Açık deniz sondaj platformunda döner tahrik sistemlerinin çalışma prensibi
Açık deniz sondaj platformu (kaldırma platformu, yarı batık platform veya sondaj gemisi) şu yöntemleri kullanır: döner tahrikli planet dişli kutuları Sondaj ve malzeme taşıma sistemlerinin birçok farklı noktasında. Her bir nokta farklı bir tork, hız, çevre ve güvenlik sınıflandırması kombinasyonu gerektiriyor; ancak hepsinde deniz korozyonu, dalga hareketi ve kısıtlı bakım erişimi gibi ortak zorluklar bulunuyor.
Açık deniz platformlarında kullanılan kaide vinçler, sondaj boruları, muhafaza boruları, ekipmanlar ve tedarik gemisi kargolarını taşımak için platform güvertesinde döner. Döndürme mekanizması, 20 ila 150 tonluk yükleri 20 ila 50 metre yarıçapında taşırken sürekli tuzlu su püskürtmesi altında çalışmalıdır. Döndürme torku: 30.000 ila 120.000 Nm. Vinç, platformun can damarıdır; eğer dönemezse, platform malzeme alamaz veya boru taşıyamaz.
Demir boru sökme makinesi (otomatik boru anahtarı) ve boru raf sistemi, sondaj borusunu raf, yürüme yolu ve kuyu merkezi arasında konumlandırmak için döner tahrik sistemleri kullanır. Bu tahrik sistemleri, hidrokarbon gazının bulunabileceği kuyu deliğinin hemen üzerinde, 1. Bölge tehlikeli alanda çalışır. Döner tork: 5.000 ila 25.000 Nm. ATEX veya IECEx sertifikası zorunludur.
Bazı sondaj sistemleri, döner tabla indekslemesi veya üst tahrik servis döngüsü yönetimi için (sondaj dizisi tork ekipmanının kuyu merkezi etrafında konumlandırılması) döner tahrik sistemleri kullanır. Bu tahrik sistemleri, sondaj dizisinden kule yapısı aracılığıyla iletilen platformdaki en yüksek titreşim yükleri altında çalışır. Döner tork: 10.000 ila 40.000 Nm.
BOP taşıyıcı ve test kütüğü sistemleri, bakım ve test sırasında 100 ila 400 tonluk kuyu patlamasını önleyici yığını döndürmek için döner tahrik sistemleri kullanır. Bunlar, platformdaki herhangi bir döner tahrik sisteminin taşıyabileceği en ağır yüklerdir, ancak nadiren (2 ila 4 haftada bir) çalışırlar. Döndürme torku: 80.000 ila 200.000 Nm.
Açık deniz uygulamaları için döner tahrik sistemi. Her bir ünite, 20 ila 30 yıl boyunca sürekli tuz püskürtmesine, dalga kaynaklı dinamik yüklemeye ve patlayıcı atmosfer gereksinimlerine aynı anda dayanmalıdır.
Dalga Hareketi — Her Dönme İşlemine Jiroskopik ve Ataletsel Yükler Ekleyen Dinamik Temel
Karada, döner tahrik sistemi bir yükü yerçekimine ve sürtünmeye karşı döndürür. Açık deniz platformunda ise döner tahrik sistemi, yükü yerçekimine, sürtünmeye VE platform hareketinin oluşturduğu atalet kuvvetlerine karşı döndürür. Platform 10 saniyelik bir dalga periyodunda 3 metre yukarı-aşağı hareket ettiğinde (dikey hareket), platform üzerindeki her kütle yaklaşık 0,3 g'lik bir ivme yaşar; bu da 50 tonluk bir vinç yükünün etkin ağırlığını yukarı doğru hareket sırasında 15 ton artırırken, aşağı doğru hareket sırasında 15 ton azaltır.
Platform aynı periyotta 5 derece eğildiğinde (açısal hareket), dönüş merkezinden 30 metre uzaklıktaki vinç kolu, statik momente ek olarak dinamik bir devrilme momenti oluşturan yanal bir ivme yaşar. Dalga kaynaklı bu dinamik moment, dalga periyoduyla birlikte salınım yaparak, sürekli olarak sabit durumdaki dönüş torku gereksinimine ekleme ve çıkarma yapar.
| Deniz Devleti | Yükselme (m) | Eğim (derece) | Dinamik Yük Faktörü | Dönme Torkunda Artış |
|---|---|---|---|---|
| Sakin (Hs < 1 m) | 0,5 – 1,0 | 1 – 2 | 1.05 – 1.10 | +5 - +10% |
| Orta (Hs 2 – 4 m) | 2 – 4 | 3 – 6 | 1.15 – 1.30 | +15 - +30% |
| Kaba (Hs 4 – 8 m) | 4 – 8 | 6 – 10 | 1.30 – 1.60 | +30 - +60% |
Karada kullanılan boyutlandırma formüllerinin açık deniz tahrik sistemlerini neden yetersiz boyutlandırdığı: Dalga kaynaklı dinamik yük faktörü, karadaki aynı yük ve yarıçaptaki duruma kıyasla, dönüş torku gereksinimine 15 ila 60% ekler. Karada 30 metre yarıçapta 80 tonluk bir kaldırma için yeterli kapasiteye sahip (yaklaşık 23.500 Nm) bir dönüş tahrik sistemi, orta derecede dalgalı denizlerde aynı kaldırma ve aynı yarıçap için yetersiz kalır; dinamik faktör gereksinimi 27.000 ila 30.500 Nm'ye çıkarır. Açık deniz dönüş tahrik sistemleri, statik karasal hesaplamaya değil, sahaya özgü deniz durumu için DNV veya API dinamik yük faktörlerine göre derecelendirilmelidir.
Açık deniz platformundaki döner tahrik sistemi, hem sabit durum yükünü hem de dalga kaynaklı dinamik yükü karşılamak zorundadır; bu da karadaki aynı işleme kıyasla toplam tork gereksinimini 15 artırarak 60%'ye çıkarır.
ATEX ve Patlayıcı Atmosfer — Malzeme ve Tasarım Seçimlerini Tamamen Değiştiren Gereklilik
Açık deniz sondaj platformlarında, sondaj tabanı ve çevresi, ATEX (Avrupa Direktifi 2014/34/EU) veya IECEx (uluslararası eşdeğeri) uyarınca 1. veya 2. Bölge tehlikeli atmosferler olarak sınıflandırılır. Bu bölgelerde, normal çalışma sırasında (1. Bölge) veya anormal koşullar altında (2. Bölge) patlayıcı gaz-hava karışımları bulunabilir. Bu bölgelerde çalışan herhangi bir ekipman (dönme tahrik sistemleri dahil), patlayıcı atmosferin tutuşmasını önleyecek şekilde tasarlanmalıdır.
Döner tahrik gövdesinin dış yüzey sıcaklığı, mevcut gazların kendiliğinden tutuşma sıcaklığını (hidrokarbon gazlar için tipik olarak 200 ila 300 santigrat derece, T3 veya T4 sıcaklık sınıfı) aşmamalıdır. Bu sınır, en kötü çalışma koşullarında (maksimum tork, maksimum ortam sıcaklığı, maksimum güneş radyasyonu) korunmalıdır. Gövdenin termal tasarımı, dişli verimliliği ve yağlayıcı türü, maksimum yüzey sıcaklığını etkiler.
Döner tahrik sisteminin herhangi bir parçası tehlikeli atmosfere maruz kalıyorsa (örneğin pinyon-halka dişli ağı), kullanılan malzemeler sürtünme, darbe veya mekanik arıza sonucu kıvılcım üretmemelidir. Standart karbon çelik ile karbon çelik arasında kıvılcım oluşabilir. ATEX onaylı dişli ağları, kıvılcım üretmeyen pinyon malzemeleri (bakır-nikel alaşımları, bazı bronzlar) veya dişli ağının alev geçirmez bir muhafaza içinde tamamen kapatılmasını gerektirebilir. Muhafaza yaklaşımı (Exd - alev geçirmez), sondaj platformlarındaki döner tahrik sistemleri için en yaygın çözümdür.
Exd sınıfı döner tahrik ünitesi, tüm dişli mekanizmasını ve motoru, iç patlamayı dış atmosfere alev yaymadan kontrol altında tutmak üzere tasarlanmış bir muhafaza içine alır. Muhafaza duvar kalınlığı, flanş boşluğu boyutları ve bağlantı elemanı torku, IEC 60079-1 standardına uygun olmalıdır; bu da standart ATEX olmayan bir tahrik ünitesine kıyasla muhafaza ağırlığına ve maliyetine 20 ila 40% ekler. Muhafaza, teslimattan önce maksimum patlama basıncının 1,5 katına kadar basınç testinden geçirilmelidir.
Açık Deniz Sondajında Kullanılan Döner Tahrik Sistemlerine Özgü Üç Arıza Modu
Döner yatak yuvası (yatak bilyalarının veya makaralarının üzerinde hareket ettiği sertleştirilmiş çelik yüzey), açık deniz döner tahrik sistemindeki en korozyona duyarlı bileşendir. Tuzlu su spreyi yatak contasından içeri girer ve gresle karışır. Tuzlu sudaki klorür iyonları, yuva yüzeyinde çukur korozyonuna neden olur. Her çukur, yuvarlanma temas yükü altında yorulma çatlamasına dönüşen bir gerilim yoğunlaşması haline gelir. Karada kullanılan döner tahrik sistemlerinin aksine (korozyon 10 ila 20 yıl boyunca ihmal edilebilir düzeydedir), açık deniz yatak yuvalarında yeterli korozyon önleyici gres ve conta bakımı yapılmadığı takdirde 3 ila 5 yıl içinde gözle görülür çukur korozyonu oluşabilir.
Her dalga döngüsü, dönme tahrik yüküne dinamik bir tork bileşeni ekler; döngü başına 5 ila 10 saniye, dakikada 6 ila 12 döngü, günde 24 saat. Bir yıllık sürekli çalışma boyunca, dişliler yalnızca dalga hareketinden kaynaklanan 3 ila 6 milyon ek gerilim döngüsüne maruz kalır; bu, gerçek dönme işlemlerinden kaynaklanan döngü sayısını çok aşar. Dalga kaynaklı yorulma düşük genlikli ancak yüksek döngülüdür; bu da sertleştirilmiş dişli yüzeyleri için en zararlı kombinasyondur. Standart yüzey tabanlı dişli yorulma hesaplamaları, dalga kaynaklı döngüler dahil edilmediğinde diş ömrünü 30 ila 50% kadar düşük gösterir.
Alev geçirmez (Exd) gövde, iç tutuşmayı önlemek için hassas işlenmiş flanş boşluklarına dayanır. Bu boşluklar, tüm kullanım ömrü boyunca IEC 60079-1 boyut toleransı içinde kalmalıdır. Tuz korozyonu, termal döngü ve rutin platform işlemlerinden kaynaklanan mekanik darbeler, flanş boşluklarını sertifikalı boyutların ötesine genişletebilir. Boşluk izin verilen maksimum değeri aştığında, gövde artık iç patlamayı önleme sertifikasına sahip değildir ve tahrik sistemi, Bölge 1 atmosferinde potansiyel bir tutuşma kaynağı haline gelir. Bu bozulma gövdenin dışından görünmez ve yalnızca planlı bir denetim sırasında flanş boşluğunun boyutsal incelemesiyle tespit edilebilir.
Üst: Kore Ever-Power üretim tesisi. Alt: Test merkezi — açık deniz tahrik sistemleri teslimattan önce denizcilik sınıfı korozyon testine, ATEX gövde basıncı doğrulamasına ve dinamik tork simülasyonuna tabi tutulmaktadır.
Açık Deniz Sondaj Platformları için Döner Tahrikli Planet Dişli Kutusu — Sıkça Sorulan Sorular
Korea Ever-Power, DNV dinamik yük derecelendirmelerine, C5-M denizcilik kaplamalarına ve 5.000 ila 200.000 Nm arasında ATEX alev geçirmezlik seçeneklerine sahip açık deniz sondaj platformu döner tahrik planet dişli kutuları sunmaktadır. Denizcilik sınıfı bir özellik için platform tipinizi ve ekipman uygulamanızı belirtin.
Editör: Cxm
