NO338254B1 - Styresystem og fremgangsmåte for levering av strøm til aktive magnetiske lagre i en roterende maskin - Google Patents

Styresystem og fremgangsmåte for levering av strøm til aktive magnetiske lagre i en roterende maskin Download PDF

Info

Publication number
NO338254B1
NO338254B1 NO20141543A NO20141543A NO338254B1 NO 338254 B1 NO338254 B1 NO 338254B1 NO 20141543 A NO20141543 A NO 20141543A NO 20141543 A NO20141543 A NO 20141543A NO 338254 B1 NO338254 B1 NO 338254B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
control
module
control module
control system
magnetic bearings
Prior art date
Application number
NO20141543A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20141543A1 (no
Inventor
Jørgen Corneliussen
Massimiliano Ortiz Neri
Sudhir Chambhare
Trond Martin Augustson
Original Assignee
Vetco Gray Scandinavia As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vetco Gray Scandinavia As filed Critical Vetco Gray Scandinavia As
Priority to NO20141543A priority Critical patent/NO338254B1/no
Priority to AU2015366600A priority patent/AU2015366600B2/en
Priority to GB1709356.8A priority patent/GB2547176B/en
Priority to PCT/EP2015/079031 priority patent/WO2016096545A1/en
Priority to US15/536,256 priority patent/US20170356264A1/en
Priority to BR112017012322-3A priority patent/BR112017012322B1/pt
Publication of NO20141543A1 publication Critical patent/NO20141543A1/no
Publication of NO338254B1 publication Critical patent/NO338254B1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0444Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0457Details of the power supply to the electromagnets
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • E21B33/038Connectors used on well heads, e.g. for connecting blow-out preventer and riser
    • E21B33/0385Connectors used on well heads, e.g. for connecting blow-out preventer and riser electrical connectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/044Active magnetic bearings
    • F16C32/0442Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements
    • G05B9/02Safety arrangements electric
    • G05B9/03Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

Styresystem og fremgangsmåte for levering av strøm til aktive magnetiske lagre i en roterende maskin
Teknisk område for oppfinnelsen
Foreliggende oppfinnelse vedrører systemer og fremgangsmåter for å styre driften av aktive magnetiske lagre, (Active Magnetic Bearing - AMB), i disses ulike implementeringer i roterende maskiner, slik som pumper eller kompressorer.
I et aspekt ved oppfinnelsen er et styresystem innrettet for redundant strømtilførsel til statorviklinger i aktive magnetiske lagre, AMB-er, som er tilpasset for opplagring av en rotor eller aksel i en roterende maskin. I et annet aspekt ved oppfinnelsen er det anvist en fremgangsmåte for redundant driftsstyring av de aktive magnetiske lagrene.
Oppfinnelsen skaffer, med andre ord, et redundant styresystem og fremgangsmåte som er konstruert for å sikre uavbrutt drift eller minimale nedstengingsperioder i tilfelle feil i strøm-forsyning eller i styringen av de aktive magnetiske lagrene. Redundansen gjør at system og fremgangsmåte passer for implementering i roterende maskiner som brukes på steder som er vanskelig tilgjengelige. Oppfinnelsen er spesielt nyttig i undersjøiske installasjoner.
Bakgrunn for oppfinnelsen og tidligere kjent teknikk Aktive magnetiske lagre kan innrettes for kontaktfri støtte både i radiell og aksiell retning av en rotor eller rotoraksel i en pumpe eller kompressor. I det aktive magnetiske lageret, kort fortalt, er en magnetisk ledende rotor opplagret i en stator som blir magnetisert av strøm gjennom passende elektriske viklinger på statoren. Det magnetiske feltet som blir generert av statorviklingen(e) induserer den nødvendige magnetstyrken for å holde rotoren svevende i forhold til statoren. Strømmen til statorviklingene blir aktivt modulert ut fra et tilbakekoblet rotorposisjonssignal. Det tilbake- koblede rotorposisjonssignalet kommer fra en sensor (induktiv eller virvelstrøm-sensor) som reagerer på endringer i posisjonen til rotoren i forhold til sensorer og andre stasjonære deler av kompressoren, som for eksempel statoren. Den detekterte endringen i posisjon blir brukt i en AMB-styreenhet som styrer tilførselen av strøm til statorviklingene tilsvarende og på denne måten får rotoren til å holde seg i en sentral posisjon i lageret. AMB-styreenheten er vanligvis plassert i kort avstand fra lageret for å oppnå korte signalbaner og rask respons.
I kontinuerlige prosesser, slik som f.eks. utvinning og transport av olje og gass i undersjøisk hydrokarbonproduksjon, kreves det pumper eller kompressorer for å kjøre på kontinuerlig basis, og nedstenging må holdes på et minimum. For å oppnå pålitelig og kontinuerlig drift med en undersjøisk pumpe eller kompressor, kan ekstra styresystem og kraft-forsyning installeres for å oppnå redundans.
Et eksempel på et redundant undersjøisk styresystem og fremgangsmåte er tidligere kjent fra WO 2013/032344. En undersjøisk styremodul som omfatter en hydraulisk manifold og to opptrekkbare undersjøiske elektronikkmoduler er beskrevet. Begge elektronikkmodulene er koblet til den hydrauliske manifolden via separate våtkoblede konnektorer og multi-plekser- og demultiplekserelektronikk, slik at styremodulen kan operere ved å bruke enten bare én elektronikkmodul eller begge samtidig.
Det er også kjent fra tidligere å bruke redundans i arkitekturen av et AMB-styresystem ved å bruke en felles omkoblings-modul som er konfigurert til å skifte mellom drift av to likt utstyrte elektronikkstyremoduler. Den felles omkoblingsmodulen inneholder programvare som sørger for ruting av kraft og styresignaler mellom AMB og den styremodulen som i øyeblikket er aktiv.
En mangel ved det sistnevnte systemet er at den felles koblingsfunksjonaliteten utgjør et enslig feilpunkt, slik at redundans går tapt i tilfelle det oppstår feil i omkoblingsmodulen. En annen mangel er kompleksiteten som er knyttet til både administrasjon av programvare og den elektriske og elektroniske arkitekturen som kreves for å rute all strøm og kommunikasjon fra begge styremoduler, via den felles omkoblingsmodulen.
Av tidligere kjent teknikk kan nevnes US 5,578,880 a og
US 6,278,251 Bl.
Sammenfatning av oppfinnelsen
Et mål med foreliggende oppfinnelse er å skaffe et AMB-styresystem og fremgangsmåte som unngår manglene ved tidligere systemer og fremgangsmåter for AMB-styring.
I henhold til et aspekt ved oppfinnelsen blir målet nådd i et styresystem som er innrettet for å levere strøm til aktive magnetiske lagre (AMB-er) som er tilpasset for opplagring av en aksel eller rotor i en roterende maskin, idet styresystemet omfatter:
- minst to styremoduler som får tilført ekstern strøm,
- styremodulene kan kobles til en basismodul som omfatter et første sett av signalbaner for strøm og sensorsignaler som kan kobles inn for å gi kontakt mellom en første styremodul og de aktive magnetiske lagrene, og et andre sett av signalbaner for strøm og sensorsignaler som kan kobles inn for å gi kontakt mellom en andre styremodul og de aktive magnetiske lagrene, - idet hver styremodul omfatter sin egen omkoblingsmekanisme som kan styres slik at styremodulene, en av gangen, blir koblet til de aktive magnetiske lagrene via det første settet eller via det andre settet av strøm- og sensorsignalbaner. Styremodulene er ekvivalent utstyrt når det gjelder i det minste følgende komponenter:
- en styreenhet,
- en strømmodul,
- en sensorsignalprosessor,
der hver styremodul videre omfatter PÅ/AV-koblinger og en elektromekanisk eller elektronisk mekanisme som kan styres til å veksle koblingene mellom PÅ- og AV-posisjon.
Styremodulene er således utstyrt på ekvivalent måte, i det minste når det gjelder ovennevnte komponenter som er essensielle for strømtilførsel og styring av de aktive magnetiske lagrene. Hver styremodul kan dessuten omfatte PÅ/AV-koblinger og en elektromekanisk eller elektronisk mekanisme som er styrbar for å koble om koblingene mellom PÅ og AV.
Via strøm- og signaldelere internt i basemodulen deler første og andre sett av banene for strøm og sensorsignal et felles sett INN/UT-koblinger som er innrettet i et koblingsgrensesnitt mellom basemodulen og de aktive magnetiske lagrene.
I én utførelse blir omkoblingsmekanismen aktivert via styreenheten. I en annen utførelse kan omkoblingsmekanismen bli aktivert direkte fra den eksterne strømforsyningen slik at vekslekommandoen går utenom styreenheten.
Styremodulene og basemodulen kan kobles sammen mekanisk og være opptrekkbar som en enhet. I en annen utførelse er imidlertid minst en av basemodulene og styremodulene innrettet slik at de kan trekkes opp individuelt, skilt fra den andre. Styremodulene kan for eksempel være plassert sammen i et felles kanister som er opptrekkbar atskilt fra basemodulen. I en annen utførelse er styremodulene plassert i separate kanistre som er individuelt opptrekkbare fra basemodulen.
I en foretrukket utførelse omfatter styresystemet prosessorkapasitet som er konfigurert til å utføre styrelogikk-instrukser for: i) strømtilførsel til de aktive magnetiske lagrene ved aktivering av én styremodul,
ii) generering av et "maskin tillatt å starte"-signal,
iii) overvåking av driftstilstanden for den aktive styremodulen,
iv) ved en detektert feil i den aktive styremodulen: generering av forespørsel om maskin-nedstenging,
v) venting på at maskinen stanser, og derpå:
vi) deaktivering av styremodulen som er aktiv i øyeblikket og aktivering av en annen styremodul,
vii) generering av et "maskin tillatt å omstarte"-signal samt repetisjon av trinnene iii) til vii) om det passer.
Det er foretrukket at de eksterne strømforsyningene til styremodulene er styrt individuelt av overordnet styrelogikk som er innrettet til å forhindre samtidig strømtilførsel til styremodulene. Den overordnede styrelogikken kan inkludere en maskindriftsstyring.
Et annet aspekt ved oppfinnelsen gir en fremgangsmåte for å forsyne strøm til aktive magnetiske lagre via et styresystem, der fremgangsmåten omfatter: - tilkobling av én styremodul til de aktive magnetiske lagrene ved å aktivere en strømomkoblingsmekanisme på nevnte styremodul, - generering og overføring av et signal til maskindriftsstyring om at det er tillatt å starte en roterende maskin,
- overvåking av driftstilstanden i den aktive styremodulen,
- ved en detektert feil i den aktive styremodulen: generering av et signal til maskindriftsstyring med anmodning om nedstenging av maskinen, - venting til maskinen stopper før deaktivering av styremodulen som er aktiv i øyeblikket, - innkobling av en annen styremodul til de aktive magnetiske lagrene ved å aktivere strømomkoblingsmekanismen for nevnte annen styremodul, - generering og overføring av et signal til maskindriftsstyring om at det er tillatt å omstarte den roterende maskinen, - og når det behøves, gjentakelse av sekvensen fra overvåkingstrinnet ovenfor.
Styremodulene kan få strømtilførsel samtidig, og omkoblingsmekanismen vil da unngå kortslutning ved å aktivere bare én styremodul av gangen.
I henhold til én utførelse kan fremgangsmåten imidlertid med fordel omfatte individuell strømtilførsel til styremodulene via separate eksterne strømforsyninger som blir styrt for å unngå samtidig aktivering av styremodulene.
Kort beskrivelse av tegningsfigurene
Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart nedenfor med henvisning til de vedlagte tegningsfigurene, som viser utførelser av oppfinnelsen skjematisk. Tegningsfigurene viser som følger: Figur 1 er et blokkskjerna som viser skjematisk komponentene i det redundante AMB-styresystemet installert på en roterende maskin, og Figur 2 er et flytskjema som illustrerer de grunnleggende trinnene i logikken som styrer det redundante AMB-styresystemet .
Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser Med henvisning til figur 1 er det skjematisk vist et AMB-styresystem 1 i samband med en roterende maskin 2.
Den roterende maskinen, som kan være en pumpe eller en kompressor, har en rotor 3 som blir holdt roterende av en motor 4 som er drivmessig koblet til rotoren via en aksel 5. Rotoren og akselen er båret av aktive magnetiske lagre 6, 7 og 8 der rotoren blir holdt svevende for kontaktfri rotasjon. Posisjonen til rotoren blir overvåket av posisjonssensorer 9 som kontinuerlig detekterer posisjonen til rotoren i forhold til elektromagnetene eller statorviklingene 10. I eksempelet på en utforming med roterende maskin vist på figur 1 er rotoren 3 opplagret i radiallagre 6 og 7 som holder rotoren svevende og motvirker vekten av rotoren (i horisontal orientering) og de radielle lastene og kreftene som virker på rotoren fra prosessen. Rotor 3 er videre opplagret i aksiallager(e) 8 som holder rotoren i levitasjon og samtidig kompenserer for og motvirker den aksielle lasten på rotoren fra prosessen. Statorviklingene 10 for aksiallageret 8 er innrettede på motsatte sider av en balansestempel (thrust dise) 11 som er festet på rotorakselen 5.
Prinsippet ved strukturen av aktive magnetiske lagre er en velkjent teknologi per se, og trenger ikke bli nærmere beskrevet her. Det presiseres imidlertid at ulike implementeringer kan kreve andre antall av lagre, statorviklinger og sensorer, samt ulike typer av sensorer og statorviklinger. I andre utførelser kan selvsagt rotoren 3 være opplagret i en vertikal orientering. Oppfinnelsen er selvsagt ikke begrenset til antallet lagre, statorviklinger, sensorer og til orient-eringen som er vist på tegningen for illustrasjonsformål.
Hjelpelagre blir typisk innrettet for å beskytte de magnetiske lagrene mot å komme i kontakt med rotoren under strømbrudd eller prosessoverbelastning. Hjelpelagre er for enkelhets skyld ikke tatt med på tegningen i figur 1.
Basert på rotorens posisjon som blir detektert av posisjonssensorene 9, regulerer og tilfører AMB-styresystemet den strømmengden til statorviklingene 10 som kreves for å holde rotoren i kontaktfri rotasjon eller levitasjon, ved å kompensere for og motvirke en endring eller avvik i rotorens posisjon i forhold til de ideelle posisjonene i de aktive magnetiske lagrene 6-8.
Hovedkomponentene i AMB-styresystemet 1 er to eller flere elektroniske styremoduler 12 og 12' som kan aktiveres vekselvis for å gi strømtilførsel og styring til de aktive magnetiske lagrene 6-8 via en felles basemodul 13. Hver styremodul 12 og 12' omfatter et tilsvarende sett med elektroniske komponenter som inngår i signalprosessering og i strømtilførsel til de aktive magnetiske lagrene 6-8. Styremodulene er likt utstyrt, i det minste når det gjelder en styreenhet 14, 14', en strømmodul 15, 15' og en sensorsignalprosessor 16, 16'.
Komponentene 14-16 eller 14-16' i styremodulene 12, 12' kan kobles elektrisk til basemodulen 13 via PÅ/AV-koblinger C1-C4 på den første styremodulen 12, henholdsvis via PÅ/AV-koblingene C1-C4' på den andre styremodulen 12'. I innkoblet posisjon er PÅ/AV-koblingene C1-C4 og C1-C4' i kontakt med terminaler (ikke vist) på første og andre sett av strøm og sensorsignalbaner i basemodulen 13 som er terminert ved et koblingsgrensesnitt 17 mellom basemodul 13 og styremoduler 12, 12' .
Koblingsgrensesnitt 17 kan f.eks. omfatte tørrkonnektorer. Tørrkonnektorer i grensesnittet 17 kan være montert på styremodulene eller på basemodulen alt ettersom det passer, og kan alternativt være utført som separate innretninger som kan kobles mellom styremodul og basemodul.
Tilstanden til PÅ/AV-koblingene til styremodulene blir bestemt av en PÅ/AV omkoblingsmekanisme, henholdsvis 18 eller 18'. Omkoblingsmekanismen 18, 18' kan utføres i form av en elektromekanisk kobling eller rele, eller for eksempel i form av en elektronisk strømbryter. Omkoblingsmekanismen 18, 18' kan også betraktes som en styreenhet som initierer tilkobling eller frakobling av strøm- og signalbaner mellom basemodul og vedkommende styremodul ved å aktivere de aktuelle bryter-innretningene. Om det passer kan omkoblingsmekanismen for en styremodul 12 eller 12' være innrettet slik at den omfatter separate moduler med omkoblingsmekanisme som er dedikerte og styrt for aktivering av henholdsvis strømbrytere og signal-ledningsbrytere. I alle tilfeller kan omkoblingsmekanismen være innrettet til å respondere på en kommando som blir generert i den tilhørende styreenheten 14, 14' for å koble inn eller ut de tilhørende koblingene.
Basemodulen 13 omfatter INN/UT-koblingene i form av sensorsignal-innganger 19 og 20 for innkommende rotorposisjons-signaler fra posisjonssensorene 9, sendt over signalledninger 21, 22 og 23 til et koblingsgrensesnitt 24 plassert mellom styresystemet 1 og den roterende maskinen 2. Basemodul 14 omfatter også INN/UT-koblingene i form av utgangskontakter 25 og 2 6 for å tilføre strøm til AMB-statorviklinger 10 via strømledninger 27, 28 og 29 over et koblingsgrensesnitt 30.
Koblingsgrensesnittene 24 og 30 kan utføres som våtkoblingskonnektorer. Våtkoblingskonnektorer i grensesnittene 24, 30 kan være montert på basemodulen om det passer, og kan alternativt være utført som separate innretninger som kan kobles til basemodulen.
Inne i basemodulen finnes et første sett av strøm- og sensorsignalbaner A1-A4 som kan kobles inn for å danne elektrisk kontakt mellom styremodulen 12 og viklingene og sensorene til de aktive magnetiske lagrene. Via delere D1-D4 i det første settet av strøm- og signalbaner kan et andre sett strøm- og signalbaner B1-B4 kobles inn for å gi kontakt mellom styremodulen 12' og viklingene og sensorene til det aktive magnetiske lagerene. Strøm- og signalbaner samt delere kan være innrettet i et dielektrisk medium slik som olje eller gass som fyller det indre rommet i basemodulen.
Avgjørelsen om å aktivere eller deaktivere første og andre styremodul blir tatt i en overordnet styreenhet 31 som er innrettet til å sende strøm til bare én styremodul 12, 12' av gangen, slik at samtidig aktivering av begge modulene blir forhindret. Styreenheten 31 korrelerer inn- og utkobling av styremodulene 12 og 12' med driftsstatus for motoren 4 i den roterende maskinen 2. For dette formålet kommuniserer styreenheten 31 med en overordnet maskindriftsstyring (ikke vist) - alternativt kan styreenheten 31 selv inkludere den nødvendige logikk og funksjonalitet til å initiere start og stopp av motoren 4, slik at styreenheten 31 virker som styreenhet for maskindriften som regulerer tilførselen av ekstern strøm 32 til motoren.
Styreenheten 31 kan være innrettet undersjøisk eller på et sted på overflaten.
Styreenheten 31 styrer tilførsel av elektrisk kraft til styremodulene via strømbrytere 33 og 33' som forbinder styremodulene til atskilte innkommende strømforsyninger, henholdsvis 34 og 34'. De individuelle strømforsyningene kan nyttes til direkte aktivering av omkoblingsmekanismene 18, 18', i dette tilfellet ved å gå utenom styreenheten 14, 14' som indikert med stiplet strek på figur 1.
Funksjonaliteten som ligger i styresystem 1 vil nå bli oppsummert med henvisning også til flytskjemaet på figur 2. Flytskjemaet på figur 2 illustrerer de sekvensielle trinnene i styremåten som fremkommer ved implementering av det redundante AMB-styresystemet i foreliggende oppfinnelse: Trinn 100: start kjøring av den roterende maskinen ved å forbinde én styremodul til AMB-en;
Trinn 101: generer og send til maskindriftsstyring et "tillatt å starte"-signal for start av den roterende maskinen;
Trinn 102: overvåk driftstilstanden for den aktive styremodulen hyppig eller kontinuerlig;
Trinn 103: evaluer en indikasjon på feil i driften av den aktive styremodulen, og dersom feilindikasjonen finnes å være sann, da
Trinn 104: anmod om nedstenging av den roterende maskinen;
Trinn 105: overvåk rotasjonshastigheten av den roterende maskinen, og dersom rotasjonshastigheten er lik 0, da
Trinn 106: frakoble den aktive styremodulen fra AMB-en;
Trinn 107: koble en annen styremodul til AMB-en;
Trinn 108: generer og send til maskindriftsstyring et "tillatt å omstarte"- signal for omstart av den roterende maskinen, og Trinn 109: gjenta trinnene 102-108 dersom det er aktuelt.
Logikken som bestemmer AMB-styreprosessen er programvare-instruksjoner som er lagret i et lesbart minne og som kan utføres av en prosessor eller PLC (Programmable Logic Controller) eller DCS (Distributed Control System) som kan være integrert i styreenheten 31 eller i styreenheten 14 eller 14', eventuelt med støtte fra tilhørende styreenhet 31.
Styreenheten 14, 14' kan videre omfatte en selvdiagnose-funksjonalitet som overvåker driftstilstanden av den aktive styremodulen, og avvik fra en normal tilstand kan bli detektert og identifisert over tid.
I én fordelaktig utførelse, der fordelene er lett å oppdage, kan første og andre styremodul innrettes slik at de kan frakobles fra basemodulen og kan trekkes opp separat for å erstattes eller vedlikeholdes mens den andre styremodulen er i drift.
Styremodulene, samt basemodulen, kan monteres i trykksatte eller trykkompenserte kanistre for undersjøisk bruk. Kanistrene kan være konstruert for håndtering av en ROV (Remotely Operated underwater Vehicle - Fjernstyrt undervanns-farkost) . Alle kanistre kan være fylt av et dielektrisk medium for å unngå kortslutninger eller partielle utladninger.
Noen av de åpenbare fordelene som tilbys i foreliggende oppfinnelse kan summeres slik:
• forenkling av AMB-styresystemet
• forenkling av AMB-fjernstyring
• mulighet for å øke redundans
• enklere testprosedyre
• kostnadsreduksjon
Selv om oppfinnelsen er blitt forklart med henvisning til utførelser som omfatter to utskiftbare styremoduler, vil det være innlysende at system og fremgangsmåte som et alternativ kan konstrueres for tre eller flere utskiftbare styremoduler. Andre tenkelige modifikasjoner kan f.eks. omfatte innretning av omkoblingsmekanismene i separate beholdere, deling av basemodulen i atskilte enheter, eller kombinasjon av strøm- og sensorsignaler på samme leder. Disse og andre modifikasjoner som kan avledes fra foreliggende beskrivelse er å betrakte som liggende innenfor omfanget av de vedlagte patentkravene.

Claims (12)

1. Styresystem (1) innrettet for tilførsel av strøm til aktive magnetiske lagre (6, 7, 8) som er tilpasset for opplagring av en aksel eller rotor i et roterende maskin, idet styresystemet omfatter: - minst to styremoduler (12, 12') som får tilført ekstern elektrisk strøm (34, 34'), - styremodulene kan kobles til en basemodul (13) som omfatter et første sett strøm- og sensorsignalbaner (A1-A4) som kan kobles inn for å gi kontakt mellom en første styremodul og de aktive magnetiske lagrene, og et andre sett strøm- og sensorsignalbaner (B1-B4) som kan kobles inn for å gi kontakt mellom en andre styremodul og de aktive magnetiske lagrene, der hver styremodul omfatter en omkoblingsmekanisme (18, 18') som kan styres for å koble styremodulene, én av gangen, til de aktive magnetiske lagrene via det første settet eller via det andre settet strøm- og sensorsignalbaner,karakterisert vedat styremodulene er ekvivalent utstyrt når det gjelder i det minste følgende komponenter: - en styreenhet (14, 14'), - en strømmodul (15, 15'), - en sensorsignalprosessor (16, 16'), der hver styremodul videre omfatter PÅ/AV-koblinger (C1-C4; Cl'-C4') og en elektromekanisk eller elektronisk mekanisme (18, 18') som kan styres til å veksle koblingene (C1-C4; Cl'-C4') mellom PÅ- og AV-posisjon.
2. Styresystem i henhold til krav 1, idet det første og andre settet av strøm- og sensorsignalbaner (A1-A4; B1-B4) via strøm- og signaldelere (D1-D4) internt i basemodulen (13) har et felles sett med INN/UT-koblinger (19, 20, 25, 26) i et koblingsgrensesnitt (24, 30) mellom basemodulen (13) og de aktive magnetiske lagrene (6, 7, 8).
3. Styresystem i henhold til krav 1 eller 2, idet at omkoblingsmekanismen (18, 18') blir aktivert via styreenheten (14, 14' ) .
4. Styresystem i henhold til krav 1 eller 2, idet omkoblingsmekanismen (18, 18') blir aktivert direkte fra den eksterne strømforsyningen (34, 34'), utenom styreenheten.
5. Styresystem i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet minste én av basemodulene (13) og styremodulene (12, 12') kan trekkes opp hver for seg.
6. Styresystem i henhold til krav 5, idet styremodulene (12, 12') er plassert sammen i et felles kanister som er opptrekkbar fra basemodulen (13).
7. Styresystem i henhold til krav 5, idet styremodulene (12, 12') er plassert i separate kanistre som kan trekkes opp hver for seg fra basemodulen (13).
8. Styresystem i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet det omfatter prosessorkapasitet for å utføre styrelogikk med instrukser for: i) strømtilførsel til de aktive magnetiske lagrene ved aktivering av én elektronisk styremodul, ii) generering av et "tillatt å starte"-signal for den roterende maskinen, iii) overvåking av driftstilstanden for den aktive styremodulen, iv) ved en detektert feil i den aktive styremodulen: generering av anmodning om nedstenging av maskinen, v) vent til den roterende maskinen stopper, og deretter: vi) deaktivering av den styremodulen som er aktiv for øyeblikket og aktivering av en annen styremodul, og vii) generering av et "tillatt å omstarte"-signal for den roterende maskinen, og eventuelt gjentakelse av trinnene iii) til vii).
9. Styresystem i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet de eksterne strømforsyningene (34, 34') for styremodulene blir styrt individuelt av overordnet styrelogikk (31) som forhindrer samtidig strømtilførsel til styremodulene.
10. Styresystem i henhold til krav 9, idet overordnet styrelogikk (31) inkluderer en maskindriftsstyring.
11. Fremgangsmåte for strømtilførsel til aktive magnetiske lagre ved hjelp av et styresystem som svarer til hvilket som helst krav 1-11, idet fremgangsmåten omfatter: - tilkobling av én styremodul til de aktive magnetiske lagrene ved å aktivere en omkoblingsmekanisme til nevnte styremodul, - generering og overføring til maskindriftsstyring et "tillatt å starte"-signal for start av en roterende maskin, - overvåking av driftstilstanden for den aktive styremodulen, - ved en detektert feil i den aktive styremodulen: generering av et signal til maskindriftsstyring med anmodning om nedstenging av den roterende maskinen, - vente på at maskinen stopper før deaktivering av styremodulen som er aktiv i øyeblikket, - tilkobling av en annen styremodul til de aktive magnetiske lagrene ved aktivering av strømomkoblingsmekanismen på nevnte andre styremodul, - generering og overføring til maskindriftsstyring et "tillatt å omstarte"-signal for omstart av den roterende maskinen, og - repetering av sekvensen fra overvåkningstrinnet ovenfor.
12. Fremgangsmåte i henhold til krav 11, idet den omfatter individuell strømtilførsel til styremodulene via separate eksterne strømforsyninger som blir styrt slik at samtidig aktivering av styremodulene unngås.
NO20141543A 2014-12-18 2014-12-18 Styresystem og fremgangsmåte for levering av strøm til aktive magnetiske lagre i en roterende maskin NO338254B1 (no)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20141543A NO338254B1 (no) 2014-12-18 2014-12-18 Styresystem og fremgangsmåte for levering av strøm til aktive magnetiske lagre i en roterende maskin
AU2015366600A AU2015366600B2 (en) 2014-12-18 2015-12-08 Control system and method for supply of power to active magnetic bearings in a rotating machine
GB1709356.8A GB2547176B (en) 2014-12-18 2015-12-08 Control system and method for supply of power to active magnetic bearings in a rotating machine
PCT/EP2015/079031 WO2016096545A1 (en) 2014-12-18 2015-12-08 Control system and method for supply of power to active magnetic bearings in a rotating machine
US15/536,256 US20170356264A1 (en) 2014-12-18 2015-12-08 Control system and method for supply of power to active magnetic bearings in a rotating machine
BR112017012322-3A BR112017012322B1 (pt) 2014-12-18 2015-12-08 Sistema de controle e método para alimentar energia a rolamentos magnéticos ativos

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20141543A NO338254B1 (no) 2014-12-18 2014-12-18 Styresystem og fremgangsmåte for levering av strøm til aktive magnetiske lagre i en roterende maskin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20141543A1 NO20141543A1 (no) 2016-06-20
NO338254B1 true NO338254B1 (no) 2016-08-08

Family

ID=54843826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20141543A NO338254B1 (no) 2014-12-18 2014-12-18 Styresystem og fremgangsmåte for levering av strøm til aktive magnetiske lagre i en roterende maskin

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20170356264A1 (no)
AU (1) AU2015366600B2 (no)
BR (1) BR112017012322B1 (no)
GB (1) GB2547176B (no)
NO (1) NO338254B1 (no)
WO (1) WO2016096545A1 (no)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2541192B (en) * 2015-08-10 2021-09-15 Ge Oil & Gas Uk Ltd Safety node
IT201700067928A1 (it) * 2017-06-19 2018-12-19 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Sistema di controllo per turbomacchina per aree pericolose
FI20205433A1 (en) * 2020-04-28 2021-10-29 Spindrive Oy Control system for controlling a magnetic suspension system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4392693A (en) * 1981-03-09 1983-07-12 Societe Europenne De Propulsion Redundant active electromagnetic bearing
US5355042A (en) * 1988-09-09 1994-10-11 University Of Virginia Patent Foundation Magnetic bearings for pumps, compressors and other rotating machinery
US5578880A (en) * 1994-07-18 1996-11-26 General Electric Company Fault tolerant active magnetic bearing electric system
US6278251B1 (en) * 1998-09-24 2001-08-21 Sulzer Electronics Ag Permanent magnetically excited electrical rotary drive
US20100327687A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-30 Victor Iannello Systems, Devices, and/or Methods for Managing Magnetic Bearings
NO20130749A1 (no) * 2013-05-29 2014-12-01 Aker Subsea As Roterende maskin med feiltolerant aktiv magnetisk opplagring

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0105856D0 (en) * 2001-03-09 2001-04-25 Alpha Thames Ltd Power connection to and/or control of wellhead trees
NO334786B1 (no) * 2011-09-02 2014-05-26 Subc Solutions As Undervannskontrollmoduler og fremgangsmåter relatert dertil

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4392693A (en) * 1981-03-09 1983-07-12 Societe Europenne De Propulsion Redundant active electromagnetic bearing
US5355042A (en) * 1988-09-09 1994-10-11 University Of Virginia Patent Foundation Magnetic bearings for pumps, compressors and other rotating machinery
US5578880A (en) * 1994-07-18 1996-11-26 General Electric Company Fault tolerant active magnetic bearing electric system
US6278251B1 (en) * 1998-09-24 2001-08-21 Sulzer Electronics Ag Permanent magnetically excited electrical rotary drive
US20100327687A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-30 Victor Iannello Systems, Devices, and/or Methods for Managing Magnetic Bearings
NO20130749A1 (no) * 2013-05-29 2014-12-01 Aker Subsea As Roterende maskin med feiltolerant aktiv magnetisk opplagring

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A FaultTolerant Multiprocessor Controller for Magnetic Bearings, August 1988, Steven W. Yates and Ronald D. Williams, University of Virginia, Dated: 01.01.0001 *
INTEGRATION OF MAGNETIC BEARINGS IN DESIGN OF ADVANCED GAS TURBINE ENGINES, 12 December 2002, A.F. Storace and D. Sood, Dated: 01.01.0001 *
Safety and Reliability Aspects For Active Magnetic Bearing Applications - A Survey, 9 August 2005, Gerhard Schweitzer, Dated: 01.01.0001 *
The Redundant Design and Reliability Analysis of Magnetic Bearings Used for Aeroengine, 18 June 2014, XiaoguangWang, Qian Liu, Yefa Hu, Xin Cheng, Haohui Chen, and Longfei Huang, Dated: 01.01.0001 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2015366600A1 (en) 2017-06-29
AU2015366600B2 (en) 2020-02-27
NO20141543A1 (no) 2016-06-20
GB201709356D0 (en) 2017-07-26
US20170356264A1 (en) 2017-12-14
GB2547176A (en) 2017-08-09
WO2016096545A1 (en) 2016-06-23
BR112017012322B1 (pt) 2022-11-08
GB2547176B (en) 2019-09-04
BR112017012322A2 (pt) 2018-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3021443B1 (en) System and method for distributing electrical power
AU2015256736B2 (en) Power supply assembly and associated method
NO338254B1 (no) Styresystem og fremgangsmåte for levering av strøm til aktive magnetiske lagre i en roterende maskin
EP3132462B1 (en) Subsea switchgear
US10164430B2 (en) Subsea power distribution device and system
US20090296433A1 (en) Circuit and topology for very high reliability power electronics system
US20190199125A1 (en) Automatic transfer switch maintenance bypass cabinet
US20170141548A1 (en) Subsea power distribution device and system
KR20220083813A (ko) 전력 공급 시스템
WO2014193238A1 (en) Fault tolerant power supply for active magnetic bearing
KR20200015421A (ko) 리던던트 전력 공급 네트워크, 및 온보드 네트워크로서 리던던트 전력 공급 네트워크를 갖는 선박
JP6607903B2 (ja) 電気モータを装備するボートを作動させるためのシステム
AU2017288317B2 (en) A subsea electric power distribution installation
CN102075068B (zh) 用于极高可靠性电力电子装置系统的电路和拓扑
EP3206277A1 (en) Vehicle dynamic position powering system and method
NO20141416A1 (no) Fremgangsmåte og system for regulering av fluid
KR101298627B1 (ko) 풍력 발전기의 요 제어 시스템 및 제어 방법
JP2017200422A (ja) 複数のインバータの制御装置およびこれを適用したインバータシステム
NO336017B1 (no) Redundans for undervanns elektrisk aktivatorstyring
CN214543785U (zh) 一种汽机顶轴油泵保护电路
KR102226460B1 (ko) Of 케이블의 유압경보시스템
EP2326007A1 (en) Circuit and topology for very high reliability power electronics system
KR20170068952A (ko) 해양구조물의 배전반 설계방법
NO334145B1 (no) Statisk undervannsinnretning