NO20120532A1

NO20120532A1 - Styrings- og forsyningsenhet

Info

Publication number: NO20120532A1
Application number: NO20120532A
Authority: NO
Inventors: Daniel Abicht; Reinhard Thies; Joachim Keese; Florian Tegt
Original assignee: Cameron Int Corp
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-05-31
Also published as: BR112012011987A2; GB2488719A; WO2011060802A1; US9376894B2; NO345237B1; GB2488719B; US20130319652A1; GB201210606D0

Abstract

En styrings- og forsyningsenhet (1) for en aktuatoranordning (2) til en struping (3), en ventil, en utblåsningssikring eller en annen anordning anvendt i forbindelse med olje- og naturgassproduksjon, omfatter i hvert fall en hjelpekraftforsyning (4), som spesielt er oppladbar, og en forbindelsesanordning (5) anvendt for utveksling av data og/eller for å forsyne spenning. For å forbedre en slik styrings- og forsyningsenhet slik at den respektive forbindelsesanordningen oppfyller en relevant standard og har en kompakt strukturell utforming og også er enkelt tilgjengelig fra utsiden, omfatter styrings- og forsyningsenheten, som en forbindelsesanordning (5), et kommunikasjonsgrensesnitt (6) for tilkobling til denne av en feltbuss (10) og en spenningsforsyningsforbindelse(7) for tilkobling til denne av en spenningsforsyningslinje (11).

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en styrings- og forsyningsenhet for en aktuatoranordning til en struping, en ventil, en utblåsningssikring eller en annen anordning som blir anvendt i forbindelse med produksjon av olje og naturgass. Enheten omfatter i hvert fall en hjelpekraftforsyning, som spesielt er oppladbar, og en forbindelsesanordning som blir anvendt for utveksling av data og/eller for å forsyne spenning. Slike driftsanordninger blir utplassert f.eks. på havbunnen, hvor de også kan være en del av et såkalt tre. Spesielt med elektrisk betjente aktuatoranordninger for slike driftsanordninger er en forbindelsesanordning for tilkobling til en spenningsforsyning nødvendig. Videre blir aktuatoranordningen normalt styrt og overvåket ved hjelp av en respektiv forbindelsesanordning for utveksling av data. Data kan bli utvekslet f.eks. med en enhet som er anordnet over havoverflaten gjennom en kabelforbindelse. Spenningsforsyningen kan også skje gjennom en slik kabelforbindelse, eller, som utvekslingen av data, fra en undervanns styringsmodul.

Aktuatoranordninger og kraftforsyningsanordninger av den aktuelle typen er beskrevet f.eks. i PCT/EP2007/003307, PCT/EP2007/003308, PCT/EP2007/004793 eller PCT/EP2003/09696.

Det er et mål med foreliggende oppfinnelse å forbedre en styrings- og forsyningsenhet av typen angitt over på en slik måte at den respektive forbindelsesanordning følger en relevant standard og har en kompakt strukturell utforming og også er enkelt tilgjengelig utenfra.

Dette målet oppnås av trekkene ifølge krav 1.

Spesielt omfatter styrings- og forsyningsenheten, som en forbindelsesanordning, et kommunikasjonsgrensesnitt for tilkobling til denne av en feltbuss, og en spenningsforsyningsforbindelse for tilkobling til denne av en

spenningsforsyningslinje.

Ifølge foreliggende oppfinnelse kan en forbindelse til aktuatoranordningen bli opprettet på en enkel måte ved hjelp av styrings- og forsyningsenheten. Denne styrings- og forsyningsenheten oppfyller også relevante standarder, så som SMS (Subsea Instrumentation Interface Standardisation); disse standardene omhandler spesielt tilkobling av styresystemer til respektive følere på aktuatoranordningene.

Styrings- og forsyningsenheten ifølge foreliggende oppfinnelse har en kompakt strukturell utforming og oppfyller alle kravene til en anordning, spesielt en undervannsanordning, på havbunnen eller på et tre.

Den respektive aktuatoranordning er normalt inneholdt i et hus. Styrings- og forsyningsenheten kan også være anordnet i dette huset. Det kan imidlertid være en fordel om den respektive enhet er atskilt fra aktuatoranordningen. Dette vil gjøre enheten lettere tilgjengelig, f.eks. for vedlikeholdsformål.

I denne forbindelse kan det også anses som fordelaktig om enheten omfatter et enhetshus som er løsbart festet til aktuatoranordningen.

