液压装置及其致动方法
【专利摘要】本公开包括液压设备和用于液压装置的冗余致动的方法。一些设备包括具有第一液压致动器和第二液压致动器的液压装置，其中该第一和第二液压致动器中的每一个均至少包含第一液压腔、第二液压腔、和活塞。一些设备还包括联接到所述液压装置的控制器。在一些实施例中，所述控制器被配置为从流体源通过联接到所述控制器的并联的至少两个液压管路接收液压流体，选择所述并联的至少两个液压管路中的第一液压管路，并将所述液压流体从所选择的第一液压管路转移到第一液压致动器的第一腔以向第一活塞施加压力以致动所述液压装置。
【专利说明】液压装置及其致动方法
[0001]相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时申请N0.61/886，404的优先权，该临时申请的标题为“第N冗余的液压致动器”，提交日为2013年10月03日，该临时申请通过引用被全部包括于此。
发明领域
[0002]本发明大体上涉及液压致动器，更具体地，但并非以限制方式地，涉及包含液压控制的控制系统中的冗余的液压致动器。
【背景技术】
[0003]液压系统采用多数个液压装置以执行不同的功能。例如，水下防喷器(BOP)可以采用以闸板，环形套筒，连接器，和故障安全阀功能形式的液压装置。在BOP的情况下，当液压装置失效时，其无法再使用，或会泄漏，钻井操作必须暂停以执行对液压装置的维护。暂停钻井操作的结果是产生巨大的收入损失和/或巨大的成本。
【发明内容】
[0004]液压装置可以通过冗余控制和/或致动器而致动以便改善可靠性，可用性，容错性，和/或液压装置的安全性，并允许液压装置甚至在部件失灵后仍可继续工作。在一些实施例中，采用液压装置的冗余致动的液压设备可包含具有第一液压致动器和第二液压致动器液压装置，其中第一和第二液压致动器中的每一个均至少包含第一液压腔、第二液压腔、和活塞。该设备还可包括与液压装置联接的控制器，其中该控制器被配置为从流体源经过联接到控制器的并联的至少两个液压管路接收液压流体。控制器也可以被配置为选择并联的至少两个液压管路中的第一液压管路，并将液压流体从所选择的第一液压管路转移到该第一液压致动器的第一腔，其中该液压流体向第一液压致动器的第一腔的转移向第一活塞施加压力以致动该液压装置。换句话说，控制器也可被配置为选择并联的至少两个液压管路中的第一液压管路，并将该液压流体从所选择的第一液压管路转移到第一液压致动器的第一腔，以向第一活塞施加压力以便致动该液压装置。
[0005]根据实施例，控制器可进一步被配置为选择至少两个液压管路中的第二液压管路，并将液压流体从所选择的第二液压管路转移到第二液压致动器的第一腔，其中液压流体向第二液压致动器的第一腔的转移向第二活塞施加压力以进一步致动该液压装置。话句话说，控制器可以进一步被配置为选择至少两个液压管路中的第二液压管路，并将液压流体从所选择的第二液压管路转移到该第二液压致动器的第一腔以向第二活塞施加压力以便进一步致动该液压装置。在另一实施例中，控制器还可被配置为将液压流体从所选择的第一液压管路转移到第二液压致动器的第一腔，其中该液压流体向第二液压致动器的第一腔的转移向第二活塞施加压力以进一步致动该液压装置。换句话说，控制器还可被配置为将液压流体从所选择的第一液压管路转移到第二液压致动器的第一腔以向第二活塞施加压力以便进一步致动该液压装置。
[0006]在另一实施例，控制器可被配置为从多数个传感器接收一个或更多信号，该传感器与第一活塞，第一液压致动器的第一腔，第二活塞，以及第二液压致动器的第一腔中的至少一个联接。控制器可进一步被配置为，基于或至少部分基于从多数个传感器接收的一个或更多的信号，检测与第一液压致动器和第二液压致动器中的至少一个相关的失效。在一些实施例中，控制器还可被配置为，一旦检测到失效，增加并联的至少两个液压管路中的至少一个中的液压流体的压力，以便增加施加到第一活塞和第二活塞中的至少一个的压力，以便进一步致动该液压装置。
[0007]在一些实施例中，第一液压致动器和第二液压致动器可以在液压装置中被串联联接。在另外的实施例中，第一液压致动器和第二液压致动器可以在液压装置中被并联联接。
[0008]在一些实施例中，一种用于液压装置的冗余致动的方法，可以包括:在控制器从流体源通过联接到该控制器的并联的至少两个液压管路接收液压流体。该方法还可包括由控制器选择并联的至少两个液压管路中的第一液压管路，以及由控制器将液压流体从所选择的第一液压管路转移到液压装置的第一液压致动器的第一腔，其中液压流体向第一液压致动器的第一腔的转移向第一活塞施加压力以致动该液压装置。换句话说，该方法可以还可包括由控制器选择并联的至少两个液压管路中的第一液压管路，以及由控制器将液压流体从所选择的第一液压管路转移到液压装置的第一液压致动器的第一腔以向第一活塞施加压力以便致动该液压装置。
[0009]根据实施例，该方法可进一步包括选择至少两个液压管路中的第二液压管路，以及将液压流体从所选择的第二液压管路转移到液压装置的第二液压致动器的第一腔，以向第二活塞施加压力以进一步致动该液压装置。在一些实施例中，该方法还可包括将液压流体从所选择的第一液压管路转移到第二液压致动器的第一腔以向第二活塞施加压力以进一步致动该液压装置。
[0010]在一些实施例中，该方法还可包括从多数个传感器接收一个或更多信号，该传感器与第一活塞，第一液压致动器的第一腔、第二活塞、以及第二液压致动器的第一腔中的至少一个联接。该方法还可包括基于或至少部分基于从多数个传感器接收的一个或更多的信号，检测与第一液压致动器和第二液压致动器中的至少一个相关的失效。根据另外的实施例，该方法可进一步包括，一旦检测到失效，增加并联的至少两个液压管路中的至少一个中的液压流体的压力，以便增加施加到第一活塞和第二活塞中的至少一个的压力，以便进一步致动该液压装置。
[0011]在一个实施例中，该第一液压致动器和该第二液压致动器在液压装置中被串联联接。在另一个实施例中，该第一液压致动器和该第二液压致动器在液压装置中被并联联接。
[0012]在本公开中所使用的，术语“防喷器”包括但不限于单个防喷器，还包括可包括超过一个防喷器的防喷器组件(例如，防喷器组)。
[0013]术语“联接”被定义为连接，虽然并不必需是直接连接，并且也不必需是机械连接；两个“联接”的项目可以是互相成一体的。术语“一”和“一个”被定义为一个或更多，除非本公开明示要求其他含义。术语“基本上”被定义为主要是所指明的情况但不必要完全是所指明的情况(并且包括所指明的情况；例如，基本上90度包括90度，并且基本上平行包括平行)，就如同本领域一般技术人员所理解的那样。在任何公开的实施例中，术语“基本上”、“近似地”、和“大约”可以被替换为在所指明的情况的“[一定比例]之内”，其中该一定比例包括 0.1%、1%、5%、10%、和 20%。
[0014]进一步，被配置为某种方式的装置或系统，其至少被配置为该种方式，但也能够被配置为具体说明的方式之外的其他方式。
[0015]术语“包含”(以及包含的任何形式，例如“包含了”以及“包含着”)，“具有”(以及具有的任何形式，例如“具有了”以及“具有着”)，“包括”(以及包括的任何形式，例如“包括了”以及“包括着”)，以及“含有”(以及含有的任何形式，例如“含有了”以及“含有着”)都是开放式的连接动词。其结果是，“包含”、“具有”、“包括”、或“含有”一个或更多的元件的设备，其拥有那些一个或更多的元件，但不限于仅拥有那些元件。类似的，“包含”、“具有”、“包括”、或“含有”一个或更多的步骤的方法，其拥有那些一个或更多的步骤，但不限于仅拥有那些一个或更多的步骤。
[0016]设备、系统、和方法中的任何一种的任何实施例能够由，或实质上由，任何说明的步骤，元件、和/或特征组成一一而不是包含/包括/含有/具有一一任何说明的步骤、元件、和/或特征。因此，在任何权利要求中，术语“由……组成”或“实质上由……组成”可以被任何上述记载的开放式连接动词替代，以便改变给定权利要求的范围，该给定权利要求本应使用开放式连接动词。
[0017]即使这没有被说明或示出，一个实施例的一个或多个特征也可以被应用到其他实施例，除非本公开或者实施例的本质明示禁止这种应用。
[0018]上述相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解下述对本发明的具体说明。本发明额外的特征和优点将在下文中说明并形成本发明权利要求的主题。本领域一般技术人员应当理解到，所公开的概念和具体的实施例可以被轻松地用作修改或设计其他结构的基础，用于实现与本发明相同的目的。本领域一般技术人员应当认识至IJ，此类等同构造没有离开所附权利要求所限定的本发明的范围和精神。通过下述说明，当结合附图考虑时，将更好地理解被认为是本发明特点的新特征，涉及该新特征组织和操作方法，以及进一步的目标和优点。但是，应明示理解的是，每个附图仅是出于示例和说明而提供的，并没有任何作为限制本发明的限定的意图。
