舶的槽罐的膨胀空间中的压力。根据一个实施例，第三输送管线5连接到供应商船舶上的气体再液化设施。

为了产生输送液化天然气所必需的压力，有利地实现在供应商船舶上的泵(未示出)和/或在客户船舶上的泵。

铰接臂2包括相对于彼此铰接地安装的三个部件，即，第一近侧部件6、第二中间部件7和第三远侧部件8。第一近侧部件6被安装成在供应商船舶的甲板上围绕竖直轴线A枢转，第二中间部件7被安装成在第一近侧部件6上围绕水平轴线B枢转，并且第三远侧部件8被安装成在第二中间部件7上围绕水平轴线C枢转。

在所示的实施例中，第一近侧部件6是圆柱形转塔，其被安装成围绕竖直轴线A枢转并可从图1和图2中示出的静止位置在一个方向或另一个方向上枢转。在一个实施例中，在该静止位置，铰接臂在平行于供应商船舶的纵向方向取向的纵向平面中延伸。圆柱形转塔例如能够相对于图1和图2中示出的静止位置在两个枢转方向的每一者上枢转90°。因此，输送系统1能够将液化气输送到客户船舶，不管该客户船舶是在供应商船舶31的哪一侧。

第二中间部件7和第三远侧部件8各自采取梁的形式。第二中间部件7在其后部端部9处铰接在第一近侧部件6上，并且在其前部端部10处铰接在第三远侧部件8的后部端部11上。

此外，为了允许铰接臂2延伸，其设有致动装置。致动装置包括未示出的马达，该马达可使第一近侧部件6枢转。致动装置进一步包括图1和图6中可见的两个线性致动器13、14，例如液压缸或气压缸。第一线性致动器13具有安装成铰接在第一近侧部件6上的第一端部和安装成铰接在第二中间部件7上的第二端部，并且因此可控制第二中间部件7相对于第一近侧部件6的旋转。第二线性致动器14具有安装成铰接在第二中间部件7上的第一端部和安装成铰接在第三远侧部件8上的第二端部，并且因此可控制第三远侧部件8相对于第二中间部件7的旋转。

如图1所示，当铰接臂2处在其静止位置时，第二中间部件7和第三远侧部件8基本上水平地彼此接续地延伸。在该静止位置，第一线性致动器13处在回缩位置，而第二线性致动器14处在延伸位置。为了将铰接臂2从如图1所示的其静止位置移动到如图5和图6所示的延伸位置，第一致动器13能够延伸，使得第一致动器13使第二中间部件7相对于第一近侧部件6在第一旋转方向上枢转，以便升高第二中间部件7的前部端部10。此外，第二致动器14能够回缩，使得第二致动器14使第三远侧部件8相对于第二中间部件7在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上枢转。

因此，这种三部件铰接臂2可使输送系统1适应多种不同构型。

此外，三个输送管线3、4、5中的每一者依次包括柔性第一近侧部分15、紧固到铰接臂2的第二中间部件7的刚性第二中间部分16和柔性第三远侧部分17。

柔性部分，即第一近侧部分15和第三远侧部分17，由例如由不锈钢制成的低温软管(诸如复合软管或波纹状双壁软管)构成，该低温软管的中间空间衬有绝缘材料。

由于输送管线3、4、5的第一近侧部分15是柔性的，因此它们准许第一近侧部件6围绕竖直轴线A相对于供应商船舶31的甲板30旋转并准许铰接臂2的第二中间部件7围绕水平轴线B相对于第一近侧部件6旋转。

输送管线3、4、5的第一近侧部分15分布在铰接臂2的第一近侧部件6的任一侧上。特别地，如图3所示，第一输送管线3和第二输送管线4的第一近侧部分15以及第三输送管线5的第一近侧部分沿直径方向布置在铰接臂2的第一近侧部件6的任一侧上。

输送系统1包括两个平面支撑件18、19，这两个平面支撑件分别布置成支撑第一输送管线3和第二输送管线4的第一近侧部分15以及第三输送管线5的第一近侧部分。有利地，支撑件18、19被覆盖有不粘涂层，这可减小在铰接臂2移动时并且特别是在铰接臂2的第一近侧部件6围绕其竖直枢转轴线A枢转时在所述支撑件18、19与输送管线3、4、5的第一近侧部分15之间可能会发生的摩擦。这可限制第一近侧部分15的摩擦磨损并限制枢转铰接臂2的第一近侧部件6所必需的力。不粘涂层例如是聚四氟乙烯(PTFE)。

此外，有利地，第一近侧部件6至少在下部部分中包括圆柱形保护裙部20，该下部部分在第一近侧部件6围绕竖直轴线A移动期间可能与第一近侧部分15接触。圆柱形保护裙部20包括不粘涂层，诸如聚四氟乙烯(PTFE)。这可限制在铰接臂2的第一近侧部件6与输送管线3、4、5的第一近侧部分15之间可能会发生的摩擦。

有利地，如图1所示，为了限制当铰接臂2处在静止位置时作用在第一近侧部分15上的应力，在所述静止位置，第一近侧部分15基本上布置在与其相应的输送管线3、4、5的第二中间部分16相同的竖直平面中。

输送管线3、4、5的第二中间部分16是刚性的，并且由例如由不锈钢制成的低温软管(诸如双壁软管)组成，该低温软管的中间空间衬有绝缘材料。

第二中间部分16沿着铰接臂2的第二中间部分7平行于其纵向方向延伸。第二中间部分16布置在铰接臂2的第二中间部件7的一侧或另一侧上。因此，如图3所示，第一输送管线3和第二输送管线4的第二中间部分16以及第三输送管线5的第二中间部分侧向地布置在铰接臂2的第二中间部件7的任一侧上。

