A rendszerbe integrált rezgésdiagnosztika megbízhatóan ellenőrzi az acélszerkezetek teherbíró képességét

Nyílttengeri olajfúrótornyok állapotfelügyelete PC-alapú vezérléssel

Minden ipari tevékenység számára alapvető fontosságú a megbízható energiaellátás. Ennek okán a CNOOC, Kína legnagyobb olaj- és gázkitermelője nagy hangsúlyt fektet a nyílttengeri olajfúrótornyainak ellenőrzésére.

A Tianjin Aoling Industrial Automation Technologies Ltd (Aoling) által végrehajtott megfelelő kezdeményezés célja a teherhordó szerkezetek rezgésdiagnosztikán alapuló megfigyelése annak érdekében, hogy a szerkezetek teherbíró képességeit megbízhatóan előre tudják jelezni. Ezeknek a technológiáknak az összekapcsolásához a szakemberek a Beckhoff PC-alapú vezérlésére és precíz, rendszerbe integrált méréstechnikájára támaszkodnak.
A tengeri fúrótornyok acélszerkezetei teljes élettartamuk alatt szélsőséges környezeti körülményeknek vannak kitéve. A hatalmas hullámoktól az agresszív tengervízig zord tengeri körülmények leselkednek rájuk folyamatosan. Sőt, a vízben található mikroorganizmusok még súlyos elektrokémiai korróziót is okoznak, ami rombolja a szerkezetek mechanikai integritását. Továbbá magától értetődően egy távoli nyílttengeri fúrótornyot nem lehet rendszeresen karbantartani. Az olyan hibák, amelyek az egész rendszer leállását vagy akár egy olajfúrótorony balesetét okoznák, ennek megfelelően költségesek lennének. Éppen ezért a China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) nagy hangsúlyt fektet a valós üzemi körülmények és a toronyszerkezetre gyakorolt hatások rögzítésére.

1. ábra A nyílttengeri olajfúrótornyoknak évtizedekig stabilnak kell maradniuk, és Kína legnagyobb olaj- és gázkitermelője ezt a stabilitást PC-alapú vezérléssel végzett rezgéselemzéssel ellenőrzi (©Aoling/CNOOC)

EtherCAT analóg terminál mint az adatgyűjtés alapja

Kína 13. ötéves tervének keretében egy kínai szárazföldtől távoli, a Bohai-öbölben található termelő fúrótornyot választottak ki kísérleti projektnek a fúrótorony szerkezetének folyamatos ellenőrzésére. Különféle mérési pontokat határoztak meg a fúrótorony építési tervei és a rezgéseket rögzítő IEPE rezgésérzékelőkkel végzett helyszíni vizsgálatok alapján. Az állapotfelügyeléshez szükséges jeleket (IEPE) túlmintavételezésre alkalmas EL3632 XFC EtherCAT-terminálok gyűjtik össze, és a kiértékeléshez CX2020 típusú beágyazott PC-re továbbítják akár 50 ezer minta/másodperc sebességgel.
A mérőrendszer figyeli a fúrótorony működési körülményeit, és rezgési adatok alapján diagnosztizálja az acélszerkezet terheléseit. A kísérleti projekt célja a szerkezetek integritásának biztosítása a teljes működési időszak alatt, valamint korai mutatók alapján az élettartam pontos előrejelezhetősége. Ez lehetővé teszi a megelőző intézkedések szükség szerinti végrehajtását. A nagyszabású projekt megvalósításáért az Aoling vállalat felel, amely évek óta a nyílttengeri alkalmazások hullámenergia elleni védelmére összpontosít, és számos kínai egyetemmel, főiskolával és kutatóintézettel közösen ezen a területen végez kutatásokat. Az Aoling olyan innovatív megoldásokat fejleszt, mint például a Beckhoff technológiával megvalósított állapotfelügyelet. „Az állapotfelügyelet és diagnosztika a fúrótornyok intenzív orvosi felügyeletéhez hasonlítható. A versenytársak rendszereihez képest a Beckhoff ideális diagnosztikai eszközöket kínál erre a célra” – fejti ki Fan Lipeng, az Aoling vállalat munkatársa.

2. ábra A CX2020 beágyazott PC és az EL3632 EtherCAT analóg terminálok kivételesen kompakt vezérlő és mérési adatgyűjtő rendszert alkotnak (© Aoling/CNOOC)

Valós idejű részletes rezgésdiagnosztika

A rezgésdiagnosztikai rendszer összesen 48 gyorsulásérzékelőt tartalmaz, amelyeket üzemi körülményeknek megfelelő robbanásbiztos házakba szereltek. A mérési pontokról a rezgésérzékelők jelvezetékei a központi vezérlőteremben lévő vezérlőszekrénybe vezetnek, ahol egy útválasztó szinten keresztül a kétcsatornás EL3632 IEPE terminálokhoz csatlakoznak. Az XFC-funkció és az akár 50 ezer minta/másodperc sebességű, 16-bites felbontású szinkron szkennelés biztosítja a rezgések valós idejű rögzítését.
Az érzékelőtől beérkező adatok CX2020 beágyazott PC általi elemzése, feldolgozása és tárolása után másodlagos számítás és tárolás céljából az információ az olajfúrótorony főszámítógépére kerül. A vizualizáció, a riasztási funkciók és az adatarchiválás ott valósul meg. Ezzel egyidejűleg a főszámítógép az összes adatot egy száloptikai vezetéken keresztül a parton lévő központi vezérlőterembe továbbítja.
Ugyanakkor a CX2020 beágyazott PC-n a TwinCAT és az Aoling magas szintű programozási nyelven kifejlesztett elemző alkalmazása fut, ami Fan Lipeng szerint egyszerűsíti az adatok kezelését és tárolását. Ezenkívül a rendelkezésre álló I/O-modulok széles választéka, kompakt kialakítása és az EtherCAT topológiai rugalmassága támogatja a későbbi bővítést és további funkciók integrálását. Az Aoling azt tervezi, hogy állapotfelügyelethez egyre inkább a Beckhoff fejlett vezérléstechnikáját fogja használni. A terveik között például a gépi tanulás, a mesterséges intelligencia (mély tanulás), a neurális hálózatok és a TwinCAT platform más funkcióinak fokozatos bevezetése szerepel.

(http://www.cnooc.com.cn; http://www.beckhoff.com/el3632)

BECKHOFF Automation Kft.
1097 Budapest, Gubacsi út 6.
Tel.: + 36 1 501 99 40
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.beckhoff.com