For å oppfylle spesielt nivå 2 i SMS-forskriften, kan feltbussen være en CAN-buss. En slik buss er en standardisert, sanntids feltbuss for seriell dataoverføring. En slik CAN-buss er normalt en totrådsbuss, og kan være utført med kobberledninger eller ved hjelp av glassfiber.

Generelt er det også mulig å overføre de respektive dataene over spenningsforsyningslinjen. Ifølge foreliggende oppfinnelse foreslås det spesielt at forbindelsene for feltbussen og spenningsforsyningslinjen kan være realisert som atskilte forbindelser.

Av redundansgrunner vil det i tillegg være en fordel om aktuatoranordningen har to tilknyttede styrings- og forsyningsenheter. Disse to enhetene kan være løsbart festet til aktuatoranordningen, f.eks. ved hjelp av deres enhetshus.

Enhetshuset kan inneholde et flertall anordninger, og i hvert fall kommunikasjonsgrensesnittet, hjelpekraftforsyningen og en motorstyringsenhet er anordnet i enhetshuset.

Respektive forbindelser for hjelpekraftforsyningen og motorstyringsenheten er strukket fra styrings- og forsyningsenheten mot aktuatoranordningen og er koblet til nevnte aktuatoranordning.

For å forenkle den strukturelle oppbygningen til styrings- og forsyningsenheten i sin helhet kan kommunikasjonsgrensesnittet og spenningsforsyningsforbindelsen være definert av en forsynings- og kommunikasjonsenhet. Sistnevnte kan være anordnet som en separat enhet inne i enhetshuset, og den kan være koblet til de andre enhetene inne i nevnte enhetshus, så som hjelpekraftforsyningen, motorstyringsenheten eller liknende.

For å forenkle de respektive forbindelsene mellom forsynings- og kommunikasjonsenheten og de andre enhetene i enhetshuset kan forsynings- og kommunikasjonsenheten omfatte i hvert fall utganger for å forsyne elektrisk kraft til motorstyringsenheten, hjelpekraftforsyningen og/eller minst én følerenhet for aktuatoranordningen.

Det er også mulig at forsynings- og kommunikasjonsenheten kan omfatte forbindelser for kommunikasjon med og/eller styring av hjelpekraftforsyningen, motorstyringsenheten og/eller følerenheten for aktuatoranordningen. De aktuelle bussforbindelsene kan være tilpasset for forskjellige typer busser, så som en CAN-buss, en RS485-buss eller liknende. Dette gjelder på samme måte også for utgangene for å forsyne elektrisk kraft, som kan levere forskjellig spenning avhengig av spenningen nødvendig for den aktuelle enheten som blir forsynt.

Videre kan det anses som nyttig om forsynings- og kommunikasjonsenheten er forsynt med en jordterminal koblet i hvert fall til hjelpekraftforsyningen og/eller motorstyringsenheten.

I tillegg vil det være fordelaktig om en inert gassatmosfære er dannet i enhetshuset. Denne inerte gassatmosfæren kan f.eks. være en nitrogenatmosfære under et trykk på 1 til 2 eller mer enn 2 bar.

For å muliggjøre en enkel tilkobling av styrings- og forsyningsenheten utenfra kan enhetshuset være forsynt med en pluggforbindelsesanordning, som er tilgjengelig fra utsiden, for kommunikasjonsgrensesnittet og spenningsforsyningsforbindelsen. Det er således mulig å opprette, ved hjelp av kun én pluggforbindelsesanordning, forbindelse med kommunikasjonsgrensesnittet og med

spenningsforsyningsforbindelsen.

I denne sammenhengen kan den aktuelle forbindelsen være en forbindelse til en undervanns styringsmodul for kommunikasjon og/eller spenningsforsyning. Det er imidlertid også mulig å besørge kommunikasjon og spenningsforsyning gjennom separate forbindelseslinjer til forskjellige styringsmoduler eller til andre styringsenheter, spesielt for å styre enheter på havbunnen.

I det følgende vil en fordelaktig utførelsesform av foreliggende oppfinnelse bli forklart mer detaljert med støtte i de vedlagte tegningene, der Figur 1 viser en perspektivbetraktning av en aktuatoranordning for en struping med styrings- og forsyningsenheten ifølge foreliggende oppfinnelse, og Figur 2 viser et blokkdiagram av styrings- og forsyningsenhetene og av

aktuatoranordningen.

Figur 1 viser en perspektivbetraktning av en aktuatoranordning 2 for en struping 3, som kun er vist i form av en strupeinnsats 22, som en driftsanordning 8. Aktuatoranordningen 2 omfatter i det minste et spindeldrev med en tilknyttet drivenhet, og spesielt også en posisjonsføler, og alle de nevnte komponenter er anordnet inne i et sylindrisk hus. Strupeinnsatsen 22 er aksielt bevegelig ved hjelp av spindeldrevet.

Andre anordninger som blir anvendt i forbindelse med produksjon av olje og naturgass er f.eks. en ventil, en utblåsningssikring eller andre enheter av denne typen. Direkte tilstøtende aktuatoranordningen 2 er en styrings- og forsyningsenhet 1 ifølge foreliggende oppfinnelse anordnet på en underlagsplate 23. Denne styrings- og forsyningsenheten 1 har en redundant utførelse, slik at en andre styrings- og forsyningsenhet 12 er anordnet direkte tilstøtende nevnte første enhet og parallelt med denne. De respektive styrings- og forsyningsenhetene 1 og 12 har et enhetshus 9. Også dette enhetshuset 9 er sylindrisk, og er forsynt med en pluggforbindelsesanordning 20 på sin øvre ende i figur 1. Denne pluggforbindelsesanordningen tjener til å koble til en respektiv forbindelseskabel for overføring av data og for forsyning av elektrisk kraft.

Den stiplede linjen i figur 1 representerer en slik styringsmodul 21, som også er anordnet under havoverflaten, og spesielt på havbunnen.

Hele enheten vist i figur 1 kan bli transportert f.eks. av en ROV (fjernbetjent kjøretøy) og den kan bli fraktet til og fjernet fra bruksstedet.

En terminal 24 er anordnet på siden av huset til aktuatoranordningen 2, og terminalen blir anvendt for tilkobling til denne av en elektrisk forbindelseslinje. Denne elektriske forbindelseslinjen er ikke vist i figur 1, men tjener til å forsyne kraft til én eller flere elektriske motorer inne i aktuatoranordningen 2. Disse motorene er tilknyttet spindeldrevet som drivenheter for å bevege spindeldrevet. Den elektriske forbindelseslinjen tjener til å opprette en forbindelse med de respektive styrings- og forsyningsenhetene 1 og 12.

Figur 2 viser et blokkdiagram av enheten i figur 1. Forskjellige enheter er anordnet inne i det respektive enhetshuset 9 til styrings- og forsyningsenhetene 1 og 12. En første enhet er en forsynings- og kommunikasjonsenhet 14. Denne forsynings- og kommunikasjonsenheten 14 omfatter de respektive terminalene og forbindelsesanordningen 5 tilkoblet via pluggforbindelsesanordningen 20 i figur 1.

Forbindelsesanordningen 5 omfatter et kommunikasjonsgrensesnitt 6 og en spenningsforsyningskobling 7. En spenningsforsyningslinje 11, som er koblet til spenningsforsyningskoblingen 7, er vist ved nevnte spenningsforsyningskobling. Denne spenningsforsyningslinjen 11 strekker seg, igjen jfr. figur 1, f.eks. opp til styringsmodulen 21.

Kommunikasjonsgrensesnittet 6 er realisert som et feltbussgrensesnitt og blir spesielt anvendt for å koble til en CAN-buss.

Spenningsforsyningskoblingen 7 er f.eks. en vekselspenningsforbindelse for en bestemt effekt, for eksempel 48W, og for en bestemt elektrisk spenning eller et område av elektrisk spenning, for eksempel 20-27 VDC.

Forsynings- og kommunikasjonsenheten 14 er forsynt med ytterligere koblinger inne i enhetshuset. Disse koblingene er f.eks. to terminaler 15, 16 for å forsyne elektrisk kraft til en hjelpekraftforsyning 4 og en følerenhet 25 for aktuatoranordningen 2. Følerenheten 25 kan også omfatte forskjellige følere, f.eks. for posisjonsbestemmelse, temperaturdeteksjon eller liknende.

Forsynings- og kommunikasjonsenheten 14 er også forsynt med bussforbindelser 17 og 18 gjennom hvilke data blir kommunisert med hjelpekraftforsyningen 4 eller følerenheten 25. Bussforbindelsen 17 er f.eks. en RS485-bussforbindelse og bussforbindelsen 18 er en CAN-bussforbindelse.

Ved hjelp av bussforbindelsen 18 og gjennom hjelpekraftforsyningen 4 er det også mulig å styre den respektive motorstyringsenheten 13. Denne motorstyringsenheten 13 er koblet til respektive motorer, som kun er vist skjematisk i figur 2 og som er angitt med henvisningstall 26.

De respektive terminalene 15 og 16 som blir anvendt for å forsyne elektrisk kraft kan levere forskjellige effekter og spenninger. Videre kan hjelpekraftforsyningen 4 være koblet til forsyningsterminalen 16 til forsynings- og kommunikasjonsenheten 14 for å lade den, og den kan også være koblet til terminalen 15, som også er tilknyttet følerenheten 25.

Endelig er forsynings- og kommunikasjonsenheten 14 også forsynt med en jordterminal 19, som er koblet til både hjelpekraftforsyningen 4 og motorstyringsenheten 13.

Inne i enhetshuset 9 kan det være en inert gassatmosfære, f.eks. en tørr nitrogenatmosfære med et trykk på 1 til 2 eller mer enn 2 bar.

Styrings- og forsyningsenheten ifølge foreliggende oppfinnelse tjener til å forsyne aktuatoranordningen med både data og elektrisk kraft. De respektive terminalene er standardisert for å oppfylle spesielt kravene angitt i SMS. Ved hjelp av styrings-og forsyningsenheten kan aktuatoranordningen betjenes og styres på en enkel måte. Styrings- og forsyningsenheten omfatter alle anordningene som er nødvendig for å styre aktuatoranordningen og for å forsyne elektrisk kraft til denne. Hjelpekraftforsyningen er oppladbar og blir spesielt anvendt for å kompensere for utfall av eller svikt i kraftforsyningen. Tilstrekkelig kraft blir forsynt for tomgangstilstanden til de respektive motorene i aktuatoranordningen, og for å betjene motorene når de er i bruk.

Styrings- og forsyningsenheten 1 er festet sammen med aktuatoranordningen 2 og kan enkelt bli transportert sammen med denne, dvs. at hele enheten vist i figur 1 kan bli transportert f.eks. av en ROV og hentet opp for vedlikehold eller reparasjon.

Claims

1. Styrings- og forsyningsenhet (1) for en aktuatoranordning (2) til en struping (3), en ventil, en utblåsningssikring eller en annen anordning anvendt i forbindelse med produksjon av olje og naturgass, nevnte enhet (1) omfattende i hvert fall en hjelpekraftforsyning (4), som spesielt er oppladbar, og en forbindelsesanordning (5) anvendt for utveksling av data og/eller for å forsyne spenning,karakterisert vedat styrings- og forsyningsenheten (1) omfatter, som en forbindelsesanordning (5), et kommunikasjonsgrensesnitt (6) for tilkobling til denne av en feltbuss (10) og en spenningsforsyningskobling (7) for tilkobling til denne av en spenningsforsyningslinje (11).

2. Styrings- og forsyningsenhet ifølge krav 1, karakterisert vedat enheten (1) er atskilt fra aktuatoranordningen (2).

3. Styrings- og forsyningsenhet ifølge krav 1 eller 2, karakterisert vedat enheten (1) omfatter et enhetshus (9), som er løsbart festet til aktuatoranordningen (2).

4. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat feltbussen (10) er en CAN-buss.

5. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat forbindelsene for feltbussen (10) og spenningsforsyningslinjen (11) er utført som atskilte forbindelser.

6. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat aktuatoranordningen (2) er tilknyttet to tilhørende enheter (1, 12) av redundansgrunner.

7. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat i hvert fall kommunikasjonsgrensesnittet (6), hjelpekraftforsyningen (4) og en motorstyringsenhet (13) er anordnet i enhetshuset (9)-

8. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat kommunikasjonsgrensesnittet (6) og spenningsforsyningskoblingen (7) er dannet på en forsynings- og kommunikasjonsenhet (14).

9. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat forsynings- og kommunikasjonsenheten (14) i hvert fall omfatter forbindelser for å forsyne elektrisk kraft til motorstyringsenheten (13), hjelpekraftforsyningen (4) og/eller minst én følerenhet for aktuatoranordningen (2).

10. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat forsynings- og kommunikasjonsenheten (14) omfatter bussforbindelser (17, 18) for kommunikasjon med og/eller styring av hjelpekraftforsyningen (4), motorstyringsenheten (13) og/eller følerenheten for aktuatoranordningen (2).

11. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat forsynings- og kommunikasjonsenheten (14) er forsynt med en jordingsterminal (19) koblet i hvert fall til hjelpekraftforsyningen (4) og/eller motorstyringsenheten (13).

12. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat en inert gassatmosfære er dannet i enhetshuset (9)-

13. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat enhetshuset (9) er forsynt med en pluggforbindelsesanordning (20), som er tilgjengelig fra utsiden, for kommunikasjonsgrensesnittet (6) og spenningsforsyningsforbindelsen (7).

14. Styrings- og forsyningsenhet ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat enheten (1) er koblet til en undervanns styringsmodul (21) for kommunikasjon og/eller spenningsforsyning.