第二中间部分16借助沿着所述第二中间部分16均匀地分布的支撑构件21紧固到铰接臂2。根据一个实施例，支撑构件21包括焊接到铰接臂2的第二中间部件7的横向构件和紧固到所述横向构件并供第二中间部分16穿过的夹紧套环。有利地，支撑构件21还包括绝缘套筒，该绝缘套筒径向地插入在夹紧套环与第二中间部分16之间。

第二中间部分16还设有低温阀22。阀22有利地布置在第二中间部分16的前部端部附近、即布置在第二中间部分16的连接到第三远侧部分17的端部附近。这可在输送管线3、4、5与客户船舶上的接收歧管断开时限制在所述阀22下游的液化气的量。阀22还有利地布置成更靠近第二中间部分16的前部端部24而不是后部端部23。

还将注意，例如如图4所示，阀22具有较高高度。因此，为了允许将所述阀22容易地并入，第二中间部分16相对于铰接臂2的第二中间部件7侧向地偏移。

此外，每个第二中间部分16的第二端部23、24例如弯曲90°并且向下取向。这可避免第一近侧部分15和第三远侧部分17的曲率半径在其连接到第二中间部分16的端部处太小。因此，限制了可能会施加在第一近侧部分15和第三远侧部分17上的应力。

有利地，每个第二中间部分16的后部端部23相对于铰接臂2的第一近侧部件6与第二中间部件7的铰接轴线B对准或基本上对准。同样地，每个第二中间部分16的前部端部24有利地相对于铰接臂2的第二中间部件7与第三远侧部件8的铰接轴线C对准或基本上对准。这可限制输送管线3、4、5的第一近侧部分15和第三远侧部件8的长度并可限制该输送管线的疲劳磨损。

此外，根据一个有利实施例，如图1中示意性地所示，输送系统1包括保护套筒32、33，该保护套筒紧固到每个中间部分16的后部端部23和前部端部24。第一近侧部分15的前部端部容纳在保护套筒32中，并且第三远侧部分17的后部端部容纳在保护套筒33中。保护套筒32、33具有弧形的内表面，该弧形的内表面朝向底部张开并因此是郁金香形的。弧形的内表面的曲率半径大于第一近侧部分15和第三远侧部分17的最小准许曲率半径。因此，保护套筒32、33可进一步保护第一近侧部分15和第三远侧部分17。

此外，每个输送管线3、4、5的第三远侧部件8在其自由端部处包括适用于在输送操作期间连接到客户船舶上的歧管的联接件25。

根据一个实施例，联接件25是紧急释放联接件，也称ERC。紧急释放联接件包括上游元件和下游元件，该上游元件和下游元件在操作位置以密封方式彼此连接并能够在紧急时彼此分离。有利地，上游元件和下游元件中的每一者设有止回阀，在上游元件和下游元件彼此断开时，该止回阀可防止流体流过所述上游元件或所述下游元件。根据一个实施例，借助能够被远程地控制的液压或气动回路来控制紧急释放联接件的释放。根据一个实施例，上游元件和下游元件借助紧固构件彼此固定，该紧固构件被设计为当大于给定阈值的分离力施加在紧急释放联接件上时失效。

根据未示出的另一个实施例，除了布置在三个远侧部分17中的每一者的自由端部处的联接件25之外，输送系统1还包括定位在第三远侧部分17的后部端部、即连接到第二中部部分16的端部处的紧急释放联接件。

此外，每个输送管线3、4、5的第三远侧部分17悬挂在铰接臂2的第三远侧部件8的前部端部12处。为此，联接件25中的每一者被紧固到升降装置。每个升降装置包括转筒26，该转筒紧固到铰接臂2的第三远侧部件8，并且与可使所述转筒26旋转的马达和线缆27相互作用，该线缆缠绕在所述转筒26上并紧固到联接件25中的一者。在所示的实施例中，每个线缆27与图3中示出的滑轮28相互作用，该滑轮布置在第三远侧部件8的前部端部12处，使得输送管线3、4、5的第三远侧部分17悬挂在第三远侧部件8的前部端部12处，即使升降装置的转筒26布置在距所述前部端部12的某一距离处也是如此。因此，转筒26和相关联的马达有利地布置在第三远侧部件8的后部端部11附近，这可限制由转筒26和马达的重量产生的力矩，并且因此可限制施加在第二线性致动器14上的力。

在所示的有利实施例中，每个升降装置的线缆27借助图1、图5和图6中示出的载荷平衡吊具29连接到相应联接件25，该载荷平衡吊具可保持联接件25基本上水平，不管铰接臂2的倾斜度如何。

在有利实施例中，输送系统1包括以图3中的虚线示出的旁路装置34，该旁路装置可在阀22上游连接第一输送管线3、第二输送管线4和第三输送管线5的中间部分16。这种旁路装置34可便于第一输送管线3和第二输送管线4的冷却。这种冷却的目的是在第一输送管线3和第二输送管线4中产生适用于输送液化天然气的温度和压力条件。为了实现这种冷却，例如液化气被运输通过第一输送管线3和第二输送管线4，然后通过旁通装置34，之后例如经由第三输送管线5返回到供应商船舶30上的槽罐中。

尽管已经参考若干具体实施例来描述了本发明，但很明显，本发明决不限于此，并且本发明包括所描述的装置的所有技术等同物及其任何组合，只要这些技术等同物及其任何组合落在本发明的范围内。

动词“包括”或“包含”及其变位形式的使用不排除除了权利要求中阐述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。

在权利要求中，在括号之间的任何附图标记都不应被解释为限制权利要求。