【附图说明】
[0019]下列附图以示例而非限定的方式示出。为了简明和清楚的目的，给定结构的每个特征并不总是在该结构出现的每幅视图中标出。相同的附图标记并不必需指代相同的结构。相反，相同的附图标记可以用于指代类似的特征或具有类似功能性的特征，也可以使用不相同的附图标记指代前述特征。
[0020]图1是示出了根据本公开的一个实施例的具有冗余控制和液压致动器的系统的框图。
[0021]图2是也示出了根据本公开的一个实施例的具有冗余控制和/或液压致动器的系统的框图。
[0022]图3是示出了根据本公开的一个实施例的用于液压装置的冗余致动的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023]液压装置可以被冗余控制和/或致动器致动。结合到液压装置的控制和/或致动器中的冗余可以改善可靠性、可用性、容错性、和/或液压装置的安全性并允许液压装置即使在部件失效后仍能工作。在一些实施例中，液压装置可包括联接(例如，流体连通)到防喷器(BOP)或作为防喷器部分的任何功能/结构。以示例而非限制的方式，与BOP关联的液压装置可包括闸板、环形套筒、储存器、测试阀、故障安全阀、压井和/或扼流管路和/或阀门、隔水管接头、液压连接器、和/或类似装置。总体上讲，BOP可以用于陆上或水下，水下能够包括从数米深的水深到若干公里深的水深(也被称为“深水”)。
[0024]图1示出了根据本公开一个实施例的具有冗余控制和液压致动器的系统的框图。系统100可以包括联接到第一控制器106的第一组液压管路102以及联接到第二控制器108的第二组液压管路104。在一些实施例中，液压管路可以通过导管，孔，管道，和/或类似装置被联接到控制器。第一组液压管路102和第二组液压管路104可将液压流体从流体源(未示出)或多个流体源(未示出)分别地转移到第一控制器106和第二控制器108。根据实施例，流体源可储存水下海水，淡水，处理后的水，油基流体，或任何其他能够流过液压装置的流体。流体源可以通过多种方式实现，例如通过能够改变容积的柔性材料或刚性结构。例如，流体源可以是储液器，开放水源，另外的液压装置，和/或类似装置。在另一实施例中，流体源可以是机械装置，储气罐，弹簧偏置储存器，管道，活塞，和/或类似装置。在一个实施例中，流体源可以位于水面和/或水下。总体上讲，流体源可以位于任何位置(例如，在岸上，在水面，在水下)，并且可以是任何在液压管路中供应流体的柔性的或刚性的结构，所述液压管路例如第一组液压管路102和第二组液压管路104。
[0025]根据实施例，第一组液压管路102中的每个液压管路可并联地将流体转移到第一控制器106，并且第一组液压管路102中的液压管路内的液压流体可具有相同的压力。类似地，第二组液压管路102中的每个液压管路可以并联地将流体转移到第二控制器106，并且第二组液压管路102中的液压管路内的液压流体可具有相同的压力。根据另外的实施例，并联的液压管路中的压力，不论是在第一组102中或是在第二组104中，在穿过液压管路时可变化。
[0026]根据一些实施例，第一组液压管路102可提供液压流体用于在第一方向致动液压装置110，同时第二组液压管路104可提供液压流体用于在第二方向致动液压装置110，该第二方向可与第一方向相反。例如，在一个实施例中，其中液压装置110可以是BOP闸板，第一组液压管路102可以提供液压流体用于关闭该闸板，同时第二组液压管路104可以提供液压流体用于打开闸板。
[0027]通过向三个并联的液压管路发送相同的压力，冗余可以被结合到液压装置110的控制中。根据一个实施例，如图1中所示，第一控制器106可被配置为从第一组液压管路102中的至少三个不同的液压管路中选择并允许流体从第一组液压管路102中的至少一个液压管路中沿第一液压致动管路112被转移到液压装置110的致动器114。例如，在一个实施例中，第一控制器106可选择第一组102中的第一液压管路，并将所选择的第一组102中的第一液压管路中的液压流体通过第一液压致动管路112转移到第一液压致动器118的第一腔116。由于图1中的第一控制器106接收第一组液压管路102，该第一组液压管路102包括至少三个不同的液压管路，当第一组102中的任何一个管路出现故障或失效时，例如出现泄露，第一控制器106和致动器114仍可以通过将流体从第一组102中未表现出故障或失效的不同的液压管路转移通过第一致动管路112，而不受故障或失效阻碍地操作。
[0028]根据如图1所示的实施例，致动器114可包括两个液压致动器118和122。因此，在一些实施例中，第一控制器106可选择第一组102中的第二液压管路，并将第一组102中的所选择的第二液压管路中的液压流体通过第二液压致动管路120转移到第二液压致动器122的第一腔124。如之前讨论的，流体向第二液压致动器122的转移可比常规的系统更可靠也更可用，这是因为第一控制器106可接收多数个液压管路，例如第一组液压管路102，由此增加了在需要时第二致动器122接收液压流体的可能性。
[0029]类似地，第二控制器108可选择第二组104中的第一液压管路，并将所选择的第二组104中的第一液压管路中的液压流体通过第三液压致动管路126转移到第一液压致动器118的第二腔128。第二控制器108还可选择第二组104的第二液压管路，并将所选择的第二组104中的第二液压管路中的液压流体通过第四致动管路130转移到第二液压致动器122的第二腔132。第一控制器106所接收的液压管路中的冗余的结果是带来与第一液压致动器118相关的改进的可靠性、可用性、和/或容错性，由于第二控制器108也通过第二组液压管路104接收多数个液压管路，改进的可靠性、可用性、和/或容错性也作为第二控制器108所接收的液压管路中的冗余的结果，呈现在第二液压致动器122中。
[0030]如图1中所示，在第一控制器106和第二控制器108所接收的液压管路的数量方面的冗余之外，系统100还示出了液压装置110的致动方面的冗余。例如，液压装置110的液压致动器114可分成两个单独的液压致动器118和122。通过含有第一液压致动器118和第二液压致动器122，由致动器114呈现的冗余，允许第二层次的增加的可靠性、可用性、和/或容错性，这将在对图3的说明中示出。
[0031]虽然图1示出了一个实施例，其中总体液压致动器114中的第一液压致动器118和第二液压致动器122是串联的，例如总体液压致动器系统(例如液压致动器114)中的子组液压致动器(例如第一液压致动器118和第二液压致动器122)还可被操作为并联的。例如，图2的框图中也示出了根据本公开的一个实施例的具有冗余控制和/或液压致动器的系统。系统200示出的实施例中，用于关闭BOP功能(例如闸板)的液压流体可从一个液压致动管路被分配到不同的腔中，这与图1中示出的为每个腔设有单独的液压致动管路相反。例如，第一液压致动管路202中的液压流体可被分配到第一致动器206的第一腔204、第二致动器210的第一腔208、和第三致动器214的第一腔212，这三者构成液压装置218的总体致动器216。在一个实施例中，流体在第一液压致动管路202中的流体供应可由控制器(例如图1中的第一控制器106)控制，并且第一液压致动管路202中的流体可由联接到控制器的液压管路组(例如图1中所示的第一组液压管路102)提供。
[0032]类似地，如图2中所示，第二液压致动管路220中的液压流体可被分配到第一致动器206的第二腔222、第二致动器210的第二腔224、和第三致动器214的第二腔226，这三者构成液压装置218的总体致动器216。在一个实施例中，第二液压致动管路220中的流体供应可被控制器(例如图1中的第二控制器1 8 )控制；并且可通过与控制器联接的液压管路的组(例如图1中的第二组液压管路104)提供第二液压致动管路220中的流体。
[0033]在一些实施例中，与构成总体液压致动器216的每个子组的液压致动器206、210、和214关联的每个腔可具有专用液压致动管路，如图1中所示。此外，由于控制器(例如图1中的第一控制器106或第二控制器108)可控制向图2中的第一液压致动管路202和第二液压致动管路220的流体供应，被第一控制器106和第二控制器108所接收的液压管路中的冗余带来了与图1中的总体液压致动器114关联的改善的可靠性、可用性、和/或容错性，这种改善还可展现在图2中的总体液压致动器216中，这是控制器接收液压管路中的冗余的结果，所述控制器控制向图2中的第一液压致动管路202和第二液压致动管路220的流体供应。
[0034]尽管图1示出的实施例中，液压致动器可以是串联冗余的，图2示出的实施例中，液压致动器可以并联冗余的。总体上讲，液压致动器可以是串联冗余、并联冗余、和/或串联和并联冗余的组合，而不会离开本公开的精神或范围。此外，尽管图1示出的实施例中，液压致动器的腔具有专用液压致动管路以供应液压流体;图2示出的实施例中，多数个腔可接收从液压致动管路分配的液压流体。总体上讲，腔可以从专用的、分配的、和/或专用与分配的组合的液压致动管路中接收液压流体，而不会离开本公开的精神或范围。
[0035]在一些实施例中，冗余的优点可延伸超过控制器至液压装置。例如，在一些实施例中，系统中的每个控制器(诸如，例如控制器106或控制器108)可具有从控制器输出的一组液压管路，并且每个输出的液压管路可对应于输入液压管路。在一些实施例中，图1和/或图2中示出的每个液压管路(诸如，例如液压管路112、120、126、或130)可对应于从控制器输出的冗余的液压管路的组。例如，液压管路112可对应于一组冗余的液压管路，并且液压管路120可对应于另一组冗余的液压管路。
[0036]结合到向致动器的液压流体的控制之中的冗余以及结合到致动器本身之中的冗余，如图1和/或图2中所示，通过减少故障连接和/或致动器对液压装置的操作的影响，可显著地改善液压装置的可靠性、可用性、和/或容错性。例如，图3提供的流程图示出了根据本公开的一个实施例的用于液压装置的冗余致动的方法。方法300可开始于框302，其中在控制器通过联接到控制器的并联的至少两个液压管路接收来自流体源的液压流体。参考图1，根据一个实施例，框302所指的控制器可以是第一控制器106，并且并联的至少两个液压管路可以是第一组液压管路102的至少两个管路。在一些实施例中，控制器可至少包括控制阀以处理到控制器的和来自控制器的流体的转移。
[0037]在框304，方法300可包括由控制器选择并联的至少两个液压管路中的第一液压管路，并且在框306，方法300可包括由控制器将液压流体从所选择的第一液压管路转移到液压装置的第一液压致动器的第一腔，其中向第一液压致动器的第一腔转移液压流体会施加压力到第一活塞以致动液压装置。例如，返回参考图1，在一个实施例中，第一液压致动器的第一腔可包括第一液压致动器118的第一腔116。此外，第一活塞可以是图1的第一活塞134，并且液压装置可以是图1的液压装置110。根据实施例，当液压流体被转移到第一腔(例如第一腔116)，腔中的压力可以提高由此压力被施加到第一活塞(例如第一活塞134)，该第一活塞随后致动液压装置。例如，当液压装置为BOP闸板，且致动器被如图1中示出的那样配置时，然后作为液压流体被转移到第一腔116的结果，施加到第一活塞134上的压力可使第一活塞134向正X方向移动，在一些实施例中，这可使BOP闸板关闭。
[0038]在另外的实施例中，在框306，第一液压致动器的第一腔可包括第一液压致动器206的第一腔204。此外，第一活塞可以是图2的第一活塞228，并且液压装置可以是图2的液压装置218。因此，当液压装置为BOP闸板，并且致动器如图2中所示的那样配置时，然后，作为液压流体被转移到第一腔204的结果，施加到第一活塞228上的压力，可使第一活塞228向正X方向移动，在一些实施例，这也可使BOP闸板关闭。
[0039]根据实施例，第一控制器也可选择被并联转移的至少两个液压管路中的第二液压管路，并将液压流体从所选择的第二液压管路转移到第二液压致动器的第一腔。在一些实施例中，液压流体向第二液压致动器的第一腔的转移可向第二活塞施加压力以进一步致动液压装置。例如，返回参考图1，在一个实施例中，第二液压致动器的第一腔可包括第二液压致动器122的第一腔124。此外，第二活塞可以是图1中的第二活塞136，并且液压装置可以是图1的液压装置110。根据实施例，当液压流体被转移到第一腔(例如第一腔124)，腔中的压力可以提高由此压力被施加到第二活塞(例如第二活塞136)，该第二活塞随后致动液压装置110。因此，当液压装置是BOP闸板并且致动器如图1中所示的那样配置时，然后作为液压流体被转移到第二致动器122的第一腔124的结果，施加到第二活塞136上的压力可使第二活塞136向正X方向移动，在一些实施例中，这可使BOP闸板更快地关闭。
[0040]如上所述并参考图1，当施加到第二活塞136的压力等于施加到第一活塞134的压力时，可使BOP闸板比压力仅施加到第一活塞134时更快地关闭。在另外的实施例中，施加到第一活塞134的压力和施加到第二活塞136的压力可保持相等，但当压力除施加到第一活塞134外也施加到第二活塞136时，压力减小。通过减小施加到第一活塞134和第二活塞136的压力，BOP闸板可以较慢的速度关闭，这在闸板以不可靠或不安全的快速度关闭时可能是期望的。在另外的实施例中，施加到第二活塞136的压力可以与施加到第一活塞134的压力不同。例如，第一控制器106可接收额外的液压管路的组以保有具有较小压力的液压流体，并且第一控制器106可将较低的压力的液压流体转移到第二液压致动器122的第一腔124。通过向第二活塞136施加不同的压力，可以控制BOP闸板以期望的速度关闭。
[0041]在另一实施例中，来自所选择的第一液压管路(例如在框304所选择的第一液压管路)的液压流体可被转移到第二液压致动器的第一腔。在一些实施例中，液压流体向第二液压致动器的第一腔的转移可向第二活塞施加压力以进一步致动液压装置。例如，返回参考图2，在一个实施例中，第二液压致动器的第一腔可包括第二液压致动器210的第一腔208。此外，第二活塞可以是图2的第二活塞230，并且液压装置可以是图2的液压装置218。因此，当液压装置是BOP闸板并且致动器如图2中所示的那样配置时，然后作为液压流体被转移到第一腔208的结果，施加到第二活塞230上的压力可使第二活塞230向正X方向移动，在一些实施例中，这可使BOP闸板以与之前相同或不同的速度关闭。例如，如前所述并参考图1，施加到第一活塞228和第二活塞230中的每个上的压力可以变化，以修正BOP闸板可关闭的速度，如果需要的话。
[0042]如图1-3中所示，压力可施加到活塞，这可被安排为多种组合并以多种方式致动液压装置。例如，如之前公开的，总体上讲，液压致动器可以是串联冗余的、并联冗余的、和/或串联和并联的组合的冗余的。因此，根据实施例，至少第一活塞和第二活塞可以被安排为串联、并联、和/或串联和并联的组合以致动液压装置。
[0043]在一些实施例中，第一控制器可还可被配置为检测与第一液压致动器和/或第二液压致动器关联的失效。例如，在一些实施例中，多数个传感器可被联接到液压装置中的液压致动器的每一个，并且，更具体地联接到液压装置中的液压致动器的每个活塞和/或腔。在一个实施例中，多数个传感器可被至少联接到至少第一活塞、第一液压致动器的第一腔、第二活塞、和/或第二液压致动器的第二腔中的每一个。然后第一控制器可联通(诸如，例如通过电连通)到每个传感器以从多数个传感器中的每一个接收信号。
[0044]根据实施例，来自传感器的信号可包括与系统中的每个液压致动器的操作状态相关联的信息/数据，并且，更具体地，信息/数据至少关联到与系统中的每个致动器相关联的活塞和/或腔关。传感器获取的熟读可指示压力、流速、温度、传导率、PH值、位置、速率、加速度、电流、和电压中的至少一个。然后，根据一些实施例，第一控制器可通过位于第一控制器之内的处理器处理来自多数个传感器的信号，以检测与系统中的任何液压致动器关联的失效，和/或系统中的液压致动器的任何具体特征。除处理器外，第一控制器还可包括存储器以存储信息/数据。
[0045]根据实施例，一旦检测到失效，例如与第二液压致动器关联的失效，可增加并联的液压管路(例如第一组102中的液压管路)中的液压流体的压力，以增加施加到第一活塞的压力。额外的压力可能是补偿第二液压致动器故障并进一步致动液压装置所必须的，以保证液压装置甚至在部件失效后继续操作。在另外的实施例中，第一液压致动器发生故障或被检测到显示失效，可增加并联的液压管路(例如第一组102中的液压管路)中的液压流体的压力，以增加施加到第二活塞的压力。就用于第一液压致动器的情况，额外的压力可能是补偿第一液压致动器故障并进一步致动液压装置所必须的，以保证液压装置甚至在部件失效后继续操作。总体上讲，第一控制器可检测包括在液压装置中的任何致动器的失效，并且一旦检测到某个具体的致动器的失效，关联到另一致动器(即，故障致动器之外的其他制动器)的压力可被修正，以补偿故障装置。在另外的实施例中，可能不需要修正压力以补偿故障致动器。根据一个实施例，可通过修正施加到供应液压流体的流体源的压力来修正联接到控制器的液压管路中的压力。
[0046]在一些实施例中，控制器可接收输入，并且可基于所接收的输入修正施加到无故障致动器的部件的压力和/或修正向故障和/或无故障致动器的流体的转移。例如，在一个实施例中，控制器可与海上钻井平台上的用户界面连通(诸如，例如电联通、声联通、和/或流体连通)，并且海上钻井平台上的操作者(例如钻井操作者)可在该界面提供输入，并能够与控制器通讯以便修正系统中的向液压致动器的流体的转移。
[0047]根据一些实施例，当致动器或致动器的具体特征部(例如腔或活塞)被检测到呈现失效，故障部件可能需要被停用或密封。例如，在一个实施例中，致动器的腔或活塞泄漏(泄漏是失效的一种类型)，此后，泄漏的腔、活塞、以及甚至或许整个与泄漏的腔和/或活塞关联的致动器可能需要被密封以防止任何压力损失。由于结合到系统中的冗余，可完全密封和/或移除故障的致动器，并可以对故障的致动器进行修理而不会影响液压装置的总体表现，这是因为冗余控制和/或致动器对故障部件进行了补偿。
[0048]根据实施例，第二控制器的功能性可以与第一控制器的功能性相同，其例外在于，与第一控制器控制其转移的流体相比，第二控制器可控制用于执行不同液压功能的流体的转移。例如，在一个实施例中，第二控制器可控制用于打开BOP闸板的液压流体的转移，然而第一控制器可控制用于关闭BOP闸板的液压流体的转移。在任何情况下，第二控制器也可检测失效，接收来自用户界面的输入，可基于检测到的失效和/或所接收的输入修正系统中的向致动器的流体的转移。此外，如图1和/或图2所示，其中第一控制器可控制向活塞的一侧的流体的转移，第二控制器可控制向相同活塞的另一侧的流体的转移。因此，任何关联到第一控制器的功能性也可关联到第二控制器，即使是出于不同的目的。
[0049]虽然图1示出的实施例中，致动器结合有双重冗余并且图2示出的实施例中，致动器结合有三重冗余，整体上讲，致动器可结合任何层次的冗余，并且冗余层次的选择可具体应用。例如，在一个实施例中，致动器可结合八重冗余，同时在另一个实施例中，致动器可结合五重冗余。
[0050]在一些实施例中，控制器106和108可包括控制电路。控制电路可包括一个或更多个阀控制器，其中每个阀控制器可与一个或更多个阀中的至少一个连通(诸如，例如电连通)。控制电路可被配置为通过选择性地在打开位置和关闭位置之间改变阀的位置调节向液压装置的流体的转移。
[0051]如上所述，控制器(例如控制器106或108)可包括处理器以在控制器处理接收到的信息和/或信号。控制器可被配置为基于处理的信息和/或信号执行多种功能。控制器还可包括与处理器电联接的存储器以在控制器存储数据。
[0052]控制器并不限制于此处公开的具体结构。本领域技术人员能够容易地认识到其他结构也是可能的，并且此处公开的控制器可涵盖此类结构，只要此类结构被配置为执行此处描述的控制器的功能。如果在固件和/或软件中实施，以上描述的有些功能可能被存储为计算机可读介质上的一个或更多指令或代码。示例包括用数据结构编码的非暂时性计算机可读介质以及用计算机程序编码的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质包括物理的计算机储存媒介。储存媒介可以是任何能够被计算机、计算装置、和/或通用处理器访问的可用的介质。以示例且非限定的方式，此类计算机可读介质能够包括RAM、R0M、EEPR0M、CD-ROM或其他光盘存储器，磁盘存储器或其他磁存储装置，或任何能够用于以指令或数据结构形式存储期望的程序代码，并能够为够被计算机、计算装置、和/或通用处理器访问的其他介质。盘以及碟包括压缩碟(CD)，激光碟，光碟，数字通用碟(DVD)，软盘和蓝光碟。总体上，盘磁性地复制数据，而碟光学地复制数据。上述组合也应当被包括在计算机可读介质的范围内。
[0053]除了存储在计算机可读介质中，指令和/或数据可提供为包括在通讯设备中的传输介质的信号。例如，通讯设备可包括具有指示指令和数据的信号的收发器，以及用于存储数据、信息、指令、和/或类似物的存储器。指令和数据被配置为使一个或更多个处理器实施本说明书和权利要求中指出的功能。
[0054]上述说明和示例提供了对示例的实施例的结构和用途的完整描述。虽然特定实施例被上文描述为具有一定程度的特性或参考了一个或更多个别的实施例，本领域技术人员能够就公开的实施例做出众多改变而不会离开本发明的范围。由此，多种方法和系统示例的实施例并没有限制到特定形式的意图。相反，其包括所有落入权利要求范围的修正和改变，并且在所示出的实施例之外可包括所描述的实施例的一些或全部特征。例如，元件可被省略或结合为一体的结构，和/或连接可被替换。进一步地，在适当时，任何上述示例的方面均可与任何其他描述的示例相结合，以形成进一步的示例。这些进一步的示例具有类似的或不同的特性和/或功能，并且处理相同或不同的问题。类似地，将理解到上述利益和优点可涉及一个实施例或可涉及多个实施例。
[0055]权利要求没有意图包括，也不应被解释为包括，装置加功能或步骤加功能类型的限定，除非该限定明确记载在给出的使用了短语“用于……的装置”或“用于……的步骤”的权利要求中。
【主权项】
1.一种液压设备，包括: 液压装置，所述液压装置具有第一液压致动器和第二液压致动器，其中第一和第二液压致动器中的每一个均至少包含第一液压腔、第二液压腔和活塞;并且 联接到所述液压装置的控制器，其中所述控制器被配置为: 通过联接到所述控制器的至少两个并联的液压管路接收来自流体源的液压流体； 选择所述至少两个并联的液压管路中的第一液压管路;并且 将所述液压流体从所选择的第一液压管路转移到所述第一液压致动器的第一腔，其中液压流体向所述第一液压致动器的所述第一腔的转移向第一活塞施加压力以致动所述液压装置。2.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器被进一步配置为: 选择所述至少两个液压管路中的第二液压管路;并且 将所述液压流体从所选择的第二液压管路转移到所述第二液压致动器的第一腔，其中所述液压流体向所述第二液压致动器的所述第一腔的转移向第二活塞施加压力以进一步致动所述液压装置。3.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器被进一步配置为将所述液压流体从所选择的第一液压管路转移到所述第二液压致动器的第一腔，其中所述液压流体向所述第二液压致动器的所述第一腔的转移向第二活塞施加压力以进一步致动所述液压装置。4.如权利要求1所述的设备，其中所述控制器被进一步配置为: 从多数个传感器接收一个或更多信号，所述多数个传感器联接到所述第一活塞、所述第一液压致动器的所述第一腔、所述第二活塞、和所述第二液压致动器的所述第一腔中的至少一个;并且 至少部分基于从所述多数个传感器接收的所述一个或更多信号，检测关联到所述第一液压致动器和所述第二液压致动器中的至少一个的失效。5.如权利要求4所述的设备，其中所述控制器被进一步配置为，一旦检测到所述失效，增加所述至少两个并联的液压管路中的至少一个中的液压流体的压力，以增加施加到所述第一活塞和所述第二活塞中的至少一个的压力，以进一步致动所述液压装置。6.如权利要求1所述的设备，其中所述第一液压致动器和所述第二液压致动器在液压装置中被串联联接。7.如权利要求1所述的设备，其中所述第一液压致动器和所述第二液压致动器在液压装置中被并联联接。8.一种用于液压装置的冗余致动的方法，包括: 在控制器通过联接到所述控制器的至少两个并联的液压管路接收来自流体源的液压流体； 由控制器选择所述至少两个并联的液压管路中的第一液压管路;并且 由控制器将所述液压流体从所选择的第一液压管路转移到液压装置的第一液压致动器的第一腔，其中所述液压流体向所述第一液压致动器的所述第一腔的转移向第一活塞施加压力以致动所述液压装置。9.如权利要求8所述的方法，进一步包括: 选择至少两个液压管路中的第二液压管路;并且 将所述液压流体从所选择的第二液压管路转移到所述液压装置的第二液压致动器的第一腔，其中所述液压流体向所述第二液压致动器的所述第一腔的转移向第二活塞施加压力以进一步致动所述液压装置。10.如权利要求8所述的方法，进一步包括将所述液压流体从所选择的第一液压管路转移到第二液压致动器的第一腔，其中所述液压流体向所述第二液压致动器的所述第一腔的转移向第二活塞施加压力以进一步致动所述液压装置。11.如权利要求9或10所述的方法，其中所述第一液压致动器和所述第二液压致动器在液压装置中被串联联接。12.如权利要求9或10所述的方法，其中所述第一液压致动器和所述第二液压致动器在液压装置中被并联联接。13.如权利要求8所述的方法，进一步包括: 从多数个传感器接收一个或更多信号，所述多数个传感器联接到所述第一活塞、所述第一液压致动器的所述第一腔、第二活塞和第二液压致动器的第一腔中的至少一个;并且 至少部分基于从所述多数个传感器接收的一个或更多信号，检测关联到所述第一液压致动器和所述第二液压致动器中的至少一个的失效。14.如权利要求13所述的方法，进一步包括，一旦检测到所述失效，增加所述至少两个并联的液压管路中的至少一个中的所述液压流体的压力，以增加施加到所述第一活塞和所述第二活塞中的至少一个的压力，以进一步致动所述液压装置。
【文档编号】F15B18/00GK105980713SQ201480066362
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年10月3日
【发明人】J.M.达尔顿, T.迪克森
【申请人】越洋创新实验室有限公司