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Anwendungen Öl & Gas

Power Jacks hebt den Deckel in Houstons neuem Hydrospace-Testzentrum

Houstons neuestes und modernstes hydrostatisches Testzentrum wurde vor kurzem im Rankin Road Gebäude der Balmoral Group International eröffnet. In dem Testzentrum befinden sich viele verschiedene Druckbehälter mit Durchmessern von 800 mm und einer Länge von 2200 mm bis hin zu 2500 mm Durchmesser und 8500 mm Länge. Mit dieser umfangreichen Anlage werden vollinstrumentierte gleichzeitige Druck- und Wassereindringungsversuche mit Drücken bis zu 5000 PSI SWP durchgeführt.

Der größte Behälter, ausgelegt für 5000 PSI SWP, wiegt 138 Tonnen und der Deckel 35 Tonnen. Der Behälter ist im Boden des Testzentrums eingelassen. Der Deckel muss zur Wartung und zur Installation der Testprodukte im Behälter entfernt werden können.

Um den Deckel des Druckbehälters zu entfernen, wird dieser 1045 mm angehoben und 6 m zur Seite geschoben, wo er abgesetzt wird, während die Testobjekte installiert werden. Der Vorgang wird umgekehrt, um den Deckel wieder aufzusetzen. Um eine geeignete Betriebszeit zu erreichen, muss der Deckel mit einer Geschwindigkeit von 95 mm / min angehoben und mit 2,4 m / min seitlich versetzt werden.

Um einen Hebe- und Transportmechanismus für den Deckel zu finden, setzte sich die Balmoral Group mit Power Jacks in Verbindung, um ein komplettes Fahrzeug und Steuersystem zu entwickeln und zu liefern.

Die Entwicklung, Herstellung und Prüfung des Fahrzeugs fand in Werk von Power Jacks in Fraserburgh in Schottland statt. An dem Projekt arbeiteten drei Teams von Ingenieuren, die zum Design des Systems und zur Projektkoordinierung neueste Computer-Konstruktionssoftware benutzten.

Das Fahrzeug besteht aus einem brückenförmigen Rahmen, der auf vier zweirädrigen Radeinheiten steht. Eine Radeinheit auf jeder Seite ist angetrieben, um die lineare Bewegung zu erzeugen, die den Deckel von dem Behälter wegtransportiert. Ein System mit vier Stellgliedern oben auf dem Rahmen hebt und senkt den Deckel vom bzw. auf den Behälter. Das Steuersystem des Fahrzeugs befindet sich an der Seite des Rahmens und bewegt sich mit dem Fahrzeug mit. Eine zweite Bedienerkonsole befindet sich neben dem Druckbehälter.

Da das Fahrzeug gebaut, getestet, zum Transport demontiert und dann in Houston wieder montiert werden musste, besteht der Rahmen aus zwei Teilen, wobei jedes Teil eine Seite des Fahrzeugs bildet. Die Teile sind an jedem Ende des Fahrzeugs mit zwei Hauptflanschen verbolzt. Der Rahmen wurde dann auf vier Radeinheiten gesetzt, von denen jede aus zwei Rädern besteht, die in einer eigenständigen Einheit gelagert sind. Die Konstruktion wurde zur ersten Aufstellung mit dem Rahmen verbolzt und zur endgültigen Positionierung geschweißt. Jede der Radeinheiten hatte verschiedene modulare Radoptionen. Eine Seite der Fahrzeugräder war mit Führungsflanschen ausgestattet, die in einer Stahlschiene im Boden geführt wurden, um die Fahrzeugpositionierung zu gewährleisten. Die beiden vorderen Radeinheiten wurden mit Antriebszahnrädern versehen, die mit dem motorisierten Reduziergetriebe verbunden waren, das sich am Rahmen befand. Da es nicht möglich war, die zwei motorisierten Getriebe zum Antrieb des Fahrzeugs mechanisch miteinander zu verbinden, wurden diese elektronisch synchronisiert.

Das System der Stellglieder zum Anheben des Deckels besteht aus vier Stellgliedern, die in U-Konfiguration mit dem Hauptantrieb an einem Ende miteinander verbunden sind. Die Stellglieder waren spezielle Bauteile auf der Basis metrischer 300 kN Spindelmodelle von Power Jacks. Hierbei handelte es sich um Umkehrstellglieder mit eingebauter Verschleißüberwachung der Zahnräder. Die speziell entwickelten Hubspindeln waren mit konischen Positionierungsenden ausgestattet, so dass bei vollem Hub des Deckels die Spindeln im Rahmen positioniert waren, wodurch ein Schwingen des Deckels während des Transports zum und vom Behälter verhindert wurde. Ein motorisiertes Reduziergetriebe mit Schrägzahngetrieben zur Weiterleitung des Antriebs trieb jedes der vier Stellglieder an. Die Motoreinheit umfasste eine integrierte Bremse zur sichern Lasthaltung im Parkzustand. Zu Positionierungszwecken wurde das Stellgliedsystem mit einem Nockenbegrenzungsschalter ausgestattet, der die Notbewegungsgrenzen und die normalen Systemhaltegrenzen festlegte. Das Stellgliedsystem ist mit zwei mechanischen Sicherheitsfunktionen ausgestattet: 1) Es ist selbst-arretierend und fährt daher nicht zurück, selbst wenn die Bremse des Motors ausfallen sollte. 2) Die Verschleißüberwachungen an jedem Stellglied warnen bei Zahnradverschleiß und geben eine sichere Anzeige, wenn ein Stellglied ausgetauscht werden muss. Die Bewegung des Stellgliedsystems wurde von dem Hauptsteuersystem gesteuert.

Das Hauptsteuersystem besteht aus zwei Teilen, dem Fahrzeugantrieb und dem Stellgliedantrieb. Alle drei Teile des Steuersystems basierten auf modernster Invertersteuerung. Der Fahrzeugantrieb besteht aus zwei Invertern mit integrierten Bewegungssteuerplatinen, die miteinander verbunden waren, um eine präzise synchronisierte Geschwindigkeit und Positionierung der beiden Fahrzeugmotoren zu gewährleisten. Ein Encoder an jedem der Motoren lieferte das Rückmeldesignal. Durch eine integrierte Bewegungssteuerplatine in den Invertern mussten keine zusätzlichen Steuerelemente wie PLCs installiert werden, was den Platzbedarf verringerte. Das Bewegungssteuersystem lässt das Fahrzeug von der Ausgangsposition in die Zielposition fahren, die mit Hilfe eines HMI auf dem Hauptpaneel festgelegt wurde. Diese wurde als Behälterposition eingegeben und war zur Inbetriebnahmezwecken variable. Der Stellgliedantrieb hatte Einstellungen für die variable Geschwindigkeit des Deckels, wobei die Momentkapazität erhalten blieb.

Das Hauptpaneel war mit einer Reihe von Bedienersteuerungen und HMI-Schnittstellen ausgestattet. Da sich dieses jedoch während des Betriebs bewegt, wurde eine zusätzliche Bedienerkonsole neben dem Druckbehälter installiert. Sowohl das Fahrzeug- als auch das Stellgliedantriebssystem konnte in Schrittmoduls und im Automatikmodus betrieben werden. Zu Sicherheitszwecken wurden mehrere Not-Aus-Schalter an leicht zugänglichen Stellen rund um das Fahrzeug montiert.

Vor dem Transport nach Houston wurde das komplette Fahrzeugsystem bei Power Jacks lastgeprüft. Um das Fahrzeug zu testen, baute Power Jacks eine Simulation der Druckbehälterinstallation und montierte ein 50 Tonnen Testgewicht. Das Fahrzeug bestand gleich beim ersten Mal den Werks-Inbetriebnahmetest, eine Leistung, die in Houston bei der erneuten Montage des Fahrzeugs wiederholt wurde.

Das Fahrzeug ist ein flexibles und kompaktes automatisches System zur Entfernung und zum Aufsetzen des Druckbehälterdeckels.