[發明專利]壓差控制式馬達和泵阻隔流體壓力調控系統

無效

• 申請號: 201180031295.3
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102971487A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: T.克約尼格森
• 申請（專利權）人: 韋特柯格雷斯堪的納維亞有限公司
• 主分類號: E21B43/01
• 分類號: E21B43/01;B63C11/00;E21B43/12;F04B53/16;F04D29/10;F16J15/40
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

技術領域

本發明大體涉及在運送海底烴生產中產生的過程流體中涉及的海底裝備。更具體而言，本發明涉及設計成管理海底馬達和泵模塊中的阻隔和潤滑流體壓力的系統。

背景技術

海底烴生產中的過程流體典型地是從地底儲層中抽出的多相流體，包括油和氣體以及最后包括固體物質。馬達/泵模塊布置在海床上，并且構造成將過程流體從儲層運送到海面或基于陸地的主設施。馬達/泵模塊頻繁地受到例如泵送介質中的巨大的壓力變化以及在泵啟動和停止序列期間的巨大過渡負荷的影響。在泵的吸入側處的介質壓力可為大約好幾百巴，從而在馬達/泵模塊中需要對應的措施來阻止過程流體和顆粒物質從泵內部通過馬達/泵模塊中的軸承和密封件遷移到馬達殼體中。

為了泵送海底生產中的多相流體，通常使用螺桿轉子泵。螺桿轉子泵是具有兩個螺桿的正排量類型的泵，這兩個螺桿被驅動而與相互嚙合的齒輪一起旋轉，在齒輪之間，一定量的流體沿螺桿的軸向方向從泵的吸入側移置，以在泵的壓力側上排出。螺桿通過軸頸安裝在泵殼體中的軸承中，并且以傳動的方式連接到布置在馬達殼體中的馬達上。在雙轉子螺桿泵的情況下，承載在螺桿軸上的相互嚙合的定時齒輪對旋轉運動提供同步。密封裝置在液壓方面分隔馬達殼體與泵，其中，傳動軸通過軸頸安裝而延伸成與泵轉子軸連接。密封裝置在泵的兩端處分隔泵軸承與泵送介質。

為了潤滑和冷卻，以及阻止海水和泵送介質浸入到海底馬達和泵模塊的結構中，需要將液壓流體供應到馬達/泵模塊。就此而言，阻隔流體和潤滑流體基本上是應用來保護馬達/泵模塊的內部的相同類型的流體的不同定義。

因此，將保護馬達不受周圍的海和泵中的介質的影響的馬達殼體保持在泵的內部壓力之上的壓力下，照這樣，馬達殼體也用作阻止過程流體和微粒通過密封件和軸承裝置侵入到馬達殼體中的阻隔。由于壓差的原因，無法避免液壓流體沿著傳動軸的泄漏流。泄漏速率取決于流體屬性、壓差、泵的瞬態操作狀況和密封件(一個或多個)的緊密性。通過從外部液壓流體供應補充馬達殼體來補償泄漏。

同樣，典型地將液壓流體供應給泵，以潤滑泵的內部結構，諸如泵轉子軸承、密封件和定時齒輪。將泵的潤滑流體回路中的壓力保持在通過泵移置的介質的壓力之上，以便阻止過程流體和微粒侵入到泵軸承、密封件和定時齒輪中。通過來自外部液壓流體供應的補充來補償通過泵密封件進入到泵送介質中的泄漏。

馬達和泵可以傳動的方式連接在馬達殼體的內部，或者連接在馬達殼體的外部。例如，馬達和泵可共用同一個軸，而沒有單獨的聯接件以傳動關系連接它們。在其它設計中，泵軸可聯接到馬達殼體的內部的馬達軸上。在另外的其它設計中，馬達和泵借助于位于限定在馬達殼體和泵之間的聯接室中的聯接件以傳動的方式連接。但是，在所有備選方案中，分別在接口上(即在馬達殼體、聯接室(當存在時)和泵潤滑系統與泵送介質之間)始終保持壓差是合乎需要的。

傳統上，通過臍帶供應馬達阻隔流體和泵阻隔流體，并且通過位于水上設施處的方向控制閥來管理泄漏補償和壓力控制。隨著日漸增多地安裝海底烴生產點且在增大的深度和離船距離處操作海底烴生產點，潤滑和冷卻系統中的響應時間和控制要求對應地提高。因此，越來越多地需要一種馬達和泵阻隔流體壓力調控系統，其運行來立即響應于馬達和泵模塊的壓力變化，并且提供提高的運行可靠性。

發明內容

因此本發明旨在提供一種用于海底馬達和泵模塊的馬達和泵阻隔流體壓力調控系統，其避免現有技術系統的問題，尤其是與離船距離長和水深大相關聯的那些問題。

本發明尤其旨在在海底馬達和泵模塊中提供一種馬達和泵阻隔流體壓力調控系統，該系統具有補償由于通過馬達和泵模塊中的密封件和軸承的泄漏所造成的液壓流體損失的固有的能力。本發明的又一個目標在于提供一種馬達和泵阻隔流體壓力調控系統，其中，在馬達阻隔流體回路和泵阻隔流體回路之間始終自動地保持預先設定的壓差。

如在此語境中使用的那樣，馬達阻隔流體回路應理解成包括馬達殼體腔體及其相關聯的構件和流管線(控制馬達殼體腔體中的流體壓力所涉及)中的流體體積。對應地，泵阻隔流體回路應理解成至少包括連接室腔體及其相關聯的構件和流管線(控制連接室腔體中的流體壓力所涉及)中的流體體積。在更一般的意義上，泵阻隔流體回路也可包括泵中的其它腔體或通道中的流體體積。

通過提供所附權利要求中限定的用于海底馬達和泵模塊的馬達和泵阻隔流體壓力調控系統來實現本發明的目標。

簡要而言，用于管理海底馬達/泵應用中的馬達和泵阻隔流體的壓力調控系統包括：

阻隔流體回路，其提供從液壓流體供應到馬達和泵模塊中的第一腔體的流體流連通；