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Contorni del Idraulico-Sistema di spinta dei mari profondi

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Le industrie ampliano gli sforzi nel terreno sottomarino per acquistare le risorse vitali state necessarie per rispondere all'esigenza globale

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Più di due terzi della terra? la superficie di s è coperta dall'acqua e molte risorse potenziali in quelle profondità attendono l'esplorazione e lo sviluppo. Le industrie in questione in questa nuova frontiera comprendono l'estrazione mineraria, petrolio e gas, l'infrastruttura, generazione di energia e scienza naturale.

Queste attività tutte coinvolgono il complesso ed altamente - sistemi tecnici. Molte di loro? specialmente quelli hanno effettuato sotto il mare? superficie di s? usi un vasto allineamento dei sistemi elettroidraulici per abbassare ed alzare l'apparecchiatura al fondo marino, a distanza-azioni i sistemi sottomarini e permanentemente controlli i sistemi piazzati (per esempio, teste di pozzo del petrolio o cavi di comunicazioni).

Tale apparecchiatura idraulica è presupposta spesso specificamente per essere progettata e per costruita usando i materiali speciali per il funzionamento nelle alte pressioni e nei termini corrosivi delle profondità differenti del mare. Tuttavia, con adattamento sufficiente, molti circuiti idraulici standard hanno progettato per uso di superficie possono funzionare efficace in questo ambiente esigente.

Infine, il funzionamento di tutto il circuito idraulico richiede l'isolazione del circuito idraulico dagli ambienti esterni ed il controllo del liquido per realizzare il lavoro. I principi sono gli stessi; quindi, i principi di disegno per semplicemente la richiesta sottomarina per la considerazione delle circostanze supplementari.

Confronto dei requisiti sottomarini

Selezionando la migliore soluzione per un'applicazione data richiede la comprensione come le profondità di acqua sottomarine differenti urtano il circuito idraulico. Le analisi utilizzate nell'esplorazione del gas e del petrolio forniscono un efficace insieme della guida di riferimento.

Alle profondità a 1.000 piedi (305 m), componenti devono funzionare in acqua salata, ma non nelle pressioni di acqua significativamente alta. L'apparecchiatura è relativamente facile da funzionare, ha messo in opera e richiama. Tuttavia, la luce solare può penetrare fino a 200 m., così promuovendo lo sviluppo di vita di mare sopra la superficie dell'apparecchiatura. Ciò deve essere scomposta nei disegni delle componenti quali gli steli dello stantuffo in cilindri idraulici.

Nelle profondità da 1.000 a 6.000 piedi (305 a 1.830 m), pressione idrostatica si trasformano in in una preoccupazione importante. La pressione di acqua aumenta circa 1 barra (14.5 PSI) per l'ogni 10m di profondità. Di conseguenza, a 5.000 m. (16.400 ft), la pressione ambiente sarà 500 barra (7.250 PSI). A queste profondità, tutto il lavoro è fatto con i sistemi remote-control ed i robot sottomarini, quali i veicoli azionati a distanza (ROVs) ed i veicoli subacquei autonomi (AUVs).

Le componenti esposte a queste alte pressioni di acqua esterne possono richiedere le caratteristiche del progetto speciali, quali la compensazione di pressione o le modifiche strutturali. Queste profondità sono incontrate tipicamente lontano dal puntello, richiedendo le piattaforme o navi e piattaforme di galleggiamento, che generano le ulteriori sfide.

Oltre ai militari ed alle navi oceanografiche, là? s poca esperienza con apparecchiatura sottomarina in acqua ultra-profonda? 6.000 - 35.800 piedi (1.830 a 10.900 m). Mentre le profondità aumentano, persino l'ingegneria del sollevamento e della costruzione dell'apparecchiatura della cavezza deve cambiare per accomodare le dimensioni ed il peso dei sistemi mentre aumentano con la profondità di acqua. Ancora, gli stati dell'oceano diventano più duri, quale il formato delle onde o delle forze causate dalle correnti marittime.

Automatismo: Il Enabler sottomarino

Poiché gli operatori subacquei non possono funzionare oltre una profondità di 100 m., la massa delle attività sottomarine deve essere effettuata da ROVs e da AUVs, sistemi complessi che usano i vasti sottosistemi elettromeccanici ed elettroidraulici per compire le mansioni. Benchè le loro profondità operative possano essere in tutta la gamma, i robot aren tipicamente? la t ha sommerso per i lungi periodi di tempo. Tuttavia, esso? s critica sono pronti una volta avuti bisogno di e se funzionano incorrettamente, il tempo morto deve attenersi ad un minimo.

I vantaggi degli azionamenti idraulici realmente emergono in queste macchine: Sono potenti, compatti, precisi, intelligenti e robusti, fornendo la densità di potere eccellente e la flessibilità abile per una vasta gamma delle mansioni. Che gli sviluppatori detto, di ROV e di AUV continuano a cercare la prestazione e l'affidabilità più specializzate da questi sistemi elettroidraulici integrati.

Requisiti di disegno sottomarini

Il riuscito sviluppo di molte applicazioni sottomarine dipende da quanto tempo l'apparecchiatura può schierare attendibilmente e sicuro e funzionare senza richiedere eccessivamente l'ingegneria costosa, il funzionamento ed i costi di riparazione. Alcuni costi incorporati per lavoro sottomarino sono inevitabili? apparecchiatura di funzionamento ad una distanza con i dispositivi a distanza e ad occuparsi della pressione di acqua, delle correnti e degli stati esterni di corrosione. La progettazione attenta e una compiacenza integrare i principi di disegno astuti nei circuiti idraulici sottomarini permettono in modo redditizio di compire questi obiettivi.

La compensazione di pressione è utile in tutto il sistema che funziona underwater. Esso? s usata per mantenere la pressione fra l'ambiente esterno (acqua di mare) e la costante del bacino idrico, perché le guarnizioni sono progettate tipicamente per una perdita di pressione limitata in un senso particolare. La maggior parte delle componenti disponibili facilmente sono state progettate per il funzionamento negli ambienti di superficie normali. Quasi tutte le macchine hanno le superfici di tenuta o altre parti che non possono sostenere le alte pressioni esterne sottomarine o le perdite di pressione severe.

Anche se complicato e costoso, un'opzione è di sigillare le componenti sensibili alla pressione all'interno di un alloggiamento protettivo. Ciò coinvolge solitamente un contenitore con costruzione rigida e le guarnizioni resistenti per sostenere le alte pressioni esterne. Una soluzione più efficace, tuttavia, è compensazione di pressione. Con questa tecnica, una pressione si applica all'interno della componente quello? uguale di s e di fronte alla pressione ambiente all'esterno.

I rivestimenti della pistola e della cobalto-lega del combustibile dell'ossigeno di alta velocità (HVOF) applicati via la saldatura ad arco del plasma sono due tipi ricoprenti in che migliori le proprietà tribologiche degli steli dello stantuffo subacqueo-limitano i grandi cilindri idraulici.

In un circuito idraulico tipico, il bacino idrico standard è sostituito con un bacino idrico sigillato che contiene un separatore medio flessibile. Di conseguenza, i trasferimenti di pressione dell'ambiente esterno nel bacino idrico, appena come sistema di superficie normale ha la pressione d'aria esterna in cima all'olio nel bacino idrico. La differenza è che impedice l'acqua di mare la mescolanza con l'olio.

Questo sistema intelligente permette tutta la componente usata sulla superficie per essere sottomarino usato, finchè tutti i volumi che contengono normalmente l'aria possono essere sgomberati di aria riempita di liquido e collegata al bacino idrico per effettuare l'equilibrio di pressione.

Protezione contro la corrosione e sigillamento

Le macchine in mare aperto hanno tipicamente una guarnizione, la superficie di tenuta, l'acqua di mare e certo altro mezzo in contatto ed interazione con a vicenda. Lo studio su questi articoli è conosciuto come tribologia. La conoscenza di questa è critica per i progettisti di sistema, sia all'acqua di mare di conservazione da un sistema che mantiene il liquido idraulico dentro. Sui grandi cilindri idraulici, per esempio, effettuare l'integrità dello stelo dello stantuffo, che è esposto ordinariamente alle condizioni ambientali in funzione, è essenziale per il mantenimento della durata di funzionamento a lungo termine del sistema.

Qualunque cosa applicazione, benchè, il disegno del idraulico-cilindro coinvolga sempre un'interazione fra le guarnizioni, il liquido e la superficie del materiale. Il cilindro? la superficie dello stelo dello stantuffo di s ha bisogno di un rivestimento adatto di fornire una buona e base durevole per il relativo sistema tribologico. Gli avanzamenti importanti si sono presentati nelle tecnologie del rivestimento del cilindro, compreso i sistemi del metallo/metallici miscela applicati con i rivestimenti del combustibile (HVOF) o della cobalto-lega dell'ossigeno di alta velocità applicati via la saldatura ad arco del plasma.

Progettando per la sicurezza e l'affidabilità

L'apparecchiatura costruita per le applicazioni sottomarine deve proteggere sia la gente che l'ambiente dell'oceano da tutto il danno. Per acque profonde ed i funzionamenti di acqua ultra-profondi, gli operatori di superficie hanno bisogno della protezione dai guasti di apparecchiatura durante l'intero ciclo di vita del sistema sottomarino.

Questo collettore della valvola è un esempio di imballaggio del quello adatta le valvole elettroidrauliche al contrario standard per uso nella pressione ambiente estrema, ambiente altamente corrosivo incontrato nelle applicazioni di alto mare.

I funzionamenti sottomarini sono effettuati in condizioni ambientali nelle aree delicate. La maggior parte dei circuiti idraulici devono aderire agli standard di sicurezza specifici, quale il funzionamento di sicurezza. Di conseguenza, se l'alimentazione elettrica è tagliata, questo principio di de-stimolazione induce il circuito idraulico a spostarsi automaticamente ad una posizione sicura. Questi principi di valutazione di rischio e di sicurezza funzionale sono stati stabiliti tramite gli standard internazionali quali l'iso 12100, l'iso 13849 e l'iso 4413.

L'affidabilità di apparecchiatura sottomarina con un corso della vita progetto di 30 anni, funzionante in così ambiente duro, rappresenta oggi una di più grandi sfide per l'industria. Il disegno certo del idraulico-sistema per le applicazioni sottomarine può applicare i metodi differenti allo stesso tempo:

? Di uso componenti certe altamente -. Un indicatore di affidabilità dovrebbe essere usato per confrontare i parametri come tempo medio a guasto, a vita B10, o a distribuzioni di Weibull.

? L'architettura ridondante redditizia può essere installata per l'più alta affidabilità di sistema. In alcuni casi, più di due componenti possono essere necessarie sostenersi.

? L'integrazione delle caratteristiche diagnostiche di guasto, quali i sensori adatti e le procedure per procedare le loro informazioni, può rilevare un guasto e decidere la reazione correttiva adatta.

Gli operatori del campo nelle applicazioni del gas e del petrolio prevedono la manutenzione minima da apparecchiatura sottomarina durante la posizione buona? intero tempo di impiego di s, che può essere di 30 anni o più. I sensori adatti devono essere progettati, integrato e pressione-provato rilevare i guasti e, se possibile, prevedi i guasti futuri comprendendo le funzioni di controllo delle condizioni.

Poichè le industrie entrano più profondo nell'oceano, le sfide tecniche fondamentali aumentano, specialmente per i sistemi idraulicamente determinati. Queste sfide possono essere incontrate con una combinazione di componenti standard e disponibili immediatamente rivelate funzionare nei termini robusti sulla terra, con gli adattamenti adatti e l'applicazione astuta e redditizia dei materiali più avanzati dove avute bisogno di. Questo metodo può infine trasportare lo sviluppo sottomarino più redditizio e l'accesso più largo alle risorse potenziali offerte da questa frontiera emergente.