NO342693B1

NO342693B1 - Diagnose av undervannskontrollsystemer

Info

Publication number: NO342693B1
Application number: NO20111039A
Authority: NO
Inventors: Baha Tulu Tanju; Hailing An; Ashish Karamchan-Dani
Original assignee: Chevron Usa Inc
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2018-07-09
Also published as: CN102265042B; US20100161250A1; BRPI0923474A2; CN102265042A; GB2478245A; US7895001B2; AU2009330301A1; GB201110213D0; NO20111039A1; AU2009330301B2; WO2010075095A1; GB2478245B

Abstract

Nøyaktige og pålitelige fremgangsmåter for å analysere driftsparametere til undervannskontrollsystemer og spesielt fremgangsmåter for å diagnostisere/forutsi deteksjon av lekkasje og/eller tilstoppelse i et hydraulisk kontrollsystemet ved å bruke registrerte trykksignaler og evaluere styrken på feltutstyrets responskommunikasjon (signalamplitude) fra f.eks. undervannskontrollsystemer. Sviktprognoser gir muligheten til å gjøre seg klar til intervensjon for å minimere følgene av svikten før svikten oppstår, f.eks. ved å bestille utstyr, verktøy og/eller planlegge et intervensjonsfartøy. På lignende måte kortes intervensjonstiden drastisk inn når en svikt diagnostiseres.

Description

Diagnose av undervannskontrollsystemer

BAKGRUNN

Intervensjon eller overhaling av undervannsutstyr i forbindelse med svikt kan være svært dyrt og ta lang tid. Dersom problemene kan diagnostiseres og/eller forutsies før systemet svikter, kan man spare store operative prosjektutgifter ved å planlegge intervensjon før systemet svikter.

Et hydraulisk kontrollsystem på undervannsutstyr er en nøkkelkomponent der integriteten har stor innvirkning på det undersjøiske produksjonssystemets funksjon. Man bør hindre at hydrauliske kontrollsystemer svikter eller reparere dem snarest mulig på måter som sikrer normal drift av det undersjøiske produksjonssystemet. Noen av de vanlige sviktmodi i forbindelse med det hydrauliske kontrollsystemet innbefatter blant annet lekkasje i et tilførsels-/funksjonsrør eller en styrt kontrollventil (DCV), tilstoppelse av undervannsfilter, gassutslipp fra en forhåndsfylt akkumulator og endringer i fjærkraften og tetningsfriksjonen til en aktuator.

I dokumentet JP 2004069647 A beskrives en gasslekkasjedeteksjonsmetode for en akkumulatorenhet.

En alminnelig fremgangsmåte for å forutsi hydraulisk undervannssvikt bruker en operatør som går visuelt gjennom ventilsignaturene og forteller om problemene på systemet. Effektiviteten ved en slik manuell diagnose er stort sett avhengig av hvor erfaren operatøren er, og til og med en operatør med ferdigheter kan ikke alltid detektere små endringer i ventilsignaturene som skjer over tid eller avgjøre om slike endringer er forårsaket av sviktende komponenter eller endringer i de vanlige

bruksforholdene som boretrykk og tilhørende fjærkraft.

Det finnes et behov for et hydraulisk diagnoseverktøy. Et slikt verktøy skal

være utformet for å detektere og diagnostisere sviktmodi i hydrauliske

kontrollsystemer under vannet før svikt for å redusere intervensjonskostnader og gi

uavbrutt produksjonstid. Det finnes også et behov for en fremgangsmåte for å

overvåke kommunikasjonssystemet i undervannssystemet før svikt for å redusere

intervensjonskostnadene og kostnader ved avbrutt produksjonstid.

SAMMENDRAG

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å overvåke tilstanden til et hydraulisk kontrollsystem som angitt i krav 1, og en fremgangsmåte for å opprettholde ytelsen av det hydrauliske kontrollsystemet som angitt i krav 9.

I fremgangsmåten som her offentliggjøres for å bestemme ytelsen til et hydraulisk kontrollsystem, registreres og sammenlignes deretter ventilsignaturer, som omfatter trykkavlesninger som registreres under åpning/stenging av aktuatoren fra trykksensorene i systemet, med simulerte ventilsignaturer for å bestemme systemparametere. Endringer i systemparameterne (som ble oppdaget ved bruk av simulering) over tid gir en indikasjon på systemets tilstand. Dette kan brukes for å bestemme hvilke korrigerende tiltak som skal utføres.

I tillegg finnes en fremgangsmåte for å bestemme problemer i et hydraulisk

kontrollsystem ved å bruke ventilsignaturen på delen av tilførelses- og funksjonslinjen

som brukes ved tilleggspåfylling. Økt trykkforskjell mellom ventilsignaturene til

tilførselslinjen og funksjonslinjen med økt trykk indikerer en lekkasje, mens parallelle

ventilsignaturer indikerer en sensorforskyvning.

I tillegg finnes en fremgangsmåte for å bestemme om det finnes en lekkasje og/eller tilstoppelse i et hydraulisk kontrollsystem. Ventilsignaturer registreres fra trykksensorer som finnes på tilførsels- og funksjonslinjene i systemet, under testing av systemets integrering. Den innledende strømningsmotstanden, Cv0, beregnes ved å bruke resultatene fra de registrerte ventilsignaturene under testing av systemets integrering og aktuatorvolum, Vact. Ventilsignaturene fra trykksensorene under bruk av systemet, registreres. Verdien av

beregnes under bruk av systemet der dp er trykkforskjellen mellom trykksensorene over tid når systemet brukes, og T er tiden som aktuatoren (ventilen) er åpen. Dersom den beregnede integreringsverdien er større enn Vact, indikerer det en lekkasje og/eller tilstoppelse i det hydrauliske kontrollsystemet.

I tillegg finnes en fremgangsmåte for å overvåke et kommunikasjonssystem i et undervannssystem som omfatter å måle den maksimale amplituden til analoge signaler som overføres fra kontrollmodulen under vannet til modemet over vannet og sammenligner den maksimale amplituden til de analoge signalene som overføres fra kontrollmodulen under vannet til modemet over vannet, over tid. Det å måle den maksimale amplituden til analoge signaler som overføres fra kontrollmodulen under vannet til modemet over vannet, kan bestå i å lese av digitale signaler som overføres fra en hovedkontrollstasjon til modemet over vannet og identifisere kontrollmodulen under vannet som mottar analoge signaler fra modemet over vannet basert på de digitale signalene som overføres fra hovedkontrollstasjonen til modemet over vannet. I tillegg en fremgangsmåte for å vedlikeholde et kommunikasjonssystem på et undervannskontrollsystem som omfatter overvåking av et kommunikasjonssystem på et undervannskontrollsystem som skissert ovenfor og gjøre klart for vedlikehold dersom en sammenligning av den maksimale amplituden til de analoge signalene som overføres fra kontrollmodulen under vannet til modemet over vannet indikerer en reduksjon i den maksimale amplituden til de analoge signalene som overføres fra modulen under vannet til modemet over vannet, over tid.

Fremgangsmåtene som beskrives i dette dokumentet, gir nøyaktige og pålitelige fremgangsmåter for å analyse ytelsen til hydrauliske kontrollsystemer og forutsi og hindre svikt i de hydrauliske kontrollsystemene. Spesielt gir fremgangsmåtene som beskrives i dette dokumentet, nøyaktige og pålitelige analytiske fremgangsmåter for å detektere lekkasje og/eller tilstoppelse i strømningslinjene i det hydrauliske systemet ved å bruke registrerte trykksignaler fra f.eks. undervannssystemer. Lekkasje (f.eks. DCV-er, aktuatorer og/eller linje) og tilstoppelse (f.eks. av filtre) er to av hovedproblemene i forbindelse med strømningslinjene på et hydraulisk kontrollsystem. Analyser samt prognoser og/eller tidlig deteksjon av lekkasje og/eller tilstoppelse gir muligheten til å gjennomføre korrigerende tiltak før sviktene oppstår.

KORT BESKRIVELSE AV FIGURENE

Figur 1 viser en generell utforming av et hydraulisk kontrollsystem i et undervannsprosjekt.

Figur 2 viser typiske ventilsignaturer til et system som ikke lekker, når aktuatoren er åpen, og akkumulatoren fylles på nytt.

Figur 3 er en skjematisk illustrasjon av den undersjøiske kontrollmodulen (SCM) på et hydraulisk kontrollsystem og koplingen til en aktuator.

Figur 4 er en skjematisk illustrasjon av SCM-delen av et hydraulisk kontrollsystem og koplingen til en aktuator der lekkasje er et problem.

Figur 5 er en forstørret visning av ventilsignaturer i det akkumulatoren fylles på nytt i et hydraulisk kontrollsystem som lekker.

Figur 6 viser et typisk kommunikasjonssystem i et undersjøisk produksjonskontrollsystem.

DETALJERT BESKRIVELSE

Introduksjon til kontrollsystemet

Figur 1 er en skjematisk illustrasjon av et generisk hydraulisk kontrollsystem. Den hydrauliske væsken pumpes fra et hydraulisk kraftaggregat (HPU) over vannet inn i en forsyningslinje som avsluttes ved en avsluttende «umbilical»-del (UTA). Ved prosjekter med lang «tieback» bør kontrollvæsken modelleres som sammentrykkbar strømning i «umbilical»-linjen. En serie med tre-ventiler åpnes gjennom DCV-ene og styres av en SCM gjennom en undersjøisk fordelingsenhet (SDU). En undervannsakkumulator gir en lokal trykkilde som hjelp for å åpne ventiler raskere og for å absorbere støt og uregelmessige strømninger. Forhåndsfylt gass som lekker, kan føre til at akkumulatoren ikke fungerer og kan derfor virke inn på opptreden til hele det hydrauliske kontrollsystemet. Undervannsfilter(e) hjelper å holder den hydrauliske væske ren. Skitten væsken kan forårsake skade på strømningspassasjene og føre til funksjonssvikt i f.eks. solenoidventilene. Aktuatorer som brukes for å åpne ventiler, er et annet mulig punkt som kan svikte i forbindelse med redusert fjærkraft og endret tetningsfriksjon.

Minst én trykktransduser (dvs. en trykktransduser på funksjonsslinjen) montert SCM-nedstrøms fra DCV registrerer endringer i trykksignalet når ventilen åpnes og stenges. De samlede registrerte endringene i trykksignalene kalles ventilsignatur. Ventilens åpningssignatur innbefatter vanligvis to prosesser: (1) åpning av aktuatoren og (2) påfylling av akkumulatoren som vist i figur 2. I noen tilfeller plasseres to trykksensorer i SCM (eller POD), dvs. en tilførselstrykksensor og en trykksensor på funksjonslinjen. Plassering av tilførselstrykksensoren kan være forskjellig på SCM-er som produseres av forskjellige leverandører. Tilførselstrykksensoren kan f.eks. være oppstrøms fra filteret som vist i figur 1. De to sensorene registrerer trykksignaler samtidig når ventilen er åpen (kun sensoren på funksjonslinjen registrerer ventilsignaturen når ventilen stenges), og de registrerte dataene lagres i en hovedkontrollstasjon (MCS) og kan aksesseres fra over vannet etter behov.

Svikt i det hydrauliske kontrollsystemet er vanligvis forbundet med at trykket nedstrøms fra DCV-en faller under DCV-drop-out trykket som kalles DCV-«dropout»-trykk. Når dette skjer, deaktiveres DCV-en og ventilerer kontrollvæsken ut i miljøet og på den måten opprettholdes sikkerheten i hele kontrollsystemet. De fleste sviktmodi som vurderes, har muligheten til å forårsake at trykket faller under DCV-drop-out trykket.

Generisk diagnosemetode

Ventilsignaturen under åpning/stenging er en komplisert funksjon av konfigurasjonen til komponentene på den hydrauliske strømningslinjen og den hydrauliske kontrollvæskens egenskaper. Konfigurasjonen til komponentene i den hydrauliske strømningslinjen har slike variabler som forhold ved trykkilden over vannet, lengden på «umbilical»-linjen, den innvendige diameteren, tykkelsen, størrelsen på akkumulatoren og forhåndsfylling, strømningsbegrensninger og aktuatorstørrelse og relaterte krefter. Kontrollvæskeegenskapene innbefatter blant annet tetthet, viskositet og kompresjonsmodul.

Ved prosjekter der de fleste systemparameterne er kjent innenfor forholdsvis små usikkerheter, kan programvaren, dvs. simuleringsalgoritmen, brukes for å generere en ventilsignatur under åpning/stenging som stemmer overens med ventilsignaturen som ble innfanget (dvs. registrert) i feltet med slike variable parametere som aktuatorens fjærkraft, forhåndsfylling av akkumulatoren, SCM-strømingsmotstandventil (Cv) osv. Ved å spore endringer i systemparameterne ved å sammenligne en serie med ventilsignaturer under åpning/stenging over tid, kan en trend vises over tid når det gjelder endringene i systemparameteren, og systemfeil eller problemer kan forutsies. En reduksjon i fjærkraften kan f.eks. være en indikasjon på et problem med aktuatoren, en reduksjon i det forhåndsfylte trykket indikerer at det lekker forhåndsfylt gass fra akkumulatoren, og en reduksjon i SCM-strømingsmotstandverdien (Cv) indikerer at undervannsfilteret er tilstoppet. Etter at problemer er fastslått, kan tilhørende tiltak utføres før systemet svikter.

Dermed har man en fremgangsmåte for å overvåke tilstanden til det hydrauliske kontrollsystemet som består i å innfange en oversikt og parametere av det hydrauliske kontrollsystemet. Det hydrauliske kontrollsystemets parametere kan blant annet innbefatte data om linjen, den hydrauliske væskens egenskaper, tilførselstrykk, akkumulator, aktuator og strømingsbegresinger om påføres av forskjellig utstyr i systemet. En ventilsignatur innfanges under en systemintegreringstest (som simulerer null boretrykk og null havdybde). En simulert ventilsignatur genereres for å samstemme ventilsignaturen som ble innfanget med systemintegreringstesten, ved å bruke en simuleringsalgoritme og justerte det hydrauliske kontrollsystemets parametere. Det hydrauliske kontrollsystemets parametere som brukes for å generere den simulerte ventilsignaturen og som stemmer overens ved ventilsignaturen som ble innfanget med systemintegreringstesten, registreres. En ventilsignatur fra åpning/stenging av en undervannsventil (f.eks. den første åpning/stenging av undervannsventilen) innfanges. En simulert undervannsventilsignatur genereres for å samstemme undervannsventilsignaturen som ble innfanget i forbindelse med åpning/stenging av undervannsventilen, ved å bruke en simuleringsalgoritme og justerte det hydrauliske kontrollsystemets parametere. Det hydrauliske kontrollsystemets parametere som brukes for å generere den simulerte undervannsventilsignaturen som stemmer overens ved ventilsignaturen og som ble innfanget i forbindelse med åpning/stenging av ventilen, registreres. De tre forrige trinnene gjentas (f.eks. alle påfølgende ganger som ventil åpnes/stenges). Endringer i det hydrauliske kontrollsystemets parametere spores over tid.

Problemer eller spørsmål i forbindelse med det hydrauliske kontrollsystemet kan detekteres og/eller forutsies basert på parameterendringer i det hydrauliske kontrollsystemet over tid. I den generiske diagnosemetoden er endringer i systemparameterne i forhold til begynnertilstanden nøkkelen til diagnosen. De absolutte verdiene til de simulerte parameterne er av underordnet viktighet. Sviktprognoser gir muligheten til å gjøre seg klar til intervensjon for å minimere følgene av svikten før svikten oppstår, f.eks. ved å bestille utstyr, verktøy og/eller planlegge et intervensjonsfartøy. På lignende måte kortes intervensjonstiden drastisk inn når en svikt diagnostiseres.

Fremgangsmåte for å detektere lekkasje og tilstoppelse

Det finnes en skjematisk illustrasjon av SCM-delene av systemet og koplingen til en aktuator i figur 3. I figur 3 tilsvarer P1 tilførselstrykktransduseren i figur 1. P2 tilsvarer trykktransduseren på funksjonslinjen i figur 1. Cv representerer den samlede strømningsmotstanden som påføres av systemet og som finnes mellom de to trykksensorene. Cv reduseres i løpet av systemets levetid på grunn av tilstoppelser i utstyret som f.eks. et filter. Den innledende strømningsmotstanden er Cv0ved igangsetting av prosjektet. Med tiden kan det oppstå lekkasje som vist i figur 4. Lekkasjen, som vises med piler, kan skje fra DCV eller annet utstyr mellom trykksensorene, linjen (illustrert i figur 4 mellom P2 og aktuatoren) og/eller aktuatoren.

Ventilsignaturene gir også informasjon som kan brukes for å detektere lekkasjer i det hydrauliske kontrollsystemet under vannet. Under påfylling av akkumulatoren, skal trykkforskjellen mellom P2 og P2 være null, dvs. når aktuatoren er helt åpen, skjer det ikke noe trykkfall. Derimot indikeres en lekkasje i systemet av en økning i trykkforskjellen mellom P1 og P2 under påfylling av akkumulatoren fordi systemet fylles med høyere trykk. En lekkasje blir verre under høyt trykk. Figur 5 som er en forstørret visning av ventilsignaturene under påfylling av akkumulatoren i et hydraulisk kontrollsystem som lekker, illustrerer en slik økning i trykkforskjellen i det systemet fylles til høyere trykk.

Dersom trykkforskjellen mellom P1 og P2 ikke er null under påfylling av akkumulatoren og ikke øker når systemet fylles til høyere trykk, men er en konstant ikke-null verdi (dvs. trykksensorenes ventilsignaturer er parallelle under påfylling av akkumulatoren), indikerer slike ventilsignaturer en sensorforskyvning. Slik det brukes i dette dokumentet refererer «sensorforskyvning» til en forstyrrelse i utgangssignalet fra sensoren som kan skje gradvis eller i inkrementer over tid, dersom sensoren utsettes for kontaminasjon, nedbrytning og/eller temperaturendring.

Mer presist, lekkasjemengden kan kvantifiseres. Når et prosjekt igangsettes ved bruk av massekonservering, er mengden kontrollvæske som strømmer gjennom strømningslinjen når aktuatoren er åpen, lik aktuatorvolumet. Denne innledende strømningsmotstanden Cv0kan beregnes ved å bruke ventilsignaturer og aktuatorvolumet (Vact) med ligningen (1), der dp er trykkforskjellen (P1(t)-P2(t)) over tid, og T er tiden som aktuatoren (ventilen) er åpen.

V

Cv 0 = act

T

� 0 dp dt

(1)

Enhetene til aktuatorvolumet, trykket og tid er henholdsvis gallons, pund per kvadrattomme (psi) og minutter. Integrering av nevneren kan beregnes ved å bruke registrerte ventilsignaturer.

Etter en tid kan det utvikles en lekkasje i systemet. Hvis man antar at det ikke finnes noen tilstoppelser i systemet, kan lekkasjevolumet som er større enn null, beregnes ved å bruke ligningen (2).

Integreringsleddet beregnes ved å bruke de registrerte trykkventilsignaturene og Cv0fra ligningen (1).

Ligningen (3) kan derimot brukes for å beregne lekkasjevolumet når systemet brukes, der Cv er strømningsmotstanden med tilstoppelse, og Cv < Cv0(dvs. redusert strømning pga. tilstoppelse).

Cv kan imidlertid ikke måles eller beregnes slik som Cv0, fordi det er mulig at systemet lekker. Derfor kan Cv i ligningen (3) erstattes med Cv0, som beregnet i ligningen (1), for å bestemme om det finnes en lekkasje og/eller tilstoppelse i det hydrauliske kontrollsystemet. Men siden Cv < Cv0, indikerer en verdi for

som er større enn Vact, lekkasje og/eller tilstoppelse i det hydrauliske kontrollsystemet.

Med henvisning igjen til ligningen (2) og spesielt til den beregnede Vleak-verdien, etter at der er blitt fastslått at det finnes en lekkasje på systemet og lekkasjevolumet er kvantifisert når ventilen åpnes, kan det fastslåes om systemet er tilstoppet. Når verdien for

er større enn (Vact+ Vleak), er dette en indikasjon på at det det finnes en tilstoppelse i det hydrauliske kontrollsystemet i tillegg til en lekkasje.

Både lekkasjeleddet (dvs. Vleak) og tilstoppelsesleddet (dvs. Cv) finnes i den styrende ligningen (3). For å kun fastslå om det finnes en lekkasje i systemet (dvs. utelukke spørsmålet om mulig tilstoppelse) kan trykksensorene plasseres slik at det ikke finnes et filter (dvs. den vanligste grunnen til tilstoppelse) mellom trykksensorene, slik at strømningsmotstanden mellom de to trykksensorene blir værende konstant, Cv0, som fastslått akkurat når prosjektet igangsettes eller under systemintegreringstesting (med en systemintegreringstest). Lekkasjevolumet når aktuatoren er åpen kan bestemmes ved bruk av ligningen (2), og den gjennomsnittlige lekkasjemengden kan beregnes ved å dele lekkasjevolumet med tiden som aktuatoren er åpen. Som nevnt tidligere kan lekkasjemengden øke når systemet trykksettes med høyere trykk.

Trykksensorenes nøyaktighet er en viktig faktor når ligningene ovenfor brukes for å bestemme lekkasje i systemet. Lekkasjevolumets feilmargin skal beregnes basert på trykksensorenes nøyaktighet. F.eks. dersom man antar en kjent trykksensoruvisshet på 0,1 %, konstant Cv0, P1max= P2max= 5000 psi og dpmin= 100 psi (dvs. typisk minimal trykkforskjell), beregnes lekkasjevolumets, Vleak, feilmargin til omtrent 5 %.

I én utforming opprettholdes ytelsen til det hydrauliske kontrollsystemet ved å bestemme om det finnes en lekkasje i det hydrauliske kontrollsystemet og utføre vedlikehold på det hydrauliske kontrollsystemet dersom lekkasjevolumet overstiger en forhåndsbestemt mengde. Den forhåndsbestemte mengden kan være avhengig av lekkasjevolumets feilmargin.

Den minimale gjennomsnittlig påviselig lekkasjemengden kan beregnes ved å bruke ligningen (4) der u er den ubestemte delen av integreringsleddet.

F.eks. dersom den ubestemte delen av integreringsleddet (u) er 5 % som anmerket ovenfor, aktuatorvolumet (Vact) er 1 gallon, åpningstiden (T) på aktuatoren (ventilen) er 120 sekunder, blir den gjennomsnittlige minimal lekkasjemengden som kan påvises, 0,0263 gallons per minutt (1,6 ml/sek).

I korthet finnes en fremgangsmåte for å fastslå om det finnes en lekkasje og/eller tilstoppelse i det hydrauliske kontrollsystemet som omfatter å registrere ventilsignaturer fra trykksensorer i systemet ved systemintegreringstesting. Den innledende strømningsmotstanden, Cv0, beregnes ved å bruke resultatene fra de registrerte ventilsignaturene under testing av systemets integrering og aktuatorvolum, Vact. Ventilsignaturene fra trykksensorene under bruk av systemet, registreres. Verdien av

beregnes under bruk av systemet der dp er trykkforskjellen mellom trykksensorene over tid når systemet brukes, og T er tiden som aktuatoren (ventilen) er åpen. En beregnet verdi av

som er større enn Vact, indikerer lekkasje og/eller tilstoppelse i det hydrauliske kontrollsystemet.

Fremgangsmåtene som beskrives i dette dokumentet, kan brukes i forbindelse med datalagring og/eller et datalesbart medium. «Innfange» og «registrere» slik de brukes i dette dokumentet, kan referere til registrering på datalagring og/eller datalesbart medium. I tillegg, som anmerket ovenfor, kan simuleringsalgoritmeprogramvaren brukes av en datamaskin som inneholder datalagringen og/eller det datalesbare medium.

Introduksjon av kommunikasjonssystemet

Figur 6 viser et typisk kommunikasjonssystem i et undersjøisk produksjonskontrollsystem. MCS er «mesteren» som setter i gang og styrer overføring av kommunikasjonen. MCS genererer kommandoer, sender kommandoer til SCM-er og mottar statussignaler tilbake til SCM-ene. SCM-ene er «slavene» som mottar kommandoer, utfører kommandