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Frontières de Hydraulique-Système de poussée de mers profondes

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Les industries augmentent des efforts dans le terrain sous-marin d'acquérir les ressources essentielles requises pour satisfaire une demande globale

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Plus de deux-tiers de la terre ? la surface de s est couverte par l'eau, et beaucoup de ressources potentielles dans ces profondeurs attendent l'exploration et le développement. Les industries impliquées dans cette nouvelle frontière incluent l'exploitation, le pétrole et le gaz, l'infrastructure, la génération d'énergie, et la science normale.

Ces activités toutes impliquent le complexe et fortement - les systèmes techniques. Bon nombre d'entre elles ? en particulier ceux ont exécuté sous la mer ? surface de s ? employez un large choix de systèmes électrohydrauliques pour abaisser et soulever l'équipement au fond de la mer, à distance-actionnez les systèmes sous-marins, et surveillez de manière permanente les systèmes mis en place (par exemple, des têtes de puits de pétrole ou des câbles de communications).

On assume qu'un tel équipement hydraulique souvent est spécifiquement conçu et machiné utilisant les matériaux spéciaux pour l'opération dans les pressions et les conditions corrosives de différentes profondeurs de mer. Cependant, avec la personnalisation suffisante, beaucoup de circuits hydrauliques standard ont conçu pour l'usage extérieur peuvent fonctionner effectivement dans cet environnement exigeant.

Finalement, l'opération de n'importe quel circuit hydraulique exige isoler le circuit hydraulique des environnements externes et commander le fluide pour effectuer le travail. Les principes sont identiques ; donc, les principes de conception pour simplement l'appel sous-marin pour considérer des conditions additionnelles.

Comparaison des conditions sous-marines

La sélection de la meilleure solution pour une application donnée exige l'arrangement comment les différentes profondeurs d'eau sous-marines effectuent le circuit hydraulique. Les analyses utilisées dans l'exploration de pétrole et de gaz fournissent un ensemble efficace de directives.

Aux profondeurs à 1.000 pi (305 m), composants doivent fonctionner en eau salée, mais pas dans de manière significative des pressions d'hautes eaux. L'équipement est relativement facile à utiliser, a mis en place, et recherche. Cependant, la lumière du soleil peut pénétrer jusqu'à 200 m, de ce fait favorisant la croissance de la vie de mer au-dessus de la surface d'équipement. Ceci doit être factorisé dans des conceptions des composants tels que des tiges de piston dans des cylindres hydrauliques.

Dans les profondeurs de 1.000 à 6.000 pi (305 à 1.830 m), pression hydrostatique devient un souci important. La pression d'eau augmente environ 1 barre (14.5 livres par pouce carré) pour le chaque des 10m de profondeur. En conséquence, à 5.000 m (16.400 pi), la pression ambiante sera la barre 500 (7.250 livres par pouce carré). À ces profondeurs, tout le travail est effectué avec les systèmes à télécommande et les robots sous-marins, tels que les véhicules exploités à distance (ROVs) et les véhicules sous-marins autonomes (AUVs).

Les composants exposés à ces pressions d'eau externes élevées peuvent exiger les caractéristiques de conception spéciales, telles que la compensation de pression ou les modifications structurales. Ces profondeurs sont typiquement produites loin du rivage, exigeant les plates-formes ou les bateaux et les plates-formes de flottement, qui représentent des défis additionnels.

Hormis des navires de militaires et de recherches, là ? s peu d'expérience avec l'équipement sous-marin dans l'eau ultra-profonde ? de 6.000 à 35.800 pi (1.830 à 10.900 m). À mesure que les profondeurs augmentent, même la technologie du levage et de la construction d'équipement de longe doit changer pour adapter aux dimensions et au poids des systèmes à mesure qu'ils augmentent avec la profondeur d'eau. En outre, les conditions d'océan deviennent plus durs, comme la taille des vagues ou des forces provoquées par les courants maritimes.

Robotique : l'Enabler sous-marin

Puisque les plongeurs ne peuvent pas opérer au delà d'une profondeur de 100 m, la partie d'activités sous-marines doit être exercée par ROVs et AUVs, les systèmes complexes qui emploient des sous-systèmes électromécaniques et électrohydrauliques étendus pour accomplir des tâches. Bien que leurs profondeurs opérationnelles puissent être dans n'importe quelle gamme, les robots aren typiquement ? t a submergé pendant de longues périodes. Cependant, il ? s critique elles sont prêtes une fois nécessaires, et si elles fonctionnent mal, le temps de panne doit être gardé à un minimum.

Les avantages des commandes hydrauliques émergent vraiment dans des ces machines : Ils sont puissants, compacts, précis, intelligents, et raboteux, fournissant l'excellente densité de puissance et la flexibilité adroite pour un éventail de tâches. Que les lotisseurs dit, de ROV et d'AUV continuent à chercher une exécution et une fiabilité plus sophistiquées de ces systèmes électrohydrauliques intégrés.

Conditions de conception sous-marines

La croissance réussie de beaucoup d'applications sous-marines dépend de combien de temps l'équipement peut se déployer sûrement et sans risque et fonctionner sans exiger excessivement la technologie chère, l'opération, et les coûts de réparation. Quelques coûts intégrés pour le travail sous-marin sont inévitables ? équipement d'opération à une distance avec les dispositifs à distance, et à traiter la pression d'eau, les courants, et les états externes de corrosion. La planification soigneuse et une volonté d'intégrer des principes de conception futés dans les circuits hydrauliques sous-marins permettent pour accomplir de manière rentable ces buts.

La compensation de pression est utile dans n'importe quel système qui fonctionne sous l'eau. Il ? s employé pour garder la pression entre l'environnement externe (eau de mer) et la constante de réservoir, parce que des joints sont typiquement conçus pour une chute de pression de pression limitée dans une direction particulière. La plupart des composants facilement disponibles ont été conçus pour l'opération dans les environnements extérieurs normaux. Presque toutes les machines ont des surfaces d'étanchéité ou d'autres pièces qui ne peuvent pas résister à des pressions externes sous-marines élevées ou à des chutes de pression de pression graves.

Bien que compliqué et cher, une option soit de sceller les composants sensibles à la pression à l'intérieur d'une chambre protectrice. Ceci implique habituellement un récipient de la construction rigide et des joints résistants pour résister aux pressions externes élevées. Une solution plus efficace, cependant, est compensation de pression. Avec cette technique, une pression est appliquée à l'intérieur du composant cela ? égale de s et vis-à-vis la pression ambiante dehors.

Les enduits de pistolet et de cobalt-alliage du carburant de l'oxygène de vitesse élevée (HVOF) appliqués par l'intermédiaire du soudage plasma sont deux types de revêtement dans lesquels améliorez les propriétés tribologiques des tiges de piston sous-marin-bondissent de grands cylindres hydrauliques.

Dans un circuit hydraulique typique, le réservoir standard est remplacé par un réservoir scellé contenant un séparateur moyen flexible. Par conséquent, les transferts de pression d'environnement externe au réservoir, juste comme un système extérieur normal a la pression atmosphérique externe sur l'huile dans le réservoir. La différence est qu'elle empêche l'eau de mer de se mélanger à de l'huile.

Ce système intelligent permet n'importe quel composant employé sur la surface pour être sous-marin utilisé, tant que tous les volumes qui contiennent normalement l'air peuvent être évacués d'air rempli de fluide et relié au réservoir pour maintenir l'équilibre de pression.

Protection et cachetage de corrosion

Les machines en mer ont typiquement un joint, la surface d'étanchéité, l'eau de mer, et un autre milieu en contact et agissant l'un sur l'autre les uns avec les autres. L'étude de ces articles est connue comme tribologie. La connaissance de ceci est critique pour des concepteurs de système, à l'eau de mer de subsistance hors d'un système et garde le fluide hydraulique dedans. Sur de grands cylindres hydrauliques, par exemple, le maintien de l'intégrité de la tige de piston, qui est par habitude exposée aux conditions environnementales en fonction, est essentiel pour maintenir la durée de fonctionnement à long terme du système.

N'importe ce que l'application, bien que, la conception de hydraulique-cylindre implique toujours une interaction entre les joints, le fluide, et la surface du matériau. Le cylindre ? la surface de tige de piston de s a besoin d'un enduit approprié pour fournir une bonne et durable base pour son système tribologique. Les avances importantes se sont produites en technologies d'enduit de cylindre, y compris les systèmes métalliques/en métal mélange appliqués avec des enduits du carburant (HVOF) ou de cobalt-alliage de l'oxygène de vitesse élevée appliqués par l'intermédiaire du soudage plasma.

Concevoir pour la sûreté et la fiabilité

L'équipement machiné pour des applications sous-marines doit protéger les personnes et l'environnement d'océan contre n'importe quels dommages. Pour l'eau profonde et des opérations d'eau ultra-profondes, les opérateurs extérieurs ont besoin de la protection contre des échecs d'équipement pendant tout le cycle de vie du système sous-marin.

Cette tubulure de valve est un exemple d'empaqueter cela adapte les valves électrohydrauliques autrement standard pour l'usage dans la pression ambiante extrême, environnement fortement corrosif produit dans des applications hauturières.

Des opérations sous-marines sont effectuées dans ambiant des zones délicates. La plupart des circuits hydrauliques doivent adhérer aux standards de sécurité spécifiques, tels que l'opération de sécurité. Par conséquent, si l'alimentation d'énergie est découpée, ce principe de De-excitation fait décaler automatiquement le circuit hydraulique dans une position sûre. Ces principes d'évaluation des risques et de sûreté fonctionnelle ont été établis par des normes internationales telles qu'OIN 12100, OIN 13849, et OIN 4413.

La fiabilité de l'équipement sous-marin avec une vie projet de 30 ans, fonctionnant dans un environnement si dur, représente un des plus grands défis pour l'industrie aujourd'hui. La conception fiable de hydraulique-système pour des applications sous-marines peut appliquer différentes approches en même temps :

? D'utilisation composants fiables fortement -. Un indicateur de fiabilité devrait être employé pour comparer des paramètres comme le temps moyen à l'échec, à la vie B10, ou aux distributions de Weibull.

? L'architecture superflue rentable peut être installée pour une fiabilité de système plus élevée. Dans certains cas, plus de deux composants peuvent être nécessaires pour se soutenir.

? L'intégration des dispositifs diagnostiques d'échec, tels que les sondes appropriées et les algorithmes pour traiter leur information, peut détecter un échec et décider la réaction corrective appropriée.

Les opérateurs de champ dans des applications de pétrole et de gaz s'attendent à l'entretien minimal de l'équipement sous-marin pendant un endroit bon ? durée de vie entière de s, qui peut être de 30 ans ou plus. Des sondes appropriées doivent être conçues, intégré et pression-prouvé pour détecter des échecs et, si possible, prévoyez les futurs échecs en incluant des fonctions de surveillance de condition.

Car les industries entrent plus profond dans l'océan, les défis techniques fondamentaux augmentent, en particulier pour les systèmes hydrauliquement conduits. Ces défis peuvent être relevés par une combinaison des composants standard et disponibles immédiatement avérés fonctionner en conditions raboteuses sur la terre, avec des adaptations appropriées et l'application futée et rentable des matériaux plus avancés où nécessaires. Cette approche peut finalement fournir un développement sous-marin plus rentable et un accès plus large aux ressources potentielles offertes par cette frontière naissante.