挠性立管破损监测系统以及控制方法与流程

本申请公开一般涉及浮式生产储油卸油装置，具体涉及圆筒形浮式生产储油卸油装置，尤其涉及用于输送油气的挠性立管破损监测系统以及控制方法。

背景技术：

fpso(即浮式生产储油卸油装置)是对开采的石油进行油气分离、处理含油污水、动力发电、供热、原油产品的储存和运输，集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性的大型海上石油生产基地，由于其优越的原油处理能力以及功能多样性，受到了海洋油气市场的青睐。海洋工程管道是海洋油气输送的生命线，而挠性立管则是浮式油气开发的最关键的核心装备之一，起到连接海底设备和fpso的作用。起初挠性立管受限于技术问题，仅被用于海况较好的油田，随着技术的发展，设计和安装了很多不同尺寸的挠性管。挠性管道特有的抵抗大变形、抗腐蚀、安装方便、易回收等优点，在海洋油气生产中的应用范围越来越大。

但是挠性立管在安全方面具有独特的挑战性和明显不确定性，一旦出现故障将危及整个采油系统的安全，甚至导致一系列严重安全及环境事故。如在长期使用过程中，挠性立管的内部压力屏障与外部压力屏障之间所形成的环面中正常会渗入少量的气体，但若环面出现破损，则环面内气体值会快速增加，且随着气体的积聚会导致环面内部压力增大。当压力逐渐增大时会导致外部压力屏障破损、内部压力屏障坍塌，显著降低挠性立管的强度以及抗扭转性，具有较大的危险性，所以

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种挠性立管破损监测系统以及控制方法。

一方面，本发明提供一种挠性立管破损监测系统，包括：

第一采集模块，用于测取挠性立管上采集口在预设的工作周期内输出的气体增量；以及

第一警示模块，用于发出第一声光警示；以及

控制模块，控制模块分别与第一采集模块、第一警示模块连接，用于将气体增量与预设的气量值范围比较，当气体增量在气量值范围之外时，控制模块控制第一警示模块发出第一声光警示。

另一方面，本发明提供一种挠性立管破损监测系统的控制方法，包括如下步骤：

s1：获取挠性立管上采集口在预设的工作周期内输出的气体增量；

s2：将气体增量与预设的气量值范围比较，当气体增量在气量值范围之外时，发出第一声光警示。

本发明提供的挠性立管破损监测系统及其控制方法，通过第一采集单元实时监测采集口在预设的工作周期内的气体增量，并将气体增量与预设的气量值范围进行比较，且比较结果通过第一声光警示形式发出，以便于工作人员根据第一警示信息及时获知挠性立管是否出现破损的情况。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的挠性立管破损监测系统的原理图；

图2为本发明实施例提供的挠性立管破损监测系统控制方法的流程图；

图3为本发明另一实施例提供的挠性立管破损监测系统控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考附图1，本实施例提供一种挠性立管破损监测系统，包括：

第一采集模块，用于测取挠性立管上采集口在预设的工作周期内输出的气体增量；以及

第一警示模块，用于发出第一声光警示；以及

控制模块，控制模块分别与第一采集模块、第一警示模块连接，用于将气体增量与预设的气量值范围比较，当气体增量在气量值范围之外时，控制模块控制第一警示模块发出第一声光警示。

在本实施例中，挠性立管的采集口与挠性立管的环面连通，由于环面内的气体是漂浮在上方，并可通过采集口流出，以便于挠性立管破损监测系统对环面的气量进行监测。挠性立管破损监测系统通过第一采集单元实时监测采集口在预设的工作周期内的气体增量，并将气体增量与预设的气量值范围进行比较，且比较结果通过第一声光警示形式发出，以便于工作人员根据第一警示信息及时获知挠性立管是否出现破损的情况。具体的，当气体增量不在预设的气量值范围内，则发出第一声光警示信息，工作人员接收到第一警示信息后便可获知挠性立管出现了破损的情况；当气体增量在预设的气量值范围内，则不发出第一声光警示信息，工作人员接在没有第一警示信息后便可判断获知挠性立管没有出现破损的情况。

优选地，监测系统包括用于与采集口连接的引流管路1，第一采集模块包括：

流量采集单元，用于获取引流管路1中的气体流量值，包括设置于引流管路1内的流量传感器2；以及计算单元，根据在工作周期内的气体流量值获取气体增量。

在本实施例中，监测系统包括用于与采集口连接的引流管路1，环面内的气体通过引流管路1引出，不仅便于对环面内气量进行测量，同时还可以防止测量时环面内气体的泄露而导致测量结果的不准确。流量采集单元中通过流量传感器2测量出流入引流管路1中的气量值，然后通过计算单元根据在工作周期内起始气量值与终端气量值获取气量增值。

优选地，监测系统包括：第一阀门3，第一阀门3串接于引流管路1中，且位于引流管路1的进气口与流量传感器2之间；以及第二采集模块，用于获取引流管路1上位于进气口与第一阀门3之间的压力值；控制模块分别与第二采集模块、第一阀门3连接，用于将当前时刻的压力值与预设的第一压力阈值比较，并根据比较结果控制第一阀门3打开与否。

在本实施例中，位于引流管路1的进气口与流量传感器2之间串接有第一阀门3，通过第一阀门3的开启可控制环面内的气体经过流量传感器2，以实现对气体的测量。当在测量时，如挠性立管处于正常状态下内部的流动的气量值较小，可能会导致气体倒流或者液体倒流等情况的出现，进而导致测量的结果不准确，但是通过第一阀门3，可使得气体达到一定的压力值后才会排出进行测量，这样可避免上述问题的出现。在本实施例中，通过第二采集模块测量引流管路1上位于进气口与第一阀门3之间的压力值，将当前时刻的压力值与预设的第一压力阈值比较，并根据比较结果控制第一阀门3打开与否。

优选地，第一压力阈值包括开阀压力阈值，在第一阀门3闭合之后，控制单元根据第二采集模块获取当前时刻的压力值与开阀压力阈值进行比较，在当前时刻的压力值大于开阀压力阈值时，控制模块控制第一阀门3打开；第一压力阈值还包括闭阀压力阈值，在第一阀门3打开之后，控制单元根据第二采集模块获取当前时刻的压力值与开阀压力阈值进行比较，在当前时刻的压力值小于闭阀压力阈值时，控制模块控制第一阀门3闭合。

在本实施例中，根据比较结果控制第一阀门3打开与否，具体包括：在第一阀门3闭合之后，环面的气体通过引流管路1聚集在第一阀门3处，压力逐渐增加，若当前时刻的引流管路1上位于进气口与第一阀门3之间的压力值大于开阀压力阈值时，第一阀门3打开，将积聚起来的气体排放出，流量传感器2对其进行测量处理；在第一阀门3打开之后，第一阀门3处的气体压力逐渐降低，若当前时刻的引流管路1上位于进气口与第一阀门3之间的压力值小于闭阀压力阈值时，第一阀门3闭合，从而使得气体再次聚集在第一阀门3处，以进行下一次测量。

优选地，监测系统还包括：第一保护装置，第一保护装置包括一端与引流管路1连通的第一引流支路4，第一引流支路4中串接有第二阀门5；控制模块根据当前时刻的压力值与预设的第二压力阈值进行比较，在当前时刻的压力值大于第二压力阈值时，控制模块控制第二阀门5打开，以及控制第一警示模块发出第一声光警示。

在本实施例中，监测系统还包括第一保护装置，第一装置中的第一引流支路4上串接有第二阀门5。在第二采集模块对引流管路1上位于进气口与第一阀门3之间的压力值进行测量时，若当前时刻的压力值大于预设的第二压力阈值，说明环面内的气体压力值大于正常状态，即挠性立管上出现破损情况或者第三阀门7出现故障不能打开，此时便通过控制模块控制第二阀门5打开，使引流管路1中的气体通过第一引流支路4排除，以防止环面内的气体对监测系统的损害。此外，在第二阀门5打开之后还发出第一声光警示信息告知工作人员，工作人员根据第一声光警示信息对立管进行检查以排除故障。当然，当引流管路1上位于进气口与第一阀门3之间的压力值小于预设的第二压力阈值时，第二阀门5一直处于闭合状态，以防止气体泄漏，降低监测的精准确度。

优选地，监测系统还包括：第二保护装置，第二保护装置包括两端分别连通于引流管路1的第二引流支路6，且两端分别位于第一阀门3的两侧，第二引流支路6上串接有第三阀门7；控制模块根据当前时刻的压力值与预设的第三压力阈值进行比较，在当前时刻的压力值大于第三压力阈值时，控制模块控制第三阀门7打开，以及控制第一警示模块发出第一声光警示。

在本实施例中，监测系统还包括第二保护装置，第二装置中的第二引流支路6上串接有第三阀门7。在第二采集模块对引流管路1上位于进气口与第一阀门3之间的压力值进行测量时，若当前时刻的压力值大于预设的第三压力阈值，说明环面内的气体压力值大于正常状态，即挠性立管上出现破损情况或者第一阀门3出现故障不能打开，此时便通过控制模块控制第三阀门7打开，使引流管路1中的气体通过第二引流支路6排除，以防止环面内的气体对监测系统的损害。此外，在第三阀门7打开之后还发出第一声光警示信息告知工作人员，工作人员根据第一声光警示信息对立管进行检查以排除故障。当然，当引流管路1上位于进气口与第一阀门3之间的压力值小于预设的第三压力阈值时，第三阀门7一直处于闭合状态，以防止气体泄漏，降低监测的精准确度。

优选地，监测系统还包括储液罐8，储液罐8与引流管路1连通，储液罐8的排水管上设有第四阀门9；以及第三采集模块，第三采集模块用于获取储液罐8中液体的液位值，控制模块与第三采集模块连接，用于将当前时刻的液位值与预设的液位阈值比较，在当前时刻的液位值大于液位阈值时，控制模块控制第四阀门9打开。

在本实施例中，由于从环面排出的气体中带有水分，在遇到引流管路1时会凝结为水。当这些水分在引流管路1中积聚，会影响到气体的测量，为此本实施例中通过设置储液罐8与引流管路1连通，即利用储液罐8对引流管路1中水进行收集。当然，随着测量时间的增加，储存在储液罐8中的水分会越来越多，当储液罐8中水的液位值大于预设的液位阈值时，控制模块控制第四阀门9打开，便于将水排出。当然，也可通过发出第二声光警示信息告知工作人员储液罐8中水的液位值大于预设的液位阈值。

优选地，监测系统还包括第四采集模块，用于获取第一阀门3在相邻且相同的动作之间的时间值；控制模块与第四采集模块连接，用于将时间值与预设的时间阈值范围比较，当时间值在时间阈值范围之外时，控制模块控制第一警示模块发出第一声光警示。

挠性立管在长时间使用时，内部输送的油气会逐渐渗透入环面内，但是渗入的量是比较稳定的且较小的，所以在第一阀门3从闭合到打开一个回合中时间基本是是一个定值或者一个定制范围。当第一阀门3在相邻且相同的动作之间的时间值，即第一阀门3第n次打开与第n+1次打开之间的时间间隔值或者第一阀门3第n次闭合与第n+1次闭合之间的时间间隔值在预设的时间阈值范围内时，表面挠性立管没有出现破损导致环面气量急剧增加的现象。当然，当第一阀门3在相邻且相同的动作之间的时间值不在预设的时间阈值范围内时，表面挠性立管出现破损导致环面气量急剧增加的现象，此时通过发出第一声光警示告知工作人员对立管进行检查并维修。

优选地，引流管路1上位于进气口的一端向外分有多个进气支路12。

在本实施例中，为了便于将环面的内体顺利高效排出，挠性立管上设有多个采集口，监测系统上包括分别与每个采集口对应的进气支路12。如挠性立管上沿周向等间隔设置有三个采集口。

优选地，监测系统包括第一止回阀13，第一止回阀13串接于第一阀门3与引流管路1的出气口之间；监测系统还包括第二止回阀14，第二止回阀14串接于第一引流支路4中，且位于第二阀门5与第一引流支路4的出气口之间；监测系统还包括第三止回阀15，第二止回阀14串接于第二引流支路6中，且位于第三阀门7与第二引流支路6的出气口之间。

在本实施例中，通过在引流管路1上位于第一阀门3与出气口之间设有第一止回阀13，实现防止排出的气体或外部的气体通过引流管路1的出气口倒流至引流管路1中，进而影响监测的准确度。同理，位于第二阀门5与第一引流支路4的出气口之间串接有第二止回阀14，位于第三阀门7与第二引流支路6的出气口之间串接有第三止回阀15，实现防止排出的气体或外部的气体倒流，进而影响监测的准确度。

另外，监测系统还包括串接于引流管路1中的三通阀17，以及与三通阀17连接的手动测试入口16，便于工作人员抽取进入引流管路1中的气体进行分析。其中三通阀17串接在引流管路1的进气口与第一阀门3之间。同时，第一引流支路4中还串接有针型阀18，位于第一引流支路4和引流管路1的连通处与第二阀门5之间。

此外，第一阀门3优选为电磁阀，第二采集模块包括压力传感器11，用于获取引流管路1上位于第一阀门3与进气口之间的压力值，第三采集模块包括液位传感器10，用于获取储液罐8中水的液位值；控制模块包括单片机、plc等。另外本申请中第一采集模块、第二采集模块、第三采集模块、第四采集模块和控制模块皆为本领域的公知技术，本文在此不再论述。

请参考附图2，在本申请还提供一种监测系统的控制方法，包括如下步骤：

s1：获取挠性立管上采集口在预设的工作周期内输出的气体增量；

s2：将气体增量与预设的气量值范围比较，当气体增量在气量值范围之外时，发出第一声光警示。

在本实施例中，通过先获取挠性立管上采集口在预设的工作周期内输出的气体增量，然后将气体增量与预设的气量值范围比较，当气体增量在气量值范围之外时，发出第一声光警示告知工作人员，便于工作人员及时对挠性立管进行检测及维修，实现对挠性立管的实时监测。

其中，工作周期可选择为6h、12h、18h等，优选为12h；当工作周期为12h时，气量值范围优选为10-14l之间；第一声光警示可为警报、警示闪光灯、震动警示仪器等。

优选地，监测系统包括用于与采集口连接的引流管路，获取挠性立管上采集口在预设的工作周期内输出的气体增量具体为：获取引流管路内在预设的工作周期内的气体增量。

在本实施例中，监测系统包括用于与采集口连接的引流管路，即可通过对引流管路中的气量值进行测量，以获取环面内的气体值，不仅便于对环面内气量进行测量，同时还可以防止测量时环面内气体的泄露而导致测量结果的不准确。

优选地，监测系统还包括串接于引流管路中的第一阀门，在获取挠性立管上采集口在预设的工作周期内输出的气体增量步骤中包括：获取引流管路中位于第一阀门与引流管路的进气口之间的压力值；将当前时刻的压力值与预设的开阀压力阈值比较，在当前时刻的压力值大于开阀压力阈值时，第一阀门打开；在当前时刻的压力值小于闭阀压力阈值时，第一阀门闭合。

在本实施例中，监测系统还包括串接于引流管路中的第一阀门，在第一阀门闭合之后，环面的气体通过引流管路聚集在第一阀门处，压力逐渐增加，获取引流管路中位于第一阀门与引流管路的进气口之间的压力值，若当前时刻的引流管路上位于进气口与第一阀门之间的压力值大于开阀压力阈值时，第一阀门打开，将积聚起来的气体排放出，流量传感器对其进行测量处理；在第一阀门打开之后，第一阀门处的气体压力逐渐降低，获取引流管路中位于第一阀门与引流管路的进气口之间的压力值，若当前时刻的引流管路上位于进气口与第一阀门之间的压力值小于闭阀压力阈值时，第一阀门闭合，从而使得气体再次聚集在第一阀门处。

其中，开阀压力阈值为0.9-1.1arg，优选为1barg；闭阀压力阈值为0.01-0.03arg，优选为0.01barg。

优选地，监测系统包括连通于引流管路上的第一引流支路，且连通口位于第一阀门与引流管路的进风口之，第一引流支路中串接有第二阀门，控制方法还包括以下步骤：将当前时刻的压力值与预设的第二压力阈值比较，在当前时刻的压力值大于第二压力阈值时，第二阀门打开，且发出第一声光警示。

在本实施例中，第一装置中的第一引流支路上串接有第二阀门，在通过第二采集模块获取引流管路上位于进气口与第一阀门之间的压力值，若当前时刻压力值大于预设的第二压力阈值，说明环面内的气体压力值大于正常状态，即挠性立管上出现破损情况或者第三阀门出现故障不能打开，此时便通过控制模块控制第二阀门打开，使引流管路中的气体通过第一引流支路排除，以防止环面内的气体对监测系统的损害。此外，在第二阀门打开之后还发出第一声光警示信息告知工作人员，工作人员根据第一声光警示信息对立管进行检查以排除故障。当然，当引流管路上位于进气口与第一阀门之间的压力值小于预设的第二压力阈值时，第二阀门一直处于闭合状态，以防止气体泄漏，降低监测的精准确度。其中，第二压力阈值为3.0-4.0barg，优选为3.5barg。

优选地，监测系统还包括两端分别连通于引流管路的第二引流支路，且两端分别位于第一阀门的两侧，第二引流支路上串接有第三阀门，控制方法还包括以下步骤：将当前时刻的压力值与预设的第三压力阈值比较，在当前时刻的压力值大于第三压力阈值时，第三阀门打开，且发出第一声光警示。

在本实施例中，第二装置中的第二引流支路上串接有第三阀门，在通过第二采集模块获取引流管路上位于进气口与第一阀门之间的压力值，若当前时刻的压力值大于预设的第三压力阈值，说明环面内的气体压力值大于正常状态，即挠性立管上出现破损情况或者第一阀门出现故障不能打开，此时便通过控制模块控制第三阀门打开，使引流管路中的气体通过第二引流支路排除，以防止环面内的气体对监测系统的损害。此外，在第三阀门打开之后还发出第一声光警示信息告知工作人员，工作人员根据第一声光警示信息对立管进行检查以排除故障。当然，当引流管路上位于进气口与第一阀门之间的压力值小于预设的第三压力阈值时，第三阀门一直处于闭合状态，以防止气体泄漏，降低监测的精准确度。其中，第三压力阈值大于第二压力阈值，第三压力阈值为3.5-4.5barg，优选为3.8barg。

优选地，监测系统还包括与引流管路连通的储液罐，储液罐的排水管上设有第四阀门，控制方法还包括以下步骤：获取储液罐中液体的液位值；将当前时刻的液位值与预设的液位阈值比较，在当前时刻的液位值大于液位阈值时，第四阀门打开。

在本实施例中，利用储液罐对引流管路中水进行收集。当储液罐中水的液位值大于预设的液位阈值时，控制模块控制第四阀门打开，便于将水排出。其中，液位阈值为储液罐的总液位值的60-85，优选为80％。

请参考附图3，控制方法还优选包括以下步骤：获取第一阀门在相邻且相同的动作之间的时间值；将时间值与预设的时间阈值范围比较，当时间值在时间阈值范围之外时，发出第一声光警示。

在本实施例中，通过获得第一阀门在相邻且相同的动作之间的时间值，即第一阀门第n次打开与第n+1次打开之间的时间间隔值或者第一阀门第n次闭合与第n+1次闭合之间的时间间隔值，且时间值在预设的时间阈值范围内时，表面挠性立管没有出现破损导致环面气量急剧增加的现象。当然，当第一阀门在相邻且相同的动作之间的时间值不在预设的时间阈值范围内时，表面挠性立管出现破损导致环面气量急剧增加的现象，此时通过发出第一声光警示告知工作人员对立管进行检查并维修。其中，时间阈值范围为9h-15h，n为正整数。

需要理解的是，上文如有涉及术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。