Gdje pogoni za okretanje rade na platformi za bušenje na moru
Platforma za bušenje na moru — samopodizna, polu-potopna ili bušaća platforma — koristi planetarni mjenjači za okretanje na više lokacija u sistemima za bušenje i rukovanje materijalom. Svaka lokacija nameće drugačiju kombinaciju obrtnog momenta, brzine, okruženja i sigurnosne klasifikacije - ali sve dijele zajedničke izazove korozije mora, kretanja valova i ograničenog pristupa za održavanje.
Dizalice s postoljem za rad na moru rotiraju na palubi platforme kako bi rukovale bušaćim cijevima, zaštitnom oblogom, opremom i teretom s brodova za snabdijevanje. Pogon okretanja mora raditi u kontinuiranom slanom spreju dok rukuje teretima od 20 do 150 tona u radijusima od 20 do 50 metara. Obrtni moment okretanja: 30.000 do 120.000 Nm. Dizalica je žila kucavica platforme - ako se ne može okretati, platforma ne može primati zalihe ili rukovati cijevima.
Iron roughneck (automatizirani ključ za cijevi) i sistem za pomicanje cijevi koriste pogone za okretanje za pozicioniranje bušaće cijevi između police, rampe i centra bušotine. Ovi pogoni rade u opasnom području Zone 1 - direktno iznad bušotine gdje može biti prisutan ugljovodonični gas. Obrtni moment okretanja: 5.000 do 25.000 Nm. ATEX ili IECEx certifikat je obavezan.
Neki sistemi za bušenje koriste okretne pogone za indeksiranje rotirajućeg stola ili upravljanje servisnom petljom gornjeg pogona — pozicioniranje opreme za zatezanje bušaće kolone oko centra bušotine. Ovi pogoni rade pod najvećim vibracijskim opterećenjima na platformi, koje se prenose s bušaće kolone kroz strukturu tornja. Okretni moment: 10.000 do 40.000 Nm.
Sistemi za transport BOP-a i testne panjeve koriste pogone za okretanje dimnjaka za sprječavanje erupcije od 100 do 400 tona tokom održavanja i testiranja. Ovo su najteža opterećenja za bilo koji pogon za okretanje na ručkama platforme - ali se oni rijetko aktiviraju (svake 2 do 4 sedmice). Obrtni moment okretanja: 80.000 do 200.000 Nm.
Pogon okretanja za primjenu na moru. Svaka jedinica mora istovremeno izdržati kontinuiranu slanu maglu, dinamičko opterećenje izazvano valovima i zahtjeve eksplozivne atmosfere, tokom 20 do 30 godina.
Talasno kretanje — dinamička osnova koja dodaje žiroskopska i inercijalna opterećenja svakoj operaciji okretanja
Na kopnu, pogon za okretanje rotira teret protiv gravitacije i trenja. Na platformi na moru, pogon za okretanje rotira teret protiv gravitacije, trenja I inercijalnih sila generiranih kretanjem platforme. Kada se platforma podigne (vertikalno kretanje) 3 metra u periodu vala od 10 sekundi, svaka masa na platformi doživljava ubrzanje od približno 0,3 g - povećavajući efektivnu težinu tereta dizalice od 50 tona za 15 tona tokom podizanja prema gore i smanjujući je za 15 tona tokom podizanja prema dolje.
Kada se platforma nagne (ugaono kretanje) za 5 stepeni u istom periodu, kranska strela - koja je udaljena 30 metara od centra okretanja - doživljava bočno ubrzanje koje generiše dinamički moment prevrtanja pored statičkog momenta. Ovaj dinamički moment izazvan talasima osciluje sa periodom talasa, kontinuirano dodajući i oduzimajući od potrebnog momenta okretanja u stacionarnom stanju.
| Morska država | Uzdizanje (m) | Nagib (stepeni) | Faktor dinamičkog opterećenja | Povećanje obrtnog momenta |
|---|---|---|---|---|
| Mirnoća (Hs < 1 m) | 0,5 – 1,0 | 1 – 2 | 1,05 – 1,10 | +5 do +10% |
| Umjereno (Hs 2 – 4 m) | 2 – 4 | 3 – 6 | 1.15 – 1.30 | +15 do +30% |
| Grubo (V 4 – 8 m) | 4 – 8 | 6 – 10 | 1,30 – 1,60 | +30 do +60% |
Zašto formule za dimenzioniranje na kopnu podcjenjuju priobalne pogone: Dinamički faktor opterećenja izazvan valovima dodaje 15 na 60% zahtjevu za obrtni moment u poređenju s istim opterećenjem i radijusom na kopnu. Pogon za okretanje koji je adekvatno dimenzioniran za podizanje od 80 tona u radijusu od 30 metara na kopnu (približno 23.500 Nm) je premalen za isto podizanje u istom radijusu na platformi u umjerenim morima - dinamički faktor povećava zahtjev na 27.000 do 30.500 Nm. Pogoni za okretanje na moru moraju se dimenzionirati korištenjem DNV ili API faktora dinamičkog opterećenja za stanje mora specifično za lokaciju, a ne statičkog proračuna na kopnu.
Pogon okretanja na offshore platformi mora podnijeti i opterećenje u stacionarnom stanju I dinamičko opterećenje izazvano valovima - što povećava ukupni potreban obrtni moment za 15 na 60% u poređenju s identičnim radom na kopnu.
ATEX i eksplozivna atmosfera — zahtjev koji mijenja sve u vezi s izborom materijala i dizajna
Na platformi za bušenje na moru, pod za bušenje i okolna područja klasifikovani su kao opasne atmosfere Zone 1 ili Zone 2 prema ATEX-u (Evropska direktiva 2014/34/EU) ili IECEx-u (međunarodni ekvivalent). U ovim zonama, eksplozivne smjese gasa i vazduha mogu biti prisutne tokom normalnog rada (Zona 1) ili tokom abnormalnih uslova (Zona 2). Svaka oprema koja radi u ovim zonama - uključujući i pogone za okretanje - mora biti projektovana tako da spriječi paljenje eksplozivne atmosfere.
Temperatura vanjske površine kućišta pogona za okretanje ne smije prelaziti temperaturu samopaljenja prisutnih plinova - obično od 200 do 300 stepeni Celzijusa za ugljikovodične plinove (temperaturna klasa T3 ili T4). Ova granica se mora održavati u najgorim radnim uvjetima: maksimalni obrtni moment, maksimalna temperatura okoline, maksimalno sunčevo zračenje. Termički dizajn kućišta, efikasnost zupčanika i vrsta maziva utječu na maksimalnu temperaturu površine.
Ako je bilo koji dio pogona za okretanje izložen opasnoj atmosferi (kao što je mreža zupčanika i prstena zupčanika), materijali ne smiju proizvoditi iskre usljed trenja, udara ili mehaničkog kvara. Standardni ugljični čelik na ugljičnom čeliku može proizvesti iskre. Zupčanici s ATEX oznakom mogu zahtijevati materijale zupčanika koji ne iskre (legure bakra i nikla, određene bronze) ili potpuno zatvaranje zupčanika u kućište otporno na plamen. Pristup zatvaranja (Exd - otporno na plamen) je najčešće rješenje za pogone za okretanje na bušilicama.
Okretni pogon s Exd certifikatom zatvara cijeli mehanizam zupčanika i motor u kućište dizajnirano da zadrži bilo kakvu unutrašnju eksploziju bez prenošenja plamena u vanjsku atmosferu. Debljina stijenke kućišta, dimenzije razmaka prirubnice i obrtni moment pričvršćivanja moraju biti u skladu s IEC 60079-1 - što dodaje 20 na 40% težini i cijeni kućišta u usporedbi sa standardnim pogonom koji nije ATEX. Kućište mora biti ispitano na tlak 1,5 puta veći od maksimalnog tlaka eksplozije prije isporuke.
Tri načina kvara specifična za pogone okretanja kod bušenja na moru
Staza okretnog ležaja - površina od kaljenog čelika po kojoj se okreću kuglice ili valjci ležaja - je najosjetljivija komponenta na koroziju u pogonu okretanja na moru. Sprej soli prodire kroz zaptivku ležaja i miješa se s mašću. Ioni hlorida u slanoj vodi iniciraju koroziju u obliku tačkaste korozije na površini staze. Svaka jama postaje koncentracija napona koja se širi u ljuštenje usljed zamora pod opterećenjem kotrljajućeg kontakta. Za razliku od pogona okretanja na kopnu (gdje je korozija zanemarljiva tokom 10 do 20 godina), staze okretanja ležaja na moru mogu razviti vidljivu koroziju u roku od 3 do 5 godina bez adekvatnog održavanja masti i zaptivki koje sprečavaju koroziju.
Svaki ciklus talasa dodaje dinamičku komponentu obrtnog momenta opterećenju pogona okretanja - 5 do 10 sekundi po ciklusu, 6 do 12 ciklusa u minuti, 24 sata dnevno. Tokom jedne godine neprekidnog rada, zubi zupčanika doživljavaju 3 do 6 miliona dodatnih ciklusa napona samo od kretanja talasa - što daleko premašuje broj ciklusa od stvarnih operacija okretanja. Zamor izazvan talasima je male amplitude, ali visokog ciklusa - najštetnija kombinacija za površine zuba zupčanika od cementiranog materijala. Standardni proračuni zamora zupčanika na kopnu podcjenjuju vijek trajanja zuba za 30 do 50% ako se ne uključe ciklusi izazvani talasima.
Kućište otporno na plamen (Exd) oslanja se na precizno obrađene prirubničke zazore kako bi se spriječilo bilo kakvo unutrašnje paljenje. Ovi zazori moraju ostati unutar dimenzijske tolerancije IEC 60079-1 tokom cijelog vijeka trajanja. Korozija soli, termičke cikličke promjene i mehanički udari od rutinskih operacija platforme mogu proširiti zazore prirubnica izvan certificiranih dimenzija. Kada zazor premaši maksimalnu dozvoljenu vrijednost, kućište više nije certificirano da zadrži unutrašnju eksploziju - i pogon postaje potencijalni izvor paljenja u atmosferi Zone 1. Ova degradacija je nevidljiva izvan kućišta i može se otkriti samo dimenzionalnim pregledom zazora prirubnice tokom planiranog pregleda.
Gore: Proizvodni pogon Ever-Power u Koreji. Dolje: Ispitni centar — pogoni za korištenje na moru prolaze kroz ispitivanja korozije morskog kvaliteta, verifikaciju pritiska kućišta prema ATEX standardima i simulaciju dinamičkog obrtnog momenta prije isporuke.
Planetarni mjenjač s okretnim pogonom za platforme za bušenje na moru — Često postavljana pitanja
Korea Ever-Power nudi planetarne mjenjače s okretnim pogonom za platforme za bušenje na moru s DNV dinamičkim nazivnim opterećenjem, C5-M brodskim premazima i ATEX opcijama otpornim na plamen od 5.000 do 200.000 Nm. Navedite tip vaše platforme i primjenu opreme za specifikaciju za brodsku upotrebu.
Urednik: Cxm
