动力紧急释放联接器控制与监视系统的制作方法

本发明涉及一种气动、高压气体动力紧急释放联接器控制和监视系统，包括动力紧急释放联接器(perc)，布置在用于输送危险流体的流体供应管线中，所述动力紧急释放联接器包括成对设置有配合面的联接器构件，这些配合面用于密封接合联接器构件和在所述联接器构件之间形成可加压腔室；致动管线，在其一端连接到可加压腔室，在其另一端连接到高压气态介质的源，高压气态介质较佳地为高压氮气，第一致动装置布置在致动管线中。本发明还涉及气动、高压气体动力紧急释放联接器(perc)以及用于这种系统的控制和监视方法。

背景技术：

断离式联接器(bac)和紧急释放联接器(erc)通过以预定的施加力切断流体传送来确保液体和气体流体的安全传送。联接器或者由断裂螺栓(bac)启动或者由机械、气动或液压套环(collar)释放机构(erc)启动。断离式联接器(bac)和紧急释放联接器(ercs)可用于许多类型的装载应用，例如船到船装载、低温装载、船到岸装载和危险化学品的装载。

当软管暴露在迅速产生的高负载时，例如在装载或卸载期间驾驶员驶离时，这些联接器防止溢出和对设备的损坏。没有软管破裂阀，这种事件的后果可能非常严重。联接器具有转向断裂点，该断裂点将在确定的断裂负载时断裂，因此内部阀将在两侧自动关闭并且流动立即停止。这不仅保证了员工的安全。避免了环境污染和装载系统的成本昂贵的损坏，并且减少了停机时间。

文献us4,921,000描述了一种用于输送危险流体的管线或管道的断离联接器装置。该联接器包括大致管状形式的联接器构件，用于在其外端处连接到软管管线、管道或其他流体供应点或流体递送点，并且在其内端设置有互补面，这些互补面通过易碎连接件保持在密封接合。联接器构件具有阀座和阀构件，阀构件被推动朝向与所述阀座的闭合接合，但通常被保持抵靠弹簧并且与阀座脱离接合，直到联接器构件在连接件断裂时分离。设置有环形分离压头(ram)以在联接器构件之间施加压力，这将断裂连接件并分离联接器构件，因此阀构件将在弹簧作用下就位并且使被输送的流体的溢出最小化。

文献us5,699,822描述了一种断离式联接器装置和一种用于液压地脱开断离式联接器的方法。用于将阳阀体与阴阀体脱开的装置包括控制系统，该控制系统包括预充氮气的蓄能器、连接到蓄能器的气动提升阀、连接到气动提升阀的手动控制空气源、给蓄能器充油的液压泵和由蓄能器启动的液压缸。替代地，可以手动地分离该断离式联接器装置。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种与断离式联接器相关的改进的控制和监视系统。这是通过根据权利要求1所述的气动/高压气体动力紧急释放联接器控制和监视系统获得的。该系统的特征在于，在先导压力水平将气态介质提供到可加压腔室和在第一致动装置下游位置的致动管线，或经由用于检测在控制和监视系统中的任何气体泄漏的所述加压腔室。先导压力气态介质较佳地是低压氮气。

由于本发明，能确保在控制和监视系统中存在足够的压力，使得伴随用于输送危险流体的管线或管道使用的断离式联接器(bac)和紧急释放联接器(erc)在紧急情形下能气动地分离。

为了向系统供应气态介质，单个高压气态介质的源就足够了。如果方便的话，可以使用分离的压力罐，它们可以位于一起或在分离的位置。

如果系统利用分离的压力罐用于提供先导压力气态介质，则其可以位于与断离式联接器(perc)连接，并且分离的监视管线可以连接到断离式联接器的可加压腔室。这是方便的，因为操作员然后可以经由监视管线中的压力指示器控制系统是气密的(tight)并且如果需要则检查联接器和致动管线。

在用于先导压力气态介质的分离的压力罐的情形下，气态介质将经由可加压腔室流到致动管线，这导致具有很少部件的简单且可靠的系统。

由于根据本发明的联接器，其中成对环形密封件(较佳地为唇密封件)布置在环形密封件支承构件的相对侧上，该环形密封件支承构件布置成与可加压腔室连接，获得了改善的对来自周围介质的诸如水、潮湿空气、污垢或灰尘渗透进入联接器的保护。由此获得更可靠的功能，因为在联接器内部避免冰或至少最小化冰。在联接器中输送的流体泄漏到外部的风险也最小化。

在期望不依赖电的简单系统的情形下，一个/多个致动装置可以是气动调节的。该系统然后可以具有布置在第一压力调节器上游的第二压力调节器，用于将来自高压源的高压气态介质减小到在高压力水平和先导压力水平之间的操纵压力水平。替代地，先导压力水平处于足够的压力水平，以便充当操纵压力，其中不需要第二压力调节器。

本发明的另一个目的是提供一种气动、高压气体动力紧急释放联接器(perc)，其包括大致管状的成对联接器构件，联接器构件设有用于密封接合联接器构件的配合面。perc(动力紧急释放联接器)的特征在于，所述联接器构件的第一个设置有环形通道，该环形通道具有沿所述联接器的轴向延伸的内壁和外壁，以及连接该两个侧壁的底壁。所述联接器构件的第二个包括环形密封件支承构件，该环形密封件支承构件布置成在连接两个联接器构件时被插入所述环形通道中，以在配合面之间形成环形可加压腔室。密封件支承构件包括远侧头部和环形凹槽，该环形凹槽在远侧头部的轴向内侧形成腰部。成对环形密封件(较佳地第一唇密封件和第二唇密封件)分别夹在所述腰部和所述环形通道的内壁与外壁之间。在远侧头部的端面和所述环形通道的底部之间存在间隙。加压的气态介质经由在间隙中开口的孔供应，并且由于间隙，加压气态介质能围绕环形通道内的远侧头部分配。由于在加燃料操作之前和加燃料操作期间也在先导压力水平将气态介质供应给可加压腔室，因此可以避免污垢、灰尘和湿气渗透到perc中，并且获得了防止加燃料介质从perc内部泄漏的增加的安全性。在本发明的变型中，监视管线经由分离的入口替代的直接连接到可加压腔室。然后，可加压腔室将充当用于将先导压力气体提供到用于检测控制和监视系统中的任何气体泄漏的致动管线的连通通道。

本发明的另一个目的是提供一种用于气动、高压气体动力紧急释放联接器(perc)控制和监视系统的控制和监视方法，其中该方法包括以下步骤：

a)为致动管线提供先导压力气态介质，较佳地为低压氮气，

b)为可加压腔室提供先导压力气态介质，

c)检测和控制所述先导压力，并且

d)如果所述先导压力低于预定水平则报警。

由于本发明，提供了一种能在任何加燃料开始之前检测任何泄漏作为预防措施的方法。还能确保系统能够在紧急情况下释放perc。

附图说明

下面，将参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的气动/高压气体动力紧急释放联接器控制和监视系统的概览图，

图2示出了根据本发明第一实施例的气动/高压气体动力紧急释放联接器控制和监视系统的概览图，

图3示出了根据本发明第二优选实施例的回路简图，并且

图4示出了根据本发明的动力紧急释放联接器(perc)，

图5示出了本发明的perc(动力紧急释放联接器)的细节。

具体实施方式

提供以下具体实施方式和其中包含的示例是为了仅描述和说明本发明的某些实施例，而不旨在以任何方式限制本发明的范围。

图1示出了液化天然气(lng)加燃料操作以及根据本发明的气动/高压气体动力紧急释放联接器(perc)1控制和监视系统s的示意图。来自储罐30的lng(液化天然气)通过管道31供应到码头处的油轮40，或反之亦然，管道31在其远端具有lng传送软管32，用于联接到油轮40。perc阀1布置在油轮上用于lng传送软管32和的油轮40之间的联接。通过致动管线7供应perc阀1的致动动力。较佳地使用高压氮气。氮气瓶2b与其他部件一起容纳在机柜70内。手动perc启动装置33联接到致动管线7并且布置在码头易于接近。在一个实施例中，若干perc启动装置33相对于彼此位于远程位置。系统s包括不锈钢机柜70，用于独立安装在地面上。

图2示出了根据本发明第一实施例的气动/高压气体perc(动力紧急释放联接器)控制和监视系统的概览图。该系统包括致动管线7，在其一端连接到perc的可加压腔室12，见图4，并且在其另一端连接到高压气态介质gh的源c，高压气态介质较佳地为高压氮气，这里用高压气瓶2表示，第一致动装置4a布置在致动管线7中。第一致动装置4a可以是球阀，其较佳地被自动控制以在紧急情况下perc需要被释放的情形下打开。

监视管线8与第一致动装置4a并联布置。监视管线8设置有来自高压气体源c的高压气态介质gh。在该实施例中，监视管线8在第一致动装置4a上游与致动管线7分开。在监视管线8中，第一压力指示器pi1布置在第一压力调节器r1的前面，该第一压力指示器pi1用于监视来自气体源c的高压气态介质的水平，该第一压力调节器r1用于将来自气体源c的高压气态介质gh减少到先导压力水平，所述先导压力气态介质较佳地为低压氮气。

如果第一致动装置4a是气动操作的，则可以经由仪器管线36从监视管线8向第一致动装置4a的致动器提供在先导压力水平的操作气体。在这种情形下，先导压力水平稍高，例如，通常比其他方式需要的高至少6巴。为了提供操作气体，监视管线8还可以配备有第二压力调节器r2，该第二压力调节器r2根据结合图3描述的实施例布置在第一压力调节器r1上游。

监视管线8在第一致动装置4a下游的位置连接到致动管线7，用于将在先导压力水平的气态介质提供给所述致动管线7。在连接到致动管线7之前将止回阀5布置在监视管线8中。止回阀5防止高压气体gh在第一致动装置4打开的情形下逆流流动并且保护第一压力调节器r1和第一致动装置4a的致动器以本身已知的方式免受高压气体的影响。

能经由仪器管线9将第二压力指示器pi2布置在第一致动装置4a下游的致动管线7中，用于监视先导压力水平。用于第二压力指示器pi2的传统过载保护装置布置在仪器管线9中，例如针阀和减压阀。

现在将描述根据本发明第一实施例的控制和监视系统的功能。

在开始加燃料操作之前，执行致动管线7、其相关部件和perc1的气密性控制。将来自高压气瓶2的高压氮气(通常150-200巴)分配到致动管线7和监视管线8。在正常操作之前和正常操作期间，致动装置4a关闭，因此高压氮气不会通过致动装置4a朝向perc1。相反，高压氮气流入监视管线7，其中第一压力指示器pi1控制实际压力。如果压力不足，即低于在紧急情形下分离perc1所需的压力，则给出向操作员报警和/或防止加燃料操作开始的信号。此后，第一压力调节器r1将高压氮气降低到先导压力水平，通常为2-4巴。先导压力氮气在致动装置4a下游的位置分配到致动管线7，并且在致动装置4a和perc1之间对致动管线7加压以及对perc1中的可加压腔室12加压。布置在致动装置4a下游的致动管线7中的第二压力指示器pi2控制氮气的先导压力水平。如果先导压力水平低于设定水平，这表示在致动管线7、其相关部件或perc1中存在泄漏。此处，还给出向操作员报警和/或防止加燃料操作开始的信号。如果未检测到泄漏，则操作员可以开始加燃料操作。

在加燃料期间发生紧急情况的情形下，阀4a打开并且高压氮气直接从高压气瓶2通过致动管线7输送到perc1中的可加压腔室12，用于分离perc1和中断加燃料操作。监视管线中第一压力调节器下游的止回阀5防止高压氮气回流进入监视管线8，否则会有过载/损坏致动装置4a的气动致动器和第一压力调节器的风险。

在加燃料操作期间分别通过第一压力指示器pi1和第二压力指示器pi2监视氮气的高压力水平和先导压力水平。如果由于某种原因压力下降，则给出信号，该信号向操作员报警，操作员可停止加燃料操作并检查系统s。然而，操作员也可决定继续加燃料操作，因为总是可以选择通过拉力分离perc。然而，本发明的控制和监视系统s的目的是避免必须分离perc1而是中断正在进行的加燃料操作或停止开始。

根据本发明的控制和监视系统s的主要目的是控制整个加压系统(从源c一直到动力紧急释放联接器1中的腔室12)不会泄漏气体。在加燃料操作开始之前，因而检查perc是否有任何泄漏，包括检查加压系统s。较佳地遵循检查表，如果一切正常，则开始装燃料。如果控制和监视系统s在装燃料过程中报警加压系统正在泄漏，则中断装燃料较佳，因为如果气体压力不足则释放功能将不起作用。

向监视管线7提供先导压力氮气并且perc1和致动管线7的低压加压具有另一优点，即防止任何水、湿气、污垢或灰尘进入perc，否则将有冻结和扰乱perc的操作的风险。

图3示出了根据本发明第二优选实施例的回路简图。高压气态介质的源c包括第一氮气瓶2a和第二氮气瓶2b。第一气瓶2a和第二气瓶2b较佳地通过具有氮气联接器35的高压软管34连接到气动/高压气体perc控制和监视系统s，以便于更换气瓶2a、2b。

第一氮气瓶2a将高压氮气供应到监视管线8。在第一压力调节器r1中，来自源c的高压气态介质gh减压至先导压力气态介质。可选地，第二压力调节器r2布置在第一压力调节器r1的上游，其中来自源c的高压气态介质gh减压至适于气动致动器的操纵压力水平。如此获得的所谓的仪器氮气具有通常在6-10巴范围内的压力水平，而先导压力水平通常在2-4巴的区间内。

监视管线8连接到致动管线7，用于控制和监视致动管线7、其相关部件和perc1的气密性。如结合图2所述，监视管线8在致动装置4a下游的位置连接到致动管线。然而，在可设想的变型中，监视管线8反而直接连接到可加压腔室12，其用虚线8a表示。然后，先导压力气体经由用于检测控制和监视系统s中的任何气体泄漏的可加压腔室12提供到致动管线7。

第二氮气瓶2b向致动管线7供应高压氮气，致动管线7连接到perc1的可加压腔室12。在优选实施例中，对于perc1的致动动力存在两个致动装置：第一致动装置4a和第二致动装置4b，它们以传统方式冗余地布置成并联。perc1的释放通过到致动装置4a、4b的电信号远程地进行，致动装置4a、4b较佳地同时打开，导致高压氮气传递到用于释放的percl。还存在手动紧急perc释放阀6，其能经由手柄60从机柜70的外部操作，其布置为与两个致动装置4a、4b并联的第三开口安全件。该阀在正常位置由弱连结锁定，并能由适度的手部力量操作。弱连结的目的是防止意外操作。对于手动紧急perc释放阀6，向整个控制系统提供信号的手柄上存在断路器。除非阀6在关闭位置，否则不能进行lng卸载。

如回路简图中所示，仪器氮气经由仪器气体管线36从监视管线8分配到两个致动装置4a、4b的气动致动器40a、40b。气动致动器连接到机柜c中的接线盒3，接线盒3与整体控制系统连通。

机柜70是通风的免受天气影响，设计成独立于外面，但是它可以设计为与这里描述的不同。这些组件也可以与其他组件一起布置在另一机柜中或室内，尽管较佳的是将机柜放置在与码头相连的位置，以便在perc1的连接期间方便接近和监控。为方便目视检查不同的压力，将压力计放置在机柜c中，从外面可见较佳。第一压力计pi1布置在监视管线8的第一部分中，用于监控来自第一气瓶2a的进入的氮气的压力，第二压力计pi2同样布置在致动管线7的第一部分中，用于监控来自第二气瓶2b的进入的氮气的压力。在所描述的示例中，两个罐中的压力为200巴。第三压力计pi3布置成用于监控仪器气体压力，即在第一压力调节器r1之后。第四压力计pi4布置成用于对出口(outlet)到perc阀1的压力进行压力监视。第五压力计pi5布置成用于在第二压力调节器r2之后监控先导压力，先导压力作用在perc阀1中的可加压腔室12上。第一至第四压力计连接到机柜c中的接线盒3。系统s较佳地连接到用于监控和控制释放功能的整体控制系统。电气设备连接到机柜中的接线盒。机柜底部有开口，用于电气配线通向接线盒。用于perc致动管线7的连接在机柜的后侧，以及手动紧急perc释放阀6位于机柜的右手侧。这些连接是用于监控的三个压力变送器(transmitters)(exd)和用于致动的两个电磁阀(也是exd)。电气设备连接到机柜中的接线盒。监视连接到用于两个气瓶(bottle)(pt1和pt2)的监控的四个压力变送器。用于致动的n2仪器压力(pt3)、先导压力(pt4)和两个电磁阀。管道和配件较佳地由316不锈钢材料制成并且作为最终装配进行压力测试。

图4示出了根据本发明的perc1的横截面。perc1是一个弹簧加载的碟形阀，其以用于perc阀本身已知的方式，在联接时打开以允许流体通过并在分离时关闭。断裂螺栓26布置在安装凸缘100、110中，其将以预定的拉力断裂，该拉力或者通过拉传送软管32或者以本身已知的方式将气体在高压下施加到加压腔室12而运用在阀上。然而，可以选择其他类型的弹簧加载的perc阀，其以类似的方式工作。因此，断裂螺栓的内部机构和布置将不再进一步描述，因为它对于本发明构思不是必要的。

perc1包括第一大致管状联接器构件10和第二大致管状联接器构件11，它们设置有径向安装凸缘100、110，径向安装凸缘100、110具有用于密封接合联接器构件10、11的配合面10a、11a。第一联接器构件10包括环形通道15，并且第二联接器构件包括环形密封件支承构件16，环形密封件支承构件16布置成在连接所述联接器构件10、11时被插入环形通道15中，以在所述配合面10a、11a之间形成环形可加压腔室12。为了向可加压腔室12供应加压气体，在环形通道15的底部布置有孔24，孔24开通至安装法兰100外侧的喷嘴50，用于致动管线7到perc1的联接。在监视管线8分离地连接到加压腔室12的变型的情形下，第二喷嘴51以类似的方式布置在第二孔(未示出)处。然后允许来自监视管线8的先导压力气体流入可加压腔室12并经由加压腔室12分配到致动管线7，从而允许根据本发明构思控制和监视气密性。结合图5详细描述了可加压腔室12。

在图5中示出了处于联接状态的根据本发明的perc1的细节a中的视图。细节a示出了安装凸缘100、110的横截面，其中断裂螺栓26(多个断裂螺栓中的一个)经由安装凸缘100、110中的安装孔保持联接半部10、11联接。在断裂螺栓26径向内侧具有环形通道15和密封件支承构件16，环形通道15布置在第一联接器构件10的第一安装凸缘100中，密封件支承构件16布置在第二联接器构件11的第二安装凸缘110中。当密封件支承构件16定位在环形通道15内部时，在联接状态形成可加压腔室12。

环形通道15具有内侧壁19和外侧壁20，它们沿所述联接器1的轴向延伸。它还具有连接两个侧壁19、20的底壁21。环形密封件支承构件16具有圆柱形壁的形式，其在perc1的轴向延伸。圆柱形壁16布置成在连接所述联接器构件10、11时插入所述环形通道15中用于在安装凸缘100、110的配合面10a、11a之间形成环形可加压腔室12。圆柱形壁16包括远侧头部17和布置在壁16的相对侧上的环形凹槽18a、18b，所述凹槽18a、18b在远侧头部17的轴向内侧形成腰部18。成对环形密封件13、14，较佳地为第一唇密封件13和第二唇密封件14，布置在环形凹槽18a、18b中并且分别夹在所述腰部18和所述可加压腔室12的内壁19与外壁20之间。密封件支承构件16的长度小于环形通道15的深度，以允许在远侧头部17的端面23和环形通道15的底壁21之间形成间隙22。远侧头部17的宽度还小于环形通道15的宽度，以便于将密封件支承构件16引入环形通道中。由此在远侧头部17周围形成空间，该空间在环形通道15内部的内唇密封件13和外唇密封件14之间延伸。该空间构成可加压通道12，其在紧急情况下借助高压气体加压用于分离perc1，并且在开始加燃料之前以及在正常操作期间在先导压力水平借助加压气体加压，用于控制和监视气密性。除了这种效果之外，具有两个唇密封件13、14的布置提供了协同效果，即防止湿气、污垢或灰尘从外部到perc内部渗透的额外安全性以及获得防止燃料介质从perc内部泄漏到外部的额外安全性。在具有分离的监视管线8的变型中，可加压腔室12还用作在致动管线7和监视管线8之间的连通。

本发明还包括用于气动、高压气体动力紧急释放联接器(perc)1控制和监视系统s的控制和监视方法，其包括以下步骤：

a)为致动管线7提供先导压力气态介质，较佳地为低压氮气，

b)为可加压腔室提供先导压力气态介质，

c)检测和控制所述先导压力，并且

d)如果所述先导压力低于预定水平则报警，并且可选地e)通过启动用于释放动力紧急释放联接器(perc)1的所述致动管线7中的所述致动装置4a、4b，为可加压腔室12提供高压气态介质gh，

因此，能在任何加燃料开始之前检测任何泄漏作为预防措施。还能确保系统能够在紧急情况下释放perc。

该方法还包括以下步骤：

f)将来自第一压力调节器r1中的高压气态介质的源c的高压气态介质gh减压至先导压力气态介质，并且可选地

g)将来自布置在第一压力调节器r1上游的第二压力调节器r2中的高压气态介质源c的高压气态介质gh减压至高压力水平和先导压力水平之间的操纵压力水平，

因此，单个加压气态介质的源就足以为系统提供足够压力水平的加压气体。

该方法还包括以下步骤：

h)经由所述可加压腔室12或者与第一致动装置4a、4b并联，将来自监视管线的先导压力气态介质提供到致动管线7。

替代实施例

本发明不限于上述实施例，而是能在以下专利权利要求的范围内变化。例如，认识到致动装置4a、4b可以是自动的或手动的并且操纵装置可以是气动的或电动的。

还认识到，本文所示的压力水平仅用于示例并且该压力水平是根据实际应用领域选择的。仪器压力水平和先导压力水平可以是相同的并且可以在个人安全方面规定的范围内变化。