BR102013025272A2

BR102013025272A2 - Manual Subsea Valve Actuation System

Info

Publication number: BR102013025272A2
Application number: BRBR102013025272-7A
Authority: BR
Inventors: Bruno Ribeiro Moraes Rego; Cyro De Almeida Assis Duarte Muniz; Daniel Rech Gobbi; Fernando Da Silva Araújo; Gustavo Haubrich; José Nascimento Soares; Paulo Cesar Leite; Rodrigo Macedo Bendia
Original assignee: Chemtech Serviços De Engenharia E Software Ltda
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-08-18
Also published as: WO2015042678A1

Abstract

Sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais. Descreve-se um sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais (1) compreendendo ao menos um sistema de superfície (2), o sistema de superfície (2) sendo dotado de ao menos um painel de controle (4) associado a um modem de superfície (6) por meio de um protocolo de transmissão de dados (19), o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais (1) compreendendo ainda um sistema submerso (3), o sistema submerso (3) sendo dotado de ao menos um modem submerso (7) hidroacusticamente associável ao modem de superfície (6), uma unidade de controle (8) eletricamente associada ao modem submerso (7), ao menos um atuador (11, 11', 11'', 11''') eletricamente associado à unidade de controle (8), de modo que, o atuador (11, 11', 11'', 11''') é configurado para acionar mecanicamente ao menos uma válvula submarina (20) a partir de ao menos um sinal de acionamento (22) transmitido hidroacusticamente pelo modem de superfície (6) ao atuador (11, 11', 11'', 11''') através do modem submerso (7), de modo que, o atuador (11, 11', 11'', 11''') compreende ainda ao menos um meio de controle de valores de torque e de velocidade aplicado às válvulas submarinas (20).Manual subsea valve actuation system. A manual subsea valve actuation system (1) comprising at least one surface system (2), the surface system (2) having at least one control panel (4) associated with a surface modem is described. (6) by means of a data transmission protocol (19), the manual underwater valve actuation system (1) further comprising a submerged system (3), the submerged system (3) being provided with at least one submerged modem. (7) hydroacoustically assignable to the surface modem (6), a control unit (8) electrically associated with the submerged modem (7), at least one electrically associated actuator (11, 11 ', 11' ', 11' '') to the control unit (8) so that the actuator (11, 11 ', 11' ', 11' '') is configured to mechanically actuate at least one subsea valve (20) from at least one signal of drive (22) hydroacoustically transmitted by the surface modem (6) to the actuator (11, 11 ', 11' ', 11' '') via (7), so that the actuator (11, 11 ', 11' ', 11' '') further comprises at least one means of controlling torque and speed values applied to subsea valves (20).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE ACIONAMENTO DE VÁLVULAS SUBMARINAS MANUAIS". A presente invenção refere-se a um sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais. Mais precisamente, a um sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais operado remotamente por meios hidroacústicos e dotado de meios para controle dos valores de velocidade e torque aplicados as válvulas.Report of the Invention Patent for "Manual Underwater Valve Actuation System". The present invention relates to a manual subsea valve actuation system. More precisely, to a manual underwater valve actuation system remotely operated by hydroacoustic means and provided with means for controlling the speed and torque values applied to the valves.

Descrição do estado da técnica A exploração petrolífera em águas profundas acarreta em grandes desafios às empresas do setor. Tais desafios são relacionados à mini-mização da ocorrência de acidentes, não só ambientais, mas também envolvendo os trabalhadores encarregados, bem como na otimização da exploração de petróleo.Description of the state of the art Deepwater oil exploration poses major challenges for companies in the sector. These challenges are related to minimizing the occurrence of accidents, not only environmental, but also involving workers in charge, as well as the optimization of oil exploration.

Como agravante, a exploração petrolífera requer a utilização de instalações submarinas, ditas instalações compreendendo dutos e equipamentos, dispostos em certa profundidade no oceano até a plataforma ou navio, estes localizados ao nível do mar. Ainda, associados aos referidos dutos, as instalações requerem a utilização de determinadas válvulas para controle e operação do sistema petrolífero.As an aggravating factor, oil exploration requires the use of subsea facilities, said facilities comprising pipelines and equipment, arranged at some depth in the ocean to the platform or ship, which are located at sea level. In addition, associated with these pipelines, the facilities require the use of certain valves for control and operation of the oil system.

Entende-se por operação de uma válvula a sua abertura ou fechamento para permitir ou inibir o deslocamento de petróleo, ou qualquer outro fluido, pelo duto associado a respectiva válvula. A operação de tais válvulas deve ser realizada de modo mais seguro e eficiente possível, sendo que, é constante a busca das empresas petrolíferas por meios e sistemas que otimizem a abertura e fechamento destas.Operation of a valve is understood to be its opening or closing to permit or inhibit the movement of petroleum, or any other fluid, through the duct associated with the respective valve. The operation of such valves should be carried out as safely and efficiently as possible, and the search for oil companies for means and systems that optimize their opening and closing is constant.

Algumas instalações existentes compreendem válvulas submarinas que só podem ser operadas manualmente, ou seja, tais válvulas só podem ser abertas ou fechadas por pessoal devidamente qualificado. Este tipo de válvula é denominado de válvulas submarinas manuais.Some existing installations include subsea valves that can only be operated manually, ie such valves can only be opened or closed by suitably qualified personnel. This type of valve is called manual subsea valves.

Como estas válvulas, na maioria das vezes, são dispostas em águas profundas, torna-se necessário que mergulhadores profissionais periodicamente desloquem-se desde a plataforma (nível do mar) até o local em que dita válvula se encontra disposta.As these valves are most often arranged in deep water, it is necessary for professional divers to periodically travel from the platform (sea level) to the location where the valve is arranged.

Este processo, além de insalubre e de alto risco para o mergulhador, envolve altos custos às empresas do setor e necessita que uma preparação seja realizada pelo mergulhador a cada operação. Por exemplo, o mergulhador deve ser submetido a um processo de pressurização antes da realização do mergulho. Após a abertura e/ou fechamento da válvula submarina, o profissional deve retornar a plataforma e desta vez passar por um processo de despressurização.This process, in addition to being unhealthy and high risk for the diver, involves high costs for companies in the sector and requires that the diver prepares for each operation. For example, the diver must undergo a pressurization process prior to the dive. After opening and / or closing the subsea valve, the professional must return to the platform and this time undergo a depressurization process.

Obviamente, este processo acarreta em perigos não só ao mergulhador quanto ao sistema de exploração como um todo. Ainda, dependendo das condições a que a válvula esteja submetida, é possível que o mergulhador não consiga acioná-la, exigindo assim que um novo mergulho seja realizado.Obviously, this process poses a danger not only to the diver but to the exploration system as a whole. Also, depending on the conditions to which the valve is subjected, it is possible that the diver will not be able to operate it, thus requiring a new dive to be performed.

Visando superar os problemas acima mencionados, o estado da técnica revela sistemas de acionamento de válvulas submarinas manuais que fazem uso de atuadores elétricos para abertura e fechamento destas.In order to overcome the above mentioned problems, the state of the art discloses manual subsea valve actuation systems which make use of electric actuators for opening and closing them.

Estes sistemas apresentam a desvantagem de que os atuadores elétricos submersos são conectados a superfície por meio de umbilicais. A instalação destes sistemas envolve um elevadíssimo nível de complexidade e altíssimos custos.These systems have the disadvantage that submerged electric actuators are connected to the surface via umbilicals. The installation of these systems involves a very high level of complexity and very high costs.

Por exemplo, o documento GB 2 209 550 revela um sistema de controle de instalações submarinas, tal como poços e válvulas, que faz uso de umbilicais para conexão entre a estação submersa (subsea) e a de superfície (topside), apresenta desta maneira as desvantagens já citadas anteriormente.For example, GB 2 209 550 discloses an underwater facility control system, such as wells and valves, which makes use of umbilicals for connection between the subsea and topside stations, thus presenting the disadvantages already mentioned above.

Ainda, os atuadores elétricos conhecidos no estado da técnica e utilizados na abertura e/ou fechamento das válvulas submarinas manuais não possuem controle de torque aplicado a válvula ou possuem um nível de controle dos valores de torque aplicado a válvula impreciso.Also, electric actuators known in the state of the art used to open and / or close manual undersea valves have no torque control applied to the valve or have a level of torque value control applied to an inaccurate valve.

As velocidades de acionamento, para abertura e fechamento da válvula, também são constantes o que acarreta na chegada ao batente da válvula com alta velocidade. Desta maneira, os atuadores acabam por im- primir elevados torques às válvulas (durante o movimento, devido a alguma irregularidade da válvula, e especialmente ao chegar ao batente) submarinas, fato este que com o decorrer do tempo, acaba por danificá-las, exigindo manutenção ou até mesmo substituição destas.Actuating speeds for opening and closing the valve are also constant which results in the high speed valve stop being reached. In this way, the actuators end up printing high torques to the valves (during movement due to some valve irregularity, and especially when reaching the stop) underwater, which over time eventually damages them, requiring maintenance or even replacement.

Adicionalmente, em alguns casos, os atuadores elétricos podem imprimir valores de torque tão elevados que, ao atingir-se o fim de curso de uma determinada válvula, esta pode ficar “travada” e, na próxima operação de abertura ou fechamento desta, o atuador não será capaz de acioná-la.Additionally, in some cases, electric actuators may print torque values so high that reaching a limit valve may become “locked” and the next actuator opening or closing operation the actuator will not be able to trigger it.

Como exemplo, pode-se citar a matéria revelada no documento US 5,497,672, em que descreve-se um atuador para uma válvula submarina acionado por meios hidroacústicos. Dito documento tem como foco principal a descrição do atuador, não revelando, por exemplo, como este é conectado a estação de superfície.As an example, one may cite the material disclosed in US 5,497,672, wherein an actuator for an underwater valve actuated by hydroacoustic means is described. This document has as its main focus the description of the actuator, not revealing, for example, how it is connected to the surface station.

Ainda, observa-se que o sistema de controle do atuador descrito no documento acima citado não demonstra preocupação com o valor de torque aplicado às válvulas, o que, com o decorrer do uso, pode vir a danificá-las. Ainda, o documento US 5,497,672 revela a utilização de uma mola em conjunto com o atuador. Tal mola deve ser projetada de acordo com a profundidade em que esta deve ser utilizada, aumentando assim os custos envolvidos e restringindo a utilização deste sistema para profundidades variáveis.Furthermore, it is observed that the actuator control system described in the document cited above does not show concern with the torque value applied to the valves, which, over time, may damage them. Also, US 5,497,672 discloses the use of a spring in conjunction with the actuator. Such a spring should be designed according to the depth at which it is to be used, thereby increasing the costs involved and restricting the use of this system to varying depths.

Adicionalmente, o estado da técnica revela atuadores de válvulas submarinas configurados para a abertura e/ou fechamento das válvulas de maneira rápida, como por exemplo, quando ocorre queda de energia ou em uma situação de emergência.In addition, the state of the art reveals subsea valve actuators configured for quick opening and / or closing of valves, such as when a power outage occurs or in an emergency situation.

Como exemplo, menciona-se o documento PI 03004139, em que é revelado um acionador de válvula e método para controle deste em situações emergenciais. Dito documento tem como foco também a redução do consumo de energia por meio do atuador e método propostos. Este documento revela principalmente a descrição da configuração do atuador, não revelando em detalhes como este é conectado a estação de superfície. Tampouco são mencionados meios de controle de torque aplicado às válvu- Ias submarinas, evitando assim que estas sejam danificadas.As an example, PI 03004139 is disclosed in which a valve driver and method for controlling it in emergency situations is disclosed. This document also focuses on reducing energy consumption through the proposed actuator and method. This document primarily reveals the description of the actuator configuration, not revealing in detail how it is connected to the surface station. Nor are means of torque control applied to subsea valves, thus preventing them from being damaged.

Ainda, o documento US 6,595,487 revela um atuador elétrico para uso em instalações submarinas. Este atuador é alimentado por um banco de baterias e é configurado para não fechar a válvula imediatamente caso uma queda de energia seja verificada pelo sistema, de modo que, outros parâmetros do sistema são verificados pelo atuador a fim de estabelecer se o fechamento da válvula é realmente necessário. No entanto, a conexão entre o banco de baterias e o sistema de superfície é realizada por meio de umbilicais, o que, tal como já mencionado, acarreta em um elevado custo de instalação e manutenção.Also, US 6,595,487 discloses an electric actuator for use in subsea installations. This actuator is powered by a battery bank and is configured not to close the valve immediately if a power outage is verified by the system, so that other system parameters are checked by the actuator to establish whether valve closure is really necessary. However, the connection between the battery bank and the surface system is via umbilicals, which, as already mentioned, entails a high installation and maintenance cost.

Adicionalmente, o estado da técnica revela meios de se controlar remotamente válvulas submarinas que não fazem uso de umbilicais para a conexão entre o sistema de superfície (topside) e o sistema submerso (sub-sea). Por exemplo, o documento US 4,805,657 revela um método de acionamento de válvulas submarinas que opera a partir de um sinal acústico enviado a um receptor disposto de modo adjacente à válvula submarina, fazendo com que comandos de abrir e/ou fechar a válvula sejam executados.In addition, the state of the art discloses means of remotely controlling non-umbilical subsea valves for the connection between the topside system and the sub-sea system. For example, US 4,805,657 discloses a subsea valve actuation method that operates from an acoustic signal sent to a receiver arranged adjacent to the subsea valve, causing open and / or close commands to be performed.

Este documento revela ainda a detonação de um “explosive bolt” (carga explosiva para detonação) permitindo dessa maneira a aplicação de valores de torque necessários para acionamento da válvula. Apesar de a-presentar vantagens frente aos sistemas de acionamento que fazem uso de umbilicais, a técnica revelada em US 4,805,657 não demonstra qualquer preocupação com os valores de torque aplicado as válvulas.This document also reveals the detonation of an explosive bolt thus enabling the application of torque values required for valve actuation. Although it has advantages over umbilical drive systems, the technique disclosed in US 4,805,657 shows no concern with the torque values applied to the valves.

Ainda, falhas de um elemento submerso disposto próximo a um duto petrolífero podem acarretar em acidentes ambientais catastróficos.Furthermore, failure of a submerged element disposed near an oil pipeline can lead to catastrophic environmental accidents.

Uma técnica semelhante à revelada em US 4,805,657 é exibida no paper exposto no 2S Congresso Brasileiro de P&D em Petróleo & Gás ocorrido entre os dias 15 a 18 de junho de 2003, intitulado “Atuador de Controle Hidroacústico para Válvulas Operadas por Mergulhadores ou ROV”. O autor não demonstra uma preocupação com os valores de torque aplicado as válvulas bem como em maneiras de se evitar o desgaste e avaria destas. O foco é apenas no acionamento remoto destas por meios acústicos.A technique similar to that disclosed in US 4,805,657 is exhibited in the paper exhibited at the 2nd Brazilian Oil & Gas R&D Congress held June 15-18, 2003, entitled “Hydroacoustic Control Actuator for Diver Operated Valves or ROV”. The author does not show concern about the values of torque applied to the valves as well as ways to avoid wear and damage of the valves. The focus is only on their remote actuation by acoustic means.

Adicionalmente, o documento WO 2009/063418 revela a utilização de um atuador hidráulico para acionamento de uma válvula submarina. Tais atuadores apresentam a desvantagem de que, a medida que a distância entre o atuador hidráulico e o sistema de superfície aumenta, a quantidade de fluido necessário para acionar as válvulas também aumenta. Em alguns casos, a pressão do fluído pode diminuir e desta maneira torna-se necessário a utilização de acumuladores próximos aos atuadores.Additionally, WO 2009/063418 discloses the use of a hydraulic actuator for actuation of an underwater valve. Such actuators have the disadvantage that as the distance between the hydraulic actuator and the surface system increases, the amount of fluid required to drive the valves also increases. In some cases, the fluid pressure may decrease and thus it is necessary to use accumulators near the actuators.

Desta maneira, não se conhece no estado da técnica um sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais que opere por meios hidroacústicos, fazendo uso de atuadores elétricos e dotado de meios de controle dos valores de torque e de velocidade aplicados pelo atuador às válvulas submarinas manuais.Thus, in the state of the art, a manual subsea valve actuation system operating by hydroacoustic means is not known, making use of electric actuators and provided with means of controlling the torque and speed values applied by the actuator to manual subsea valves.

Adicionalmente, não se conhece no estado da técnica um sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais dotado das características citadas no parágrafo anterior e cuja alimentação elétrica dos atuadores seja realizada a partir de um banco de baterias submersamente disposto. Não se conhece também no estado da técnica um sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais que opere hidroacústicamente e dotado de atuadores elétricos que proporcionem a abertura e fechamento das válvulas submarinas manuais de modo suave e eficiente, apresentando, por exemplo, alteração em rampa nas velocidades de abertura e ou fechamento das válvulas. Não é conhecido também no estado da técnica um sistema que possibilite ainda a configuração de todos os parâmetros operacionais do a-cionamento como: torque máximo, velocidade de acionamento, tempo de rampa de subida e descida da velocidade.Additionally, a manual subsea valve actuation system having the characteristics mentioned in the previous paragraph and whose electric power supply to the actuators is performed from a submergedly arranged battery bank is not known in the prior art. Also not known in the state of the art is a hydro-acoustically operated manual underwater valve actuation system equipped with electric actuators that provide manual and smooth manual opening and closing of the underwater valves, for example, having a change in speed ramp. opening and / or closing valves. Also not known in the state of the art is a system that allows the configuration of all operating parameters of the drive such as: maximum torque, drive speed, ramp time and speed descent.

Por fim, do estado da técnica não se tem conhecimento de um sistema de acionamento de válvulas submarinas dotado de atuadores elétricos com recursos simples de fixação e ajuste de posição. Sendo possível assim, o ajuste dos atuadores dependendo da dimensão das válvulas em que estes serãofixados.Finally, it is not known from the state of the art of an underwater valve drive system equipped with electric actuators with simple clamping and position adjustment capabilities. This makes it possible to adjust the actuators depending on the size of the valves to which they will be attached.

Objetivos da invenção A presente invenção tem por objetivo prover um sistema de a-cionamento de válvulas submarinas manuais em que a conexão entre o sistema de superfície (topside) e o sistema submerso (subsea) seja realizada por meios hidroacústicos. É também um objetivo da presente invenção prover um sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais dotado de atuadores elétricos. Ditos atuadores compreendendo meios para verificação do valor de torque aplicado às válvulas submarinas. A presente invenção tem também como objetivo a provisão de um sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais configurado para prover a abertura e/ou fechamento de uma válvula submarina a partir de rampas programáveis para elevação e/ou redução da velocidade de acionamento da válvula.OBJECTS OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a manual subsea valve actuation system wherein the connection between the surface system (topside) and the submerged system (subsea) is performed by hydroacoustic means. It is also an object of the present invention to provide a manual underwater valve actuation system provided with electric actuators. Said actuators comprising means for checking the torque value applied to subsea valves. The present invention is also directed to the provision of a manual subsea valve actuation system configured to provide the opening and / or closing of an subsea valve from programmable ramps for raising and / or reducing the valve actuation speed.

Ainda, a presente invenção tem por objetivo prover um sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais em que os atuadores utilizados sejam providos de recursos como, por exemplo, de ajuste e retenção relacionados a fixação do atuador a válvula submarina, estando desta maneira aptos a utilização em diferentes configurações de válvulas submarinas. Breve descrição da invenção Os objetivos da presente invenção são alcançados por meio de um sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais compreendendo ao menos um sistema de superfície dotado de ao menos um painel de controle associado a um modem de superfície por meio de um protocolo de transmissão de dados, o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais ainda compreendendo um sistema submerso dotado de ao menos um modem submerso hidroacusticamente associável ao modem de superfície, uma unidade de controle eletricamente associada ao modem submerso, ao menos um atuador eletricamente associado à unidade de controle, de modo que o atuador é configurado para acionar mecanicamente ao menos uma válvula submarina a partir de ao menos um sinal de acionamento transmitido hidroacusticamente pelo modem de superfície ao atuador através do modem submerso, de modo que o atuador compreenda ainda ao menos um meio de controle de valores de torque e de velocidade aplicados às válvulas submarinas.Furthermore, the present invention aims to provide a manual subsea valve actuation system in which the actuators used are provided with features such as adjustment and retention related to fixing the actuator to the subsea valve, and thus suitable for use. in different configurations of subsea valves. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION The objects of the present invention are achieved by means of a manual subsea valve actuation system comprising at least one surface system provided with at least one control panel associated with a surface modem via a transmission protocol. The manual subsea valve actuation system further comprises a submerged system having at least one submerged hydro-acoustically associated modem with a surface modem, a control unit electrically associated with the submerged modem, at least one actuator electrically associated with the control unit. , such that the actuator is configured to mechanically actuate at least one subsea valve from at least one actuation signal transmitted hydroacoustically by the surface modem to the actuator via the submerged modem, so that the actuator further comprises at least one means. control of torque and speed values at to subsea valves.

Descrição resumida dos desenhos A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram: Figura 1 - é uma representação em blocos do sistema de acionamento de válvulas submarinas conforme os ensinamentos da presente invenção.Brief Description of the Drawings The present invention will hereinafter be described in more detail based on an exemplary embodiment shown in the drawings. The figures show: Figure 1 is a block representation of the subsea valve actuation system according to the teachings of the present invention.

Figura 2 - é uma representação em blocos do meio de lançamento e recolhimento do modem de superfície.Figure 2 is a block representation of the surface modem launch and recovery means.

Figura 3 - é uma representação em blocos do sistema submerso conforme proposto na presente invenção.Figure 3 is a block representation of the submerged system as proposed in the present invention.

Figura 4 - é uma representação do sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais conforme proposto na presente invenção.Figure 4 is a representation of the manual subsea valve actuation system as proposed in the present invention.

Figura 5 - é uma representação do skid (plataforma) utilizado para transporte dos jumpers (cabos elétricos) que são utilizados para interligação das partes submarinas d do sistema proposto na presente invenção.Figure 5 is a representation of the skid used to transport the jumpers that are used to interconnect the underwater parts d of the system proposed in the present invention.

Figura 6 - é uma representação dos jumpers dos atuadores utilizados para conexão dos atuadores elétricos utilizados no sistema proposto na presente invenção.Figure 6 is a representation of the actuator jumpers used to connect the electric actuators used in the system proposed in the present invention.

Figura 7 - é uma vista em destaque de um atuador elétrico utilizado no sistema proposto na presente invenção.Figure 7 is a highlighted view of an electric actuator used in the system proposed in the present invention.

Figura 8 - é um gráfico de velocidade em função do tempo, representando as características de operação de um atuador elétrico utilizado no sistema proposto na presente invenção.Figure 8 is a graph of velocity versus time, representing the operating characteristics of an electric actuator used in the system proposed in the present invention.

Figura 9 - é uma representação em blocos do algoritmo de controle utilizado no sistema de controle proposto na presente invenção. Descrição detalhada das figuras A figura 1 é uma representação em blocos do sistema de controle de válvulas submarinas manuais 1 de acordo com os ensinamentos da presente invenção. Tal como pode ser observado, dito sistema 1 compreen- de um sistema de superfície 2 associado a um sistema submerso 3. O sistema de superfície 2, também denominado de sistema top-side, deve ser disposto, preferencialmente, em um navio ou em uma plataforma de exploração. Já o sistema submerso 3 é disposto a grandes profundidades no oceano, como por exemplo, algo em torno de 300 m (metros), estando este apto a operação em profundidades de no máximo 500 m (metros).Figure 9 is a block representation of the control algorithm used in the control system proposed in the present invention. Detailed Description of the Figures Figure 1 is a block representation of the manual subsea valve control system 1 according to the teachings of the present invention. As can be seen, said system 1 comprises a surface system 2 associated with a submerged system 3. The surface system 2, also called a top-side system, should preferably be arranged on a ship or a exploration platform. Already the submerged system 3 is arranged at great depths in the ocean, for example, something around 300 m (meters), being able to operate at depths of maximum 500 m (meters).

Observa-se ainda a partir da figura 1 que o sistema de superfície 2 compreende um painel de controle 4, este associado a um modem de superfície 6 por meio de um protocolo de transmissão de dados 19, tal como, de maneira preferencial, porem não restritiva, utilizando comunicação serial RS-485. O modem de superfície 6 é um modem hidroacústico. Estes podem ser fornecidos por empresas como Teledyne Benthos, LinkQuest ou Sonardyne, sendo, portanto, aparelhos de alta confiabilidade, apresenta baixo consumo de energia, possuindo algoritmo de correção de erros, transdu-tor omni-direcional e sendo auto-adaptativo com relação a variação de ruído. É válido mencionar que o sinal acústico do modem de superfície 6 não deve interferir nas operações de embarcações marinhas, tal como os navios DP (Dynamic Positioning), que usam frequências entre 15 kHz e 30 kHz.It is further noted from Fig. 1 that the surface system 2 comprises a control panel 4, which is associated with a surface modem 6 by means of a data transmission protocol 19, such as, preferably, but using RS-485 serial communication. Surface modem 6 is a hydroacoustic modem. These can be supplied by companies such as Teledyne Benthos, LinkQuest or Sonardyne, thus being highly reliable, low power consumption, error correction algorithm, omni-directional transducer and self-adaptive with respect to noise variation. It is worth mentioning that the acoustic signal of surface modem 6 should not interfere with marine vessel operations, such as DP (Dynamic Positioning) vessels, which use frequencies between 15 kHz and 30 kHz.

Dito equipamento deve possuir ainda, de modo preferencial, uma proteção externa configurada para amortecer eventuais impactos que venham por ocorrer no momento da submersão do modem 6. O sistema de superfície 2 compreende ainda meios de lançamento e recolhimento 15 do modem de superfície 6. Nesta concretização preferencial da presente invenção, tais meios de lançamento e recolhimento 15 são configurados na forma de um turco de giro manual 27 e um guincho elétrico 28. A figura 2 é uma representação em blocos do meio de lançamento e recolhimento 15 do modem de superfície 6, exibindo os componentes que o integram bem como a associação destes ao modem 6. A associação do turco 27 ao guincho 28 é feita por cabo elétrico convencional, já o guincho elétrico 28 é associado ao modem de superfície 6 por meio de um cabo eletromecânico submarino, preferencialmente dotado de um conector dry mateable (conector submarino projetado para acoplamento a seco, ou seja, fora d’água). Dito cabo submarino eletromecânico deve alcançar profundidades de no máximo 80 metros (m) e ser dotado de uma camada externa protetora elastomérica. Este cabo eletromecânico submarino deve suportar o peso do modem de superfície 6 e sua gaiola de fixação.Said equipment should preferably also have an external protection configured to cushion any impacts that may occur at the time of submersion of modem 6. The surface system 2 further comprises launching and retracting means 15 of the surface modem 6. In this Preferred embodiment of the present invention, such launching and retracting means 15 are configured in the form of a hand-rotating turkish 27 and an electric winch 28. Figure 2 is a block representation of the surface modem launching and retracting means 15 , showing the components that integrate it as well as their association with modem 6. The association of Turkish 27 with winch 28 is made by conventional electric cable, while electric winch 28 is associated with surface modem 6 by means of a submarine electromechanical cable. preferably fitted with a dry mateable connector (submarine connector designed for dry coupling water). Said electromechanical submarine cable must reach depths of a maximum of 80 meters (m) and be provided with an outer elastomeric protective layer. This subsea electromechanical cable should support the weight of the surface modem 6 and its mounting cage.

Preferencialmente, o guincho 28 deve possuir um instrumento de medição, por exemplo, um hodômetro, para medir e indicar, em metros, a quantidade de cabo utilizado para prover a imersão e retirada do modem de superfície 6 de dentro d’água..Preferably, winch 28 should have a measuring instrument, for example a pedometer, for measuring and indicating, in meters, the amount of cable used to provide for the immersion and removal of surface modem 6 from underwater.

Tanto o turco 27 quanto o guincho elétrico 28 são responsáveis pela imersão do modem de superfície 6 durante o período de abertura e fechamento das válvulas submarinas 20. É aconselhável que a imersão e retirada do modem de superfície 6 seja feita o mais próximo possível do navio ou da plataforma de exploração, minimizando desta maneira a intensidade dos impactos que podem ser causados pelas ondulações do oceano.Both Turkish 27 and electric winch 28 are responsible for soaking surface modem 6 during the opening and closing of underwater valves 20. It is advisable to soak and remove surface modem 6 as close as possible to the vessel. or from the exploration platform, thereby minimizing the intensity of impacts that may be caused by ocean ripples.

Ao fim da abertura ou do fechamento da válvula 20, o modem de superfície 6 é retirado do mar e armazenado no convés do navio ou plataforma até que uma nova operação de acionamento da válvula 20 seja inserido no painel de controle 4.At the end of opening or closing of valve 20, surface modem 6 is removed from the sea and stored on the deck of the ship or platform until a new valve actuation operation 20 is inserted into control panel 4.

De modo preferencial, porém não restritivo, o guincho elétrico 28 deve possuir um visor de operação (não mostrado) capaz de indicar suas condições de operação (ligado, desligado, quantidade de cabo pago, entre outras) bem como as do turco 27. Adicionalmente, o guincho deve possuir elementos de proteção convencionais, tal como freio e dispositivo de trava-mento (não mostrados). O painel de controle 4 é a interface operador - máquina do sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 proposto na presente invenção. Obviamente, a quantidade de painéis de controle 4 utiliza- dos no sistema 1 proposto não se restringe apenas a uma unidade, de modo que, caso seja necessário, uma quantidade maior de painéis 4 poderíam vir a ser utilizados.Preferably but not restrictively, the electric winch 28 should have an operating display (not shown) capable of indicating its operating conditions (on, off, amount of cable paid, among others) as well as those of Turkish 27. In addition , the winch shall have conventional protective elements such as brake and locking device (not shown). Control panel 4 is the operator - machine interface of the manual subsea valve actuation system 1 proposed in the present invention. Obviously, the number of control panels 4 used in the proposed system 1 is not restricted to just one unit, so that if necessary a larger number of panels 4 could be used.

Adicionalmente, o painel de controle 4 possui um monitor, tal como uma tela LCD, permitindo assim ao operador 25 realizar as operações do sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1, operações estas que serão melhor descritas ao longo deste relatório descritivo.Additionally, the control panel 4 has a monitor, such as an LCD screen, thus allowing operator 25 to perform operations of the manual subsea valve actuation system 1, operations which will be further described throughout this descriptive report.

De modo preferencial, porém não obrigatório, o painel de controle 4 compreende ainda possibilidade de conexão com um computador pessoal (ou industrial) 26. Esta conexão pode ser via uma porta USB convencional, via rede ethernet ou ainda via comunicação serial RS 232 ou equivalente. Qualquer conector que permita a conexão do painel de controle 4 ao computador pessoal (ou industrial) 26 é aceitável.Preferably, but not required, the control panel 4 further comprises a connection to a personal (or industrial) computer 26. This connection can be via a conventional USB port, ethernet network or RS 232 serial communication or equivalent. . Any connector that allows the control panel 4 to connect to the personal (or industrial) computer 26 is acceptable.

Caso o computador pessoal (ou industrial) 26 seja utilizado, este também pode ser conectado ao modem de superfície 6 por meio de um protocolo de comunicação de dados 19”, tal como exibido na figura 1. O painel de controle 4 compreende ainda uma indicação, visual ou sonora, de que uma determinada válvula submarina 20 está sendo aberta ou fechada, de acordo com a solicitação do operador 25. Dita indicação visual ou sonora informa ao operador 25, durante a operação, a porcentagem de abertura e fechamento da referida válvula submarina 20.If the personal (or industrial) computer 26 is used, it can also be connected to the surface modem 6 via a 19 ”data communication protocol as shown in figure 1. The control panel 4 further comprises an indication , visual or audible, that a particular underwater valve 20 is being opened or closed, as requested by operator 25. Said visual or audible indication informs operator 25 during operation of the percentage of opening and closing of said valve. underwater 20.

Tal porcentagem é determinada por um sensor de posição do rotor do atuador 11, 11’, 11 ”, 11 que detecta o número de voltas executadas até um dado momento em relação ao número total de voltas pré-determinado para esta operação para a dita válvula submarina 20 e calcula a velocidade angular de acionamento da válvula 20. Uma porta de conexão (não mostrada) para uma estação central de operação e supervisão também deve ser prevista no painel de controle 4. Dita conexão pode ser realizada via wireless (conexão sem fio) ou utilizando qualquer meio de comunicação de dados já citados anteriormente. O painel de controle 4, modem de superfície 6 e meios de lançamento e recolhimento 15 do modem 6 configuraram os principais compo- nentes do sistema topside, ou, sistema de superfície 2. O sistema submerso 3, ou subsea, compreende um modem submerso 7, uma unidade de controle 8, uma caixa de distribuição 9, um banco de baterias 17 e ao menos um atuador 11. O modem submerso 7 deve ser um modem semelhante ao modem utilizado no sistema de superfície 2. Ainda, de maneira preferencial, tais componentes devem ser intercambiáveis. O modem submerso 7 é ainda configurado para receber um sinal hidroacústico enviado pelo modem de superfície 6 e transmiti-lo ao atuador 11 através da unidade de controle 8. Dito sinal pode ser, por exemplo, um sinal de acionamento 22 para prover a abertura ou fechamento da válvula submarina 20. É válido mencionar que no período em que o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 não estiver em operação, o modem submerso 7 deverá ficar em estado de espera (stand-by). Ao receber um sinal 22 proveniente do modem de superfície 6, o modem submerso 7 será ativado.This percentage is determined by an actuator rotor position sensor 11, 11 ', 11 ”, 11 which detects the number of turns performed at any given time in relation to the predetermined total number of turns for this operation for said valve. 20 and calculates the angular actuation speed of valve 20. A connection port (not shown) for a central operation and supervision station must also be provided on the control panel 4. This connection can be made wirelessly. ) or using any means of data communication already cited above. Control panel 4, surface modem 6 and modem 6 launch and recovery means 15 have configured the main components of the topside system, or surface system 2. Submerged system 3, or subsea, comprises a submerged modem 7 , a control unit 8, a distribution box 9, a battery bank 17 and at least one actuator 11. The submerged modem 7 should be a modem similar to the modem used on surface system 2. Still preferably, such components must be interchangeable. The submerged modem 7 is further configured to receive a hydroacoustic signal sent from the surface modem 6 and transmit it to actuator 11 via the control unit 8. Such signal may be, for example, a trigger signal 22 to provide for opening or closing the subsea valve 20. It is worth mentioning that during the period when the manual subsea valve actuation system 1 is not in operation, the subsea modem 7 should be in standby state. Upon receiving a signal 22 from surface modem 6, submerged modem 7 will be activated.

Eletricamente associado ao modem submerso 7, o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 revela ainda uma unidade de controle 8. Dita unidade 8 equivale à eletrônica do skid principal 33 do sistema proposto na presente invenção.Electrically associated with the submerged modem 7, the manual underwater valve actuation system 1 further discloses a control unit 8. Said unit 8 is equivalent to the main skid electronics 33 of the system proposed in the present invention.

De modo preferencial, a unidade de controle 8 deve compreender uma placa de controle no padrão PC/104 (microcomputador) e um mi-crocontrolador.Preferably, the control unit 8 should comprise a PC / 104 (microcomputer) standard control board and a microcontroller.

Adicionalmente, a unidade de controle 8 possui ainda um conector RS-232, USB (ou equivalente), permitindo assim a conexão de um computador pessoal para realização de testes, por exemplo, para verificação das condições de operação do modem submerso 7, do nível de carga do banco de baterias 17, ou de outros componentes que integram o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais proposto na presente invenção. A unidade de controle 8 é configurada para receber o sinal de acionamento 22 transmitido pelo modem de superfície 6 ao modem submer- so 7 e transmiti-lo aos atuadores 11. Por sua vez, os atuadores irão realizar a função de abertura e fechamento da válvula submarina. A unidade de controle 8 é eletricamente associada (por meio de um cabo submarino provido de um conector wet mateable - conectores elétricos submarinos que permitem a conexão dentro d’água,) a uma caixa de distribuição 9, esta configurada para conexão de ao menos um atuador elétrico 11. A unidade de controle 8 também é configurada de forma a permanecer em estado de espera (stand-by) quando o sinal de acionamento 22 não estiver sendo transmitido hidroacusticamente do modem de superfície 6 ao modem submerso 7. Este estado de espera visa uma economia no consumo de energia sendo reativada no momento em que o modem de superfície 6 envia sinais de acionamento 22 ao modem submerso 7.In addition, the control unit 8 also has an RS-232, USB (or equivalent) connector, thus allowing a personal computer to be connected for testing, for example, to verify the operating conditions of the submerged modem 7 of level 1. battery bank 17, or other components of the manual subsea valve actuation system proposed in the present invention. The control unit 8 is configured to receive the trigger signal 22 transmitted from the surface modem 6 to the submerged modem 7 and transmit it to the actuators 11. In turn, the actuators will perform the valve open and close function. underwater. Control unit 8 is electrically coupled (via an underwater cable provided with a wet mateable connector - underwater electrical connectors that allow connection in water), to a distribution box 9, which is configured to connect at least one electrical actuator 11. Control unit 8 is also configured to remain in standby when trigger signal 22 is not being transmitted hydroacoustically from surface modem 6 to submerged modem 7. This standby state aims to save energy by being reactivated when surface modem 6 sends drive signals 22 to submerged modem 7.

De modo preferencial, porém não obrigatório, a caixa de distribuição 9 é configurada de modo a permitir a conexão de quatro atuadores elétricos 11, 11’, 11 ”, 11 Obviamente, esta é apenas uma característica preferencial da presente invenção, de modo que, a caixa de distribuição 9 é configurada para receber um numero maior ou menor de atuadores também é aceitável. A conexão entre os atuadores 11, 11’, 11 ”, 11 ’” e a caixa de distribuição 9 é, realizada por meio de cabos elétricos submarinos providos de conectores 10, 10’, 10”, 10’”, sendo estes conectores wet mateable. Esta conexão é representada na figura 3.Preferably, but not necessarily, the distribution box 9 is configured to allow the connection of four electric actuators 11, 11 ', 11 ”. 11 Obviously, this is only a preferred feature of the present invention, so that, switch box 9 configured to receive a larger or smaller number of actuators is also acceptable. The connection between actuators 11, 11 ', 11 ”, 11'” and the distribution box 9 is made by means of submarine electrical cables provided with 10, 10 ', 10 ”, 10'” connectors, these connectors being wet. mateable. This connection is represented in figure 3.

Adicionalmente, observa-se que a caixa de distribuição 9 é configurada de modo a permitir a conexão de dois atuadores 11 adicionais, totalizando desta maneira a possibilidade de conexão de seis atuadores elétricos.Additionally, it is noted that the distribution box 9 is configured to allow the connection of two additional actuators 11, thus totaling the possibility of connection of six electric actuators.

Adicionalmente, o modem submerso 7, unidade de controle 8 e a caixa de distribuição 9 configuram o skid principal 33 do sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 proposto na presente invenção. Dito skid principal 33 é configurado na forma de uma plataforma (gabinete), permitindo assim a correta disposição e operação dos elementos que o integram.Additionally, the submerged modem 7, control unit 8 and the distribution box 9 configure the main skid 33 of the manual subsea valve actuation system 1 proposed in the present invention. Said main skid 33 is configured in the form of a platform (cabinet), thus allowing the correct arrangement and operation of the elements that integrate it.

Por fim, a submersão do skid principal 33 é realizada por cabo, desde a plataforma ou navio, localizado na superfície. O skid principal 33 deve ser disposto próximo às válvulas submarinas 20, tal como pode ser mais bem observado a partir da figura 4. A alimentação elétrica do skid principal 33, e mais precisamente da unidade de controle 8, é realizada por meio do skid de baterias 34, tal como exibido a partir da figura 3.Finally, submersion of the main skid 33 is carried out by cable from the platform or ship located on the surface. Main skid 33 should be arranged close to subsea valves 20, as can best be seen from Figure 4. The main skid 33, and more precisely control unit 8, is powered by the skid of batteries 34 as shown from figure 3.

Nesta concretização preferencial da presente invenção, o skid de baterias 34 compreende um banco de baterias 17, 17’ e 17”, estas preferencialmente sendo baterias não recarregáveis.In this preferred embodiment of the present invention, the battery skid 34 comprises a battery bank 17, 17 'and 17 ”, which are preferably non-rechargeable batteries.

Adicionalmente, as baterias 17, 17’ e 17” são preferencialmente baterias de lítio, mais especificamente baterias LTC (Lithium Thionyl Chlori-de), oferecendo desta maneira alta densidade de energia, vida de prateleira elevada, baixa taxa de auto-descarga, ampla faixa de temperatura de operação e alta durabilidade. Em uma concretização preferencial, as baterias 17, 17’ e 17” podem ser baterias fabricadas por empresas tais como Saft, Elec-trochem ou Tadiran.Additionally, 17, 17 'and 17 ”batteries are preferably lithium batteries, more specifically LTC (Lithium Thionyl Chlori-de) batteries, thus offering high power density, high shelf life, low self-discharge rate, wide Operating temperature range and high durability. In a preferred embodiment, batteries 17, 17 'and 17 ”may be batteries manufactured by companies such as Saft, Elec-trochem or Tadiran.

Eletricamente associado às baterias 17, 17’ e 17”, o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 compreende ainda uma caixa de junção 35, dito elemento é dotado de um conector wet mateable e é configurado de modo a prover a correta conexão elétrica entre a unidade de controle 8 e as baterias 17, 17’ e 17”.Electrically associated with batteries 17, 17 'and 17 ”, the manual underwater valve actuation system 1 further comprises a junction box 35, said element is provided with a wet mateable connector and is configured to provide the correct electrical connection between control unit 8 and batteries 17, 17 'and 17 ”.

Ainda, o skid de baterias 34 é projetado, construído e montado de modo a suportar os impactos dos diversos assentamentos a que este estará submetido ao longo do período de vida útil do sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 proposto na presente invenção.In addition, the battery skid 34 is designed, constructed and assembled to withstand the impacts of the various settlements it will be subjected to over the life of the manual subsea valve actuation system 1 proposed in the present invention.

De modo similar ao skid principal 33, a submersão do skid de baterias 34 é realizada por cabo, desde a plataforma localizada na superfície. De maneira preferencial, o skid de baterias 34 deve ser submerso apenas após o perfeito assentamento do skid principal 33.Similar to the main skid 33, the battery skid 34 is submerged by cable from the platform located on the surface. Preferably, the battery skid 34 should be submerged only after the main skid 33 is fully seated.

Ainda, o skid principal 33 deve ser disposto a uma distância D do skid de baterias 34, preferencialmente, tal distância deve ser superior a 3 metros (m), permitindo assim que um veiculo operado remotamente tenha condições de se deslocar entre tais componentes. Obviamente, valores superiores a 3 metros entre o skid principal 33 e o skid de baterias 34 é apenas uma configuração preferencial da presente invenção, não devendo ser considerado como uma obrigatoriedade da mesma.Furthermore, the main skid 33 should be arranged at a distance D from the battery skid 34, preferably such a distance should be greater than 3 meters (m), thus allowing a remotely operated vehicle to be able to travel between such components. Obviously, values greater than 3 meters between main skid 33 and battery skid 34 is only a preferred embodiment of the present invention and should not be considered as a requirement thereof.

Ainda em caráter preferencial, porém não obrigatório, o skid principal 33 e o skid de baterias 34 devem ser pintados e protegidos catodi-camente, considerando um tempo de permanência no fundo do mar de 20 anos. O skid principal 33 e o skid de baterias 34 são acomodados em uma estrutura nomeada de plataforma de alojamento de skids 40, conhecida como “piscinão”. Dita plataforma 40 compreende ainda um parking place (acomodador de cabos) 39, configurado de modo a acomodar os conectores dos jumpers (cabos elétricos submarinos) 36, 36’, 36” e 36” dos atuadores 11, 11’, 11”, 11”’. O parking place 39 evita ainda que os conectores dos jumpers sejam perdidos durante uma eventual retirada do skid principal para manutenção. O posicionamento dos conectores dos jumpers 36, 36’, 36” e 36” no parking place 39, durante tais operações de troca ou manutenção de algum dos equipamentos citados acima, minimiza significativamente a ocorrência de danos aos jumpers 36, 36’, 36” e 36”, cabos e conectores, prolongando dessa maneira a utilização dos mesmos.Still preferential but not mandatory, the main skid 33 and the battery skid 34 should be painted and cathodically protected, considering a length of stay on the sea floor of 20 years. Main skid 33 and battery skid 34 are housed in a structure called skid housing platform 40, known as the “swimming pool”. Said platform 40 further comprises a parking place 39, configured to accommodate the jumpers connectors 36, 36 ', 36 ”and 36” of actuators 11, 11', 11 ”, 11 ”'. Parking place 39 further prevents jumper connectors from being lost during any main skid removal for maintenance. Placing the 36, 36 ', 36 ”and 36” jumper connectors in the parking place 39 during such changeover or maintenance operations of any of the above mentioned equipment significantly minimizes damage to the 36, 36', 36 ”jumpers. and 36 ”, cables and connectors, thereby prolonging their use.

Ainda, o parking place 39 acomoda os conectores de conexão do skid de baterias 34 ao skid principal 33 durante a troca do banco de baterias 17, a fim de evitar que os conectores sejam cobertos ou “enterrados” na areia devido a movimentação dos mesmos no solo marinho. Quando necessário a troca do banco das baterias 17, 17’ e 17”, esta deve ser realizada por mergulhadores ou ainda por meio de um veiculo operado remotamente. Para tal, deve-se desconectar o cabo elétrico submarino entre o skid principal 33 e o skid de baterias 34 e transportar o skid de baterias 34 até a superfície, via cabo, para então prover a troca das baterias.Tal como já mencionado, a principal função do skid de baterias 34 é prover, através da unidade de con- trole 8, a alimentação elétrica dos atuadores 11, 11’, 11” e 11”’, elementos estes responsáveis por prover a abertura ou fechamento da válvulas submarinas manuais 20. A conexão elétrica entre o skid principal 33 e os atuadores 11, 11’, 11” e 11’” é realizada por jumpers como descrito anteriormente. Cada jumper 36, 36’, 36” e 36’” conecta eletricamente um atuador 11, 11’, 11” e 11’” à caixa de distribuição 9 como pode ser observado a partir da figura 5. Os jumpers dos atuadores 36, 36’, 36” e 36’” devem possuir comprimento adequado para permitir a conexão elétrica aos atuadores 11, 11’, 11 ” e 11’” e a caixa de distribuição 9 do skid principal 33. Adicionalmente, tais jumpers 36, 36’, 36” e 36’” são enviados ao leito marinho enrolados em seus carre-téis, estes dispostos vertical mente sobre um skid dos jumpers 37, tal como revelado a partir da figura 5. O uso do skid dos jumpers 37 com os carretéis é realizado a fim de facilitar o transporte e instalação dos jumpers 36, 36’, 36” e 36’” na profundidade em que o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 for instalado. O skid dos jumpers 37 deve ser disposto próximo ao skid principal 33 e retornará a superfície com os carretéis após a completa instalação do sistema de controle de válvulas submarinas manuais 1 proposto na presente invenção. É importante salientar que, apesar da figura 5 revelar os jumpers 36’ e 36”, ou seja, apto a prover a conexão a dois atuadores 11, 11’, a presente invenção, em sua configuração preferencial, descreve a utilização de quatro atuadores 11, 11’, 11” e 11’”. Os jumpers 36, 36’, 36” e 36’” podem ser submersos enrolados em um ou mais carretéis, esta disposição irá depender do tamanho e comprimento dos jumpers.In addition, parking place 39 accommodates battery skid connection connectors 34 to main skid 33 during battery bank replacement 17, to prevent the connectors from being covered or “buried” in the sand due to their movement in the marine soil. When necessary to replace the battery bank 17, 17 'and 17 ”, it must be performed by divers or by means of a remotely operated vehicle. To do this, you must disconnect the submarine power cable between the main skid 33 and the battery skid 34 and transport the battery skid 34 to the surface via the cable to provide battery replacement. As already mentioned, the The main function of the battery skid 34 is to provide, through the control unit 8, the electric supply of the actuators 11, 11 ', 11 ”and 11”', elements that are responsible for opening or closing the manual undersea valves. The electrical connection between main skid 33 and actuators 11, 11 ', 11 ”and 11'” is by jumpers as described above. Each jumper 36, 36 ', 36 ”and 36'” electrically connects an actuator 11, 11 ', 11 ”and 11'” to the distribution box 9 as shown from figure 5. Actuator jumpers 36, 36 ', 36 ”and 36'” must be of adequate length to allow electrical connection to actuators 11, 11 ', 11 ”and 11'” and main skid switchbox 9. In addition, such jumpers 36, 36 ', 36 ”and 36 '” are sent to the seabed wrapped around their reels, which are arranged vertically on a jumpers 37 skid, as revealed from figure 5. The jumpers 37 skid with the reels is performed. to facilitate the transportation and installation of jumpers 36, 36 ', 36 ”and 36'” to the depth at which the manual subsea valve actuation system 1 is installed. The jumper skid 37 should be arranged close to the main skid 33 and will return to the surface with the spools after the complete installation of the manual subsea valve control system 1 proposed in the present invention. It is important to note that, although Figure 5 reveals jumpers 36 'and 36 ”, ie able to provide connection to two actuators 11, 11', the present invention, in its preferred configuration, describes the use of four actuators 11 , 11 ', 11 ”and 11'”. Jumpers 36, 36 ', 36 ”and 36'” can be submerged wrapped in one or more reels, this arrangement will depend on the size and length of the jumpers.

Por exemplo, de modo preferencial, porem não obrigatório, o jumper 36’ é configurado de modo a permitir uma identificação visual compreendendo os dizeres “Atuador 11 ”, enquanto o jumper 36” é apto a permitir uma identificação visual com os dizeres “Atuador 11 ’”.For example, preferably, but not required, jumper 36 'is configured to allow visual identification comprising the words "Actuator 11", while jumper 36 "is capable of allowing visual identification with the words" Actuator 11 " '”.

Tanto a conexão entre os jumpers 36’ e 36” e os atuadores 11 e 11 ’, quanto a conexão entre os jumpers 36’ e 36” e a caixa de distribuição 9 é realizada por meio de conectores “wet mateable”. A figura 6 é uma representação dos jumpers 36 e 36’ utilizado para conexão dos atuadores 11 e 11’. Observa-se que nesta concretização, o jumper 36 possui um comprimento superior ao comprimento do jumper 36’. Obviamente, tal característica deve ser considerada como uma descrição da presente invenção, não representando uma restrição desta. A figura 7 é uma representação do atuador 11, este em uso para acionamento remoto da válvula submarina 20. Observa-se que o atuador 11 compreende um braço mecânico 29 projetado em direção a um raio do volante 30 da válvula submarina 20, tal braço mecânico 29 é dotado ainda de um pino 38, o pino 38 percorrerá a circunferência interna do volante 30 da válvula 20 até encontrar um dos raios do volante 30 da válvula 20. Ao encontrar um dos raios do volante 30, haverá um acoplamento entre o volante 30 e o pino 38 do braço mecânico 29. Dito acoplamento acionará a válvula 20, permitindo a abertura ou fechamento da referida válvula submarina 20. É válido mencionar o fato de que apesar de a figura 7 fazer referência ao atuador 11, todas as características e definições utilizadas para este elemento são válidas também aos atuadores 11, 11 ’, 11 ” e 11 ’”.Both the connection between jumpers 36 'and 36' and the actuators 11 and 11 ', as well as the connection between jumpers 36' and 36 'and the distribution box 9 are made by means of wet mateable connectors. Figure 6 is a representation of jumpers 36 and 36 'used for connecting actuators 11 and 11'. It is noted that in this embodiment, jumper 36 has a length greater than the length of jumper 36 '. Obviously, such a feature should be considered as a description of the present invention, not a restriction thereof. Figure 7 is a representation of actuator 11, which is in use for remote actuation of subsea valve 20. It is noted that actuator 11 comprises a mechanical arm 29 projected towards a radius of flywheel 30 of subsea valve 20, such a mechanical arm. 29 is further provided with a pin 38, the pin 38 will traverse the inner circumference of handwheel 30 of valve 20 until it meets one of the radii of handwheel 30 of valve 20. Upon finding one of the spokes of handwheel 30, there will be a coupling between handwheel 30 and pin 38 of mechanical arm 29. Said coupling will drive valve 20 allowing opening or closing of said subsea valve 20. It is worth mentioning that although figure 7 refers to actuator 11, all features and definitions used for this element are also valid for actuators 11, 11 ', 11 ”and 11'”.

Um dos diferenciais do sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 proposto na presente invenção refere-se aos meios de controle de valores de torque e de velocidade aplicados às válvulas submarinas 20.One of the differentials of the manual subsea valve actuation system 1 proposed in the present invention relates to the means of controlling torque and speed values applied to subsea valves 20.

Nesta configuração preferencial da presente invenção, em um tempo inicial tO em que o sinal de acionamento 22, por exemplo, um sinal equivalente a um comando de abrir a válvula submarina 20 é transmitido hidroacusticamente pelo modem de superfície 6 ao modem subsea 7 ao atuador 11. Tal sinal acionará o atuador 11 que proporcionará um movimento de rotação ao braço mecânico 29.In this preferred embodiment of the present invention, at an initial time t O wherein the trigger signal 22, for example, a signal equivalent to an underwater valve open command 20 is hydroacoustically transmitted by surface modem 6 to subsea modem 7 to actuator 11 Such a signal will trigger actuator 11 which will provide a rotational motion to the mechanical arm 29.

Este movimento de rotação iniciado no tempo inicial tO ocorre em aceleração constante até que o braço mecânico 29 atinja a velocidade de busca v1 no tempo de primeira aceleração t1, tal como indicado a partir do gráfico indicado na figura 8. Uma vez atingida a velocidade de busca v1, o braço mecânico 29 se movimenta nesta baixa velocidade constante até que seu pino 38 encontre um dos raios do volante 30 da válvula submarina 20. De forma a só iniciar a rampa de aceleração após o vencimento das folgas mecânicas da válvula submarina 20. Tais folgas mecânicas equivalem ao deslocamento angular do braço mecânico 29 do ponto onde se encontra no início da operação no tempo inicial tO até um tempo de busca t2 em que o pino 38 encontra o raio do volante 30.This rotation motion initiated at initial time tO occurs at constant acceleration until the mechanical arm 29 reaches the search speed v1 at the first acceleration time t1, as indicated from the graph shown in figure 8. Once the speed of In search v1, the mechanical arm 29 moves at this constant low speed until its pin 38 meets one of the radii of flywheel 30 of subsea valve 20. In order to start the acceleration ramp only after the mechanical clearances of subsea valve 20 have expired. Such mechanical clearances are equivalent to the angular displacement of the mechanical arm 29 from the point at which it is at the start of operation at the initial time tO to a search time t2 where the pin 38 meets the steering wheel radius 30.

Na presente invenção de maneira preferencial, porém não obrigatória, a folga mecânica representa um deslocamento angular de 120Q, tal configuração de folga mecânica provém do desenho do volante 30 da válvula submarina 20. Conforme revelado na figura 7, o volante 30 pode apresentar um total de 3 raios. Considerando que o volante apresenta um formato substancialmente circular e, portanto 360Q ao longo de seu perímetro, o volante 30 apresentará uma folga mecânica total de aproximadamente 120Q.Preferably, but not obligatory, in the present invention, the mechanical clearance represents an angular displacement of 120 °, such mechanical clearance configuration derives from the flywheel 30 design of the underwater valve 20. As shown in Figure 7, the flywheel 30 may have a total of 3 rays. Since the steering wheel has a substantially circular shape and therefore 360 ° along its perimeter, the steering wheel 30 will have a total mechanical clearance of approximately 120 °.

Tal fato, não deve ser considerado uma obrigatoriedade da presente invenção. Por exemplo, para um volante 30 de uma válvula submarina 20 que possui dois raios, o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 permite configurar em seu painel de controle 4 um folga mecânica de 180Q.Such fact should not be considered a requirement of the present invention. For example, for a flywheel 30 of an undersea valve 20 that has two radii, the manual undersea valve actuation system 1 allows you to set a mechanical clearance of 180Q on your control panel 4.

No tempo de busca t2, em que o pino 38 do braço mecânico 29 do atuador 11 atinge o raio do volante 30 da válvula submarina 20, o atuador 11 irá iniciar a operação de abertura da referida válvula 20. Tal abertura é realizada inicialmente através de uma rampa de aceleração de velocidade até um tempo de segunda aceleração t3 em que o braço mecânico 29 atinge a velocidade de cruzeiro v2. O atuador 11 permanece na velocidade de cruzeiro v2 até um tempo de velocidade de cruzeiro t4, tal como representado na figura 8. O tempo de velocidade de cruzeiro t4 ocorre em uma posição de abertura (ou fechamento) da válvula submarina 20, pré-definida pelo operador 25 conjuntamente com as demais configurações de operação. A partir da posição de abertura (ou fechamento) alcançada no tempo de velocidade de cruzeiro t4 o atuador 11 passa por uma rampa de desaceleração até um tempo de desaceleração t5 em que o braço mecânico 29 atinja a velocidade de busca de batente v3. Uma vez atingida a velocidade de busca de batente v3, o braço mecânico 29 se movimenta nesta velocidade constante até um tempo final t6 em que alcança o batente (abertura ou fechamento completo) da válvula submarina 20.At search time t2, where pin 38 of mechanical arm 29 of actuator 11 reaches the flywheel radius 30 of subsea valve 20, actuator 11 will initiate the opening operation of said valve 20. Such opening is initially performed via a speed acceleration ramp up to a second acceleration time t3 at which the mechanical arm 29 reaches cruising speed v2. Actuator 11 remains at cruise speed v2 until a cruise speed time t4 as shown in figure 8. Cruise speed time t4 occurs at a predefined opening (or closing) position of subsea valve 20 by operator 25 in conjunction with the other operating settings. From the open (or close) position reached at cruising speed time t4, actuator 11 passes a deceleration ramp to a deceleration time t5 at which mechanical arm 29 reaches stop search speed v3. Once the stop search speed v3 is reached, the mechanical arm 29 moves at this constant speed until a final time t6 by which it reaches the stop (full opening or closing) of the undersea valve 20.

Neste tempo final t6 da válvula submarina 20, o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 ao identificar um aumento brusco do torque (causado pelo batente da válvula submarina 20), desliga imediatamente a alimentação elétrica do motor do atuador 11. A velocidade de busca do batente v3 também possui valores reduzidos de modo a atingir o fim da operação (batente da válvula) com o menor impacto possível, evitando desta maneira possíveis falhas na válvula, por exemplo, travamentos da válvula submarina 20. Ainda visando evitar possíveis travamentos da válvula no batente, o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 é configurado para realizar um pequeno movimento reverso no final da operação. A denominada velocidade de busca v1 é uma velocidade reduzida programada pelo operador 25, na presente invenção, tem valor máximo de 5 rpm, não deve ser considerada como uma obrigatoriedade ou limitação da presente invenção. Tal velocidade de busca v1 deve ser sempre inferior ao valor da velocidade de cruzeiro v2. A velocidade de cruzeiro v2, na presente invenção, tem valor máximo de 13 rpm, que não deve ser considerada como uma obrigatoriedade ou limitação da presente invenção. A velocidade de cruzeiro v2, a velocidade de busca v1 e a velocidade de busca de batente v3 são definidas a partir da disponibilidade de tempo de acionamento da válvula submarina 20 requisitado pela operação de acionamento e são configuradas no painel de controle 4 no início da operação. A velocidade de busca de batente v3 tem valor igual à velocidade de busca v1, sendo definida a partir dos mesmos critérios.At this end time t6 of the subsea valve 20, the manual subsea valve actuation system 1 upon identifying a sudden increase in torque (caused by the subsea valve stop 20) immediately shuts off the power to the actuator motor 11. The search speed The v3 stop also has reduced values in order to reach the end of operation (valve stop) with the lowest possible impact, thus avoiding possible valve failures, for example undersea valve locking 20. Still aiming to avoid possible valve locking at the stop, the manual subsea valve actuation system 1 is configured to perform a small reverse movement at the end of operation. The so-called search speed v1 is a reduced speed programmed by operator 25, in the present invention having a maximum value of 5 rpm and should not be considered as a requirement or limitation of the present invention. Such search speed v1 must always be less than the cruising speed value v2. The cruising speed v2 in the present invention has a maximum value of 13 rpm, which should not be considered as a requirement or limitation of the present invention. Cruise speed v2, seek speed v1, and stop search speed v3 are set from the availability of submarine valve actuation time 20 required by the actuation operation and are set on the control panel 4 at the start of operation. . Stop search speed v3 has a value equal to search speed v1, being defined based on the same criteria.

De maneira preferencial, porém não obrigatória, o tempo máximo para realização da operação de abertura da válvula 20 deve ser de 5 minutos, medidos a partir da emissão do sinal de acionamento 22 por parte do operador 25. Tal valor representa apenas uma configuração preferencial da presente invenção, de modo que não deve ser considerado como uma obrigatoriedade. A configuração proposta de acionamento da válvula submarina 20, a partir da utilização de rampas para elevação e redução da velocidade de acionamento e a chegada ao batente da válvula submarina 20 em velocidade reduzida evitam picos de valores de torque ao sistema e consequentemente reduz os riscos de danos às válvulas 20, desta maneira elevando o tempo de vida útil do conjunto. O atuador 11 compreende um motor elétrico, preferencialmente compacto e sem escovas, um redutor mecânico de alta razão de redução, um sensor de posição do rotor, um microcontrolador e um conector wet ma-teable. O motor, o sensor de posição do rotor e o redutor mecânico devem ser dispostos imersos em óleo dielétrico, mantido sob as mesmas condições de pressão hidrostática externa. O atuador 11 apresenta mecanismos para estimação do valor de torque aplicado à válvula submarina 20. Tal estimação é realizada através do microcontrolador, que calcula o torque estimado a partir dos valores medidos de corrente elétrica de alimentação I do atuador 11 e de velocidade angular Vreal do atuador 11.Preferably, but not mandatory, the maximum time to perform the valve opening operation 20 should be 5 minutes, measured from the emission of the trigger signal 22 by the operator 25. This value represents only a preferred setting of the present invention, so it should not be considered as a requirement. The proposed configuration of submarine valve actuation 20, by using ramps to raise and reduce the actuation speed and to reach the submarine valve stop 20 at reduced speed, avoids peak torque values to the system and consequently reduces the risks of damage to valves 20, thereby increasing the life of the assembly. Actuator 11 comprises a preferably compact, brushless electric motor, a high reduction ratio mechanical reducer, a rotor position sensor, a microcontroller and a wet ma-teable connector. The motor, rotor position sensor and mechanical gear unit shall be disposed in dielectric oil maintained under the same external hydrostatic pressure conditions. Actuator 11 has mechanisms for estimating the torque value applied to the subsea valve 20. This estimation is performed using the microcontroller, which calculates the estimated torque from the measured values of actuator I supply electric current and Vreal angular velocity of the actuator. actuator 11.

Independentemente do ponto da trajetória em que o atuador 11 se encontra, caso o torque se aproxime do torque máximo programado, a velocidade de acionamento é reduzida. Caso, mesmo em velocidade reduzida, o torque aplicado à válvula submarina 20 atinja o torque máximo programado, a operação é interrompida e o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 gera uma mensagem de erro, que é enviada ao operador 25 através do painel 4. O processo de acionamento do atuador 11, tal como revelado na figura 8 é implementado por meio de um algoritmo de controle com um gerador de trajetória e duas malhas de controle independentes. O algoritmo de geração de trajetória recebe parâmetros de movimento (velocidade de cruzeiro v2, duração das rampas de aceleração e desaceleração, torque máximo, velocidade de busca v1 e a velocidade de busca de batente v3) e em função da posição atual válvula submarina 20 determina a velocidade a ser aplicada pelo atuador 11.Regardless of the point of travel where actuator 11 is located, if the torque approaches the maximum programmed torque, the drive speed is reduced. If, even at reduced speed, the torque applied to subsea valve 20 reaches the maximum programmed torque, operation is interrupted and the manual subsea valve actuation system 1 generates an error message, which is sent to operator 25 via panel 4 Actuator actuation process 11 as shown in Figure 8 is implemented by means of a control algorithm with a path generator and two independent control loops. The trajectory generation algorithm receives motion parameters (cruising speed v2, acceleration and deceleration ramp duration, maximum torque, search speed v1 and stop search speed v3) and depending on the current position undersea valve 20 determines the speed to be applied by the actuator 11.

As duas malhas de controle atuam de modo a manter uma velocidade de acionamento de forma a evitar que o valor de torque aplicado nunca exceda o valor máximo suportado pela válvula submarina 20.The two control loops act to maintain a drive speed to prevent the applied torque value from ever exceeding the maximum value supported by the subsea valve 20.

Dito algoritmo de controle pode ser observado a partir da figura 9, em que é revelado um bloco para geração de trajetória 42 e um bloco de controle de velocidade 50. Ambos os blocos são dispostos em série de forma que a saída do bloco para geração de trajetória 42 seja uma das entradas do bloco de controle de velocidade 50. O bloco gerador de trajetória 42 opera de forma a gerar o setpoint (valor-alvo) de velocidade de acordo coma posição da válvula submarina 20. Por exemplo, no tempo inicial tO, a válvula 20 estaria na posição inicial para o movimento de abertura ou fechamento de acordo com a figura 8, o gerador de trajetória 42 deve gerar uma rampa de aceleração até atingir a velocidade de busca v1. O bloco de geração de torque estimado 45 atua de forma a reduzir o setpoint de velocidade, caso o torque aplicado à válvula submarina 20 se aproxime do torque máximo programado. O bloco de controle de velocidade 50 é um controlador PID (proporcional - integral - derivativo), que utiliza a saída do bloco gerador de trajetória 42 como setpoint e a saída do bloco derivador 44 como variável controlada. A variável manipulada do bloco de controle de velocidade 50 é o sinal de acionamento 22, o qual é utilizado como sinal de controle de velocidade do motor do atuador 11.Said control algorithm can be observed from Fig. 9, where a path generation block 42 and a speed control block 50 are revealed. Both blocks are arranged in series so that the output of the path generation block path 42 is one of the inputs of speed control block 50. The path generator block 42 operates to generate the speed setpoint according to the position of subsea valve 20. For example, at initial time tO , the valve 20 would be in the starting position for the opening or closing movement according to figure 8, the trajectory generator 42 must generate an acceleration ramp until reaching the search speed v1. The estimated torque generation block 45 acts to reduce the speed setpoint if the torque applied to the subsea valve 20 approaches the maximum programmed torque. Speed control block 50 is a PID (proportional - integral - derivative) controller that uses the output of path generator block 42 as a setpoint and the output of drift block 44 as the controlled variable. The manipulated variable of the speed control block 50 is the drive signal 22, which is used as the actuator motor speed control signal 11.

Durante a operação de acionamento da válvula submarina 20, o algoritmo de controle do sistema de acionamento de válvulas submarina 1 fornece uma “assinatura” gerada pela válvula submarina 20. Dita assinatura compreende preferencialmente, mas não obrigatoriamente, três séries temporais obtidas durante o acionamento da válvula 20: torque, velocidade angular e deslocamento angular. A “assinatura” fornece informações sobre a integridade estrutural da válvula submarina 20 e de sua possível degradação. De modo preferen- ciai, porém não obrigatório, as assinaturas são geradas pelo atuador 11, 11’, 11 ”, 11 da válvula submarina 20. O atuador 11, 11’, 11 ”, 11”’ envia as assinaturas para a unidade de controle 8 por meio da caixa de distribuição 9. Ademais, a unidade de controle 8 transmite as assinaturas por meio do modem submerso 7 ao modem de superfície 6, dita assinatura sendo posteriormente recebida pelo painel de controle 4.During subsea valve actuation operation 20, the subsea valve actuation system control algorithm 1 provides a “signature” generated by subsea valve 20. Said signature preferably, but not necessarily, comprises three time series obtained during actuation of the subsea valve. Valve 20: Torque, angular velocity and angular displacement. The “signature” provides information about the structural integrity of subsea valve 20 and its possible degradation. Preferably, but not required, signatures are generated by actuator 11, 11 ', 11 ”, 11 of subsea valve 20. Actuator 11, 11', 11”, 11 ”'sends signatures to the control unit. control 8 via the distribution box 9. In addition, the control unit 8 transmits the signatures via the submerged modem 7 to the surface modem 6, said signature being later received by the control panel 4.

Preferencialmente, mas não obrigatoriamente, as séries temporais são recebidas de modo automático com pelo painel de controle 4 uma taxa de amostragem de 4 leituras por minuto. Opcionalmente, o sistema de acionamento da válvula submarina 1 permite a aquisição de forma preferencial, mas não obrigatória, de quatro leituras por segundo dos dados de operação da válvula submarina 20.Preferably, but not necessarily, the time series are automatically received by the control panel 4 with a sampling rate of 4 readings per minute. Optionally, the subsea valve actuation system 1 allows preferential but not mandatory acquisition of four readings per second of subsea valve operation data 20.

Considerando o elevado consumo de bateria 17, 17’, 17” que a geração de assinaturas poderia gerar, a presente invenção estabelece de forma preferencial, mas não obrigatória, o envio automático da assinatura ao sistema topside 2 a cada 15 segundos, sendo que a geração e envio de uma assinatura completa (considerando a aquisição de quatro leituras por segundo) pode ser requisitada pelo operador 25 em qualquer momento durante a operação de abertura ou fechamento da válvula 20.Considering the high battery consumption 17, 17 ', 17 ”that signature generation could generate, the present invention provides preferentially, but not obligatory, automatic sending of the signature to the topside 2 system every 15 seconds. Generation and submission of a complete signature (considering the acquisition of four readings per second) can be requested by operator 25 at any time during valve opening or closing operation 20.

Ainda observa-se que a saída para o atuador 11 se refere ao sinal de acionamento 22, o qual é responsável por prover a abertura ou fechamento da válvula submarina 20 conforme ensinamentos da presente invenção. O algoritmo de controle conforme apresentado na figura 9 implementa as seguintes funções: - geração de trajetória conforme apresentada na figura 8; - geração de sinal de controle para o atuador 11 de forma a que a velocidade real seja igual aos valores de velocidade estimados pelo gerador de trajetória 42; - redução da velocidade de acionamento no caso em que o valor de torque aplicado à válvula submarina 20 se aproxime do valor de torque máximo programado; - interrupção imediata da operação de acionamento, em qualquer ponto da trajetória, no caso em que o valor de torque aplicado à válvula submarina 20 for superior ao valor de torque máximo programado; - uso de velocidades reduzidas para busca do raio do volante 30 da submarina 20 de forma a reduzir os impactos à mesma; - uso de velocidades reduzidas para busca do batente da válvula submarina 20 de forma a reduzir os impactos à mesma; - geração de um pequeno movimento reverso ao final da operação de abertura ou fechamento (batente da válvula 20), a fim de evitar tra-vamentos da válvula 20; - desligamento imediato do motor do atuador 11, ao receber informação de torque elevado (superior ao torque máximo programado) no momento em que o braço mecânico 29 encontra o batente da válvula submarina 20; - geração da “assinatura” da válvula e posterior envio para o sistema topside 2, sendo apresentado no painel de controle 4 sob demanda do operador 25. O algoritmo do sistema de acionamento de válvulas submarinas I permite o desenvolvimento de operações de abertura e fechamento da válvula submarina 20 sempre de maneira suave, evitando solavancos e tra-vamentos que poderíam danificar o atuador 11/ válvula submarina 30. Apesar do algoritmo de controle ser descrito para o acionamento de um único atuador 11, é importante observar que não se trata de uma obrigatoriedade, mas somente de uma configuração preferencial.It is further noted that the output to actuator 11 refers to actuation signal 22, which is responsible for providing the opening or closing of subsea valve 20 according to the teachings of the present invention. The control algorithm as shown in figure 9 implements the following functions: - path generation as shown in figure 8; generating a control signal for actuator 11 such that the actual speed is equal to the speed values estimated by the path generator 42; - reduction of the actuating speed in the event that the torque value applied to subsea valve 20 approaches the maximum programmed torque value; - Immediate interruption of the actuation operation, at any point of the trajectory, in case the torque value applied to the subsea valve 20 is higher than the maximum programmed torque value; - Use of reduced speeds to search for flywheel radius 30 of submarine 20 to reduce impacts thereon; - Use of reduced speeds to search the underwater valve stop 20 to reduce impacts to it; - Generating a small reverse movement at the end of the opening or closing operation (valve stop 20) to prevent valve locking 20; - Immediate shutdown of actuator motor 11 upon receiving high torque information (greater than the maximum programmed torque) at the moment when the mechanical arm 29 encounters the undersea valve stop 20; - generation of the “signature” of the valve and subsequent delivery to the topside system 2, being presented on the control panel 4 on demand by operator 25. The algorithm of the underwater valve actuation system I allows the development of opening and closing operations of the undersea valve 20 always smoothly, avoiding jolts and jams that could damage actuator 11 / undersea valve 30. Although the control algorithm is described for the actuation of a single actuator 11, it is important to note that this is not a required, but only in a preferred setting.

Conforme revelado anteriormente, é possível a utilização de mais de um atuador 11 no sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1, sendo assim igualmente aplicado o referido algoritmo para todos os atuadores 11.As previously disclosed, it is possible to use more than one actuator 11 in the manual subsea valve actuation system 1, thus applying the same algorithm to all actuators 11.

Nesta configuração preferencial da presente invenção, o atuador II compreende ainda uma memória não volátil configurada de modo a armazenar determinados parâmetros de operação do atuador 11 e da própria válvula submarina 20.In this preferred embodiment of the present invention, actuator II further comprises a non-volatile memory configured to store certain operating parameters of actuator 11 and subsea valve 20 itself.

Por exemplo, de maneira preferencial, os parâmetros de operação compreendem valores de ciclos da válvula submarina 20. É válido mencionar que um ciclo corresponde à operação de abertura da válvula 20 seguida de seu fechamento (ou vice-versa).For example, preferably the operating parameters comprise cycle values of subsea valve 20. It is worth mentioning that one cycle corresponds to the opening operation of valve 20 followed by its closure (or vice versa).

Ainda, tais parâmetros de operação estão relacionados a estimativa de ciclos restantes de cada válvula submarina 20, considerando que o sistema proposto na presente invenção compreende uma vida útil de aproximadamente 20 anos, de modo que a periodicidade de acionamento de cada válvula encontra-se na faixa de 25 ciclos por ano, o que equivale a 50 acionamentos por ano.Moreover, such operating parameters are related to the estimation of remaining cycles of each subsea valve 20, considering that the system proposed in the present invention comprises a useful life of approximately 20 years, so that the actuation periodicity of each valve is in the 25 cycles per year, which equals 50 drives per year.

Adicionalmente, os referidos parâmetros de operação correspondem a valores de torque nominal e máximo do atuador 11, bem como a valores de tensão e corrente elétrica aplicados a este elemento.Additionally, these operating parameters correspond to the nominal and maximum torque values of the actuator 11, as well as the voltage and current values applied to this element.

Os parâmetros de operação acima mencionados são transmitidos ao painel de controle 4 por meio do modem submerso 7 e do modem de superfície 6. Desta maneira, a tela (monitor) do painel de controle 4 exibirá ao operador 25 tais informações.The above mentioned operating parameters are transmitted to the control panel 4 via the submerged modem 7 and the surface modem 6. In this way, the control panel screen 4 will display such information to the operator 25.

Além disso, as informações de todas as operações realizadas anteriormente permanecem registradas e armazenadas no painel de controle 4. De forma similar, a unidade de controle 8 também armazena dados de operação, porém somente da última operação configurada pelo operador 25.In addition, information from all previously performed operations remains recorded and stored in control panel 4. Similarly, control unit 8 also stores operation data, but only from the last operation configured by operator 25.

Preferencialmente, mas não obrigatoriamente existem três tipos de perfis de usuários para a serem configurados através do painel de controle 4 (administrador, operador e overtorque). O perfil de administrador pode ser selecionado quando o operador 25 desejar alterar ou inserir parâmetros de operação para o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1. O perfil de operação é utilizado para a operação do sistema de acordo com uma configuração prévia armazenada na unidade de controle 8. Mais especificamente, este perfil permite que o operador 25 apenas realize a operação, por exemplo, de abertura ou fechamento de uma dita válvula 20, não apresenta permissão para inserir ou alterar os parâmetros de operação conforme perfil de administrador. O perfil de overtorque é utilizado para configuração de um torque superior ao torque máximo padrão. Esse tipo de operação deverá passar por uma etapa de autorização, na qual só poderão ser selecionados usuários que possuem permissão para realizar operações de overtorque. O torque selecionado será utilizado somente para a operação subsequente, portanto o valor de torque máximo do sistema não é alterado por essa operação. Adicionalmente, o modem submerso 7 é configurado para transmitir hidroacusticamente ao painel de controle 4 ao menos uma especificação técnica de operação do sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 proposto na presente invenção.Preferably, but not necessarily, there are three types of user profiles to be configured via control panel 4 (administrator, operator and overtorque). The administrator profile can be selected when operator 25 wishes to change or enter operating parameters for the manual subsea valve actuation system 1. The operation profile is used for system operation according to a previous configuration stored in the control unit. control 8. More specifically, this profile allows operator 25 only to perform operation, for example opening or closing a said valve 20, is not allowed to enter or change operating parameters according to the administrator profile. The overtorque profile is used for setting a torque higher than the standard maximum torque. This type of operation should go through an authorization step, in which only users who have permission to perform overtorque operations can be selected. The selected torque will only be used for subsequent operation, so the maximum system torque value is not changed by this operation. Additionally, the submerged modem 7 is configured to hydroacoustically transmit to the control panel 4 at least one technical specification of operation of the manual subsea valve actuation system 1 proposed in the present invention.

Ditas especificações técnicas de operação do sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 tratam-se de dados relevantes enviados do modem submerso 7 para o modem de superfície 6. Estes dados são então exibidos através da interface operador - máquina do painel de controle 4.Said technical operating specifications of the manual subsea valve actuation system 1 are relevant data sent from submerged modem 7 to surface modem 6. This data is then displayed through the operator-machine interface of the control panel 4.

Preferencialmente, mas não obrigatoriamente, as especificações técnicas de operação compreendem dados informativos como status da conexão hidroacústica entre o modem de superfície 6 e o modem submerso 7, tentativas de conexão entre o modem de superfície 6 e o modem submerso 7, tempo atual para conexão entre o modem de superfície 6 e o modem submerso 7, valores de carga residual do banco de baterias 17, 17’, 17”, data da troca da carga de baterias 17, 17’, 17” e válvulas submarinas 20 habilitadas no sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1.Preferably, but not necessarily, technical operating specifications include information such as hydroacoustic connection status between surface modem 6 and submerged modem 7, connection attempts between surface modem 6 and submerged modem 7, current connection time between surface modem 6 and submerged modem 7, battery bank residual charge values 17, 17 ', 17 ”, date of battery charge change 17, 17', 17” and subsea valves 20 enabled in the control system. manual subsea valve actuation 1.

Por fim, o sistema de acionamento de válvulas submarinas manuais 1 compreende ainda mecanismos de simples fixação e ajuste de posição aplicado à uma tubulação. Tais mecanismos compreendem mecanismos para ajuste angular, longitudinal, transversal e vertical.Finally, the manual underwater valve actuation system 1 further comprises simple clamping and position adjustment mechanisms applied to a pipeline. Such mechanisms include mechanisms for angular, longitudinal, transverse and vertical adjustment.

Os mecanismos são desenvolvidos para que haja, além de uma fixação da tubulação, uma compensação de possíveis variações de dimensi-onamento e fixação, variações estas que ser ocasionadas devido a vibração da tubulação, a vibração do atuador 11 ou até mesmo por dilatação térmica dos elementos fixadores. O ajuste longitudinal, transversal e vertical é também realizado em um suporte do atuador 11.The mechanisms are designed so that, in addition to a pipe fixation, there is compensation for possible sizing and fixation variations, which may be caused by pipe vibration, actuator vibration 11 or even by thermal expansion. fasteners. Longitudinal, transverse and vertical adjustment is also performed on an actuator bracket 11.

Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitados tão somente pelo teor das reivindicações apenas, aí incluídos os possíveis equivalentes.Having described a preferred embodiment example, it should be understood that the scope of the present invention encompasses other possible variations, being limited only by the content of the claims only, including the possible equivalents thereof.

Claims

1. Manual subsea valve actuation system (1) comprising at least: a surface system (2) provided with at least: a control panel (4) associated with a surface modem (6) by means of a data transmission system (19), and the manual subsea valve actuation system (1) further characterized by a submerged system (3) having at least one submerged modem (7) hydroacoustically associated with the surface modem ( 6) a control unit (8) electrically associated with the submerged modem (7), at least one actuator (11, 11 ', 11 ”, 11'”) electrically associated with the control unit (8), so that, the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11'”) being configured to mechanically actuate at least one subsea valve (20) from at least one actuation signal (22) transmitted hydroacoustically by the surface modem (6) to actuator (11, 11 ', 11 ”, 11'”) through the submerged modem (7), so as to whereby the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11' ') further comprises at least one means of controlling torque and speed values applied to subsea valves (20).

Manual subsea valve actuating system (1) according to claim 1, characterized in that the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11'”) comprises at least one mechanical arm (29) and one flywheel (30), the mechanical arm (29) being configured to project toward at least one of the flywheel spokes (30) of the subsea valve (20) from an initial time (tO) to a first acceleration time ( t1).

Manual subsea valve actuating system (1) according to any one of Claims 1 to 2, characterized in that the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11'”) remains projected for at least one the flywheel radii (30) of the underwater valve (20) at a search speed (v1) from the first acceleration time (t1) to a search time (t2) when the mechanical arm (29) reaches one of the radii the flywheel (30) of the subsea valve (20).

Manual subsea valve control system (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11”') mechanically actuates the subsea valve (20). ) initially at a speed acceleration ramp from the search time (t2) to a second acceleration time (t3) characterized by reaching the cruising speed v2.

Manual subsea valve actuating system (1) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11'”) mechanically actuates the subsea valve (20). ) at a cruising speed (v2) from the second acceleration time (t3) to a cruising speed time (t4).

Manual subsea valve actuating system (1) according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11'”) mechanically actuates the subsea valve (20). from cruise speed time (t4) to deceleration time (t5).

Manual subsea valve actuating system (1) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11'”) mechanically actuates the subsea valve (20). ) at a stop search speed (v3) from the deceleration time (t5) to an end time (t6).

Manual underwater valve actuation system (1) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11'”) performs a reverse movement at the end of the operation after the end time (t6).

Manual underwater valve actuation system (1) according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that the search speed value (v1) is equal to the stop search speed value ( v3).

Manual underwater valve actuation system (1) according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the search speed (v1), cruising speed (v2) and stop search speed ( v3) are constant and programmable.

Manual subsea valve actuating system (1) according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the actuator (11) generates a “signature” during operation of the subsea valve (20); the signature being received by the control unit (8) and transmitted by the submerged modem (7) to the surface modem (6), the surface modem (6) being configured to send the signature to the control panel (6) on demand of the operator (25).

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 1, characterized in that the control unit (8) is electrically associated with the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11”') by means of a distribution box (9), the distribution box (9) comprising at least one jumper (36, 36 ', 36 ”and 36”) having at least one connector (10, 10', 10 ”, 10 ”') For electrical connection to the actuator (11, 11', 11”, 11 '”).

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 1, characterized in that the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11'”) comprises mechanisms for estimating the torque value applied to the valve. underwater (20).

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 13, characterized in that the mechanisms for estimating the torque value are configured to send an interrupt signal to the control unit (8) if the value of measured torque exceeds a predetermined value.

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 13, characterized in that the torque value estimation mechanisms are configured to send a actuation signal (22) to the control unit (8) for reduce actuator speed (11, 11 ', 11 ”, 11”') if the measured torque value approaches a predetermined value.

Hand-operated underwater valve actuation system (1) according to claim 1, characterized in that the actuator (11, 11 11 ”, 11” ') comprises a microcontroller.

Manual underwater valve actuation system (1) according to any one of claims 13 to 16, characterized in that the mechanisms for estimating the torque value are performed by the actuator microcontroller (11, 11 ', 11 ”, 11

Manual subsea valve actuation system (1) according to Claim 17, characterized in that the actuator microcontroller (11, 11 ', 11 ”, 11”') estimates the torque value by means of measured values. actuator power supply (I) (11, 11 ', 11 ”, 11”') and actuator angular velocity (Vreal) (11, 11 ', 11 ”, 11'”).

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 14, characterized in that the stop signal is configured to interrupt the mechanical actuation of the subsea valve (20) whenever the torque applied to the valve exceeds maximum programmed torque.

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 16, characterized in that each actuator microcontroller (11, 11 ', 11 ”, 11'”) is configured to store at least one parameter of operation of the actuator itself (11, 11 ', 11 ”, 11'”) and the subsea valve (20).

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 20, characterized in that the operating parameters comprise at least cycle values, current position, estimated remaining cycles, nominal torque values, maximum torque, voltage values, electric current values, speed values, last cycle open time, last cycle close time.

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 21, characterized in that the operating parameters are transmitted to the control panel (4) by means of the submerged modem (7).

Manual underwater valve actuation system (1) according to claim 1, characterized in that the submerged system (3) further comprises at least one battery bank (17, 17 ', 17 ”) electrically associated with control unit (8).

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 1, characterized in that the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11”') is an electromechanical actuator.

Manual subsea valve actuating system (1) according to claim 1, characterized in that the surface system (2) further comprises at least one means for launching and retracting (15) the surface modem (6). ) electrically associated with it.

Manual subsea valve drive system (1) according to Claim 1, characterized in that the submerged modem (7) is configured to hydro-acoustically transmit to the control panel (4) at least one technical specification for operating the system. subsea valve control system (20).

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 24, characterized in that the technical specification of operation comprises at least status data of the hydroacoustic connection between the surface modem (6) and the submerged modem. (7), connection attempts between surface modem (6) and submerged modem (7), current time for connection between surface modem (6) and submerged modem (7), residual bank load values batteries (17, 17 ', 17 ”), date of battery charge change (17, 17', 17”) and subsea valves (20) enabled in the manual subsea valve actuation system (1).

Hand-operated underwater valve actuation system (1) according to Claim 1, characterized in that the launching and retracting means (15) of the surface modem (6) depend on the actuation signal (22). received by the control panel (4) to immerse or remove the surface modem (6).

Manual subsea valve actuating system (1) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that an actuator rotor position sensor (11, 11 ', 11 ”, 11'”) detects the number of turns performed to a given moment relative to the predetermined total number of turns and calculates an angular valve actuation speed (20).

Manual subsea valve actuation system (1) according to claim 1, characterized in that the control unit (8) remains in a standby state when the actuation signal (22) is not transmitted hydroacoustically by the modem. surface (6) to the actuator (11, 11 ', 11 ”, 11”') via the submerged modem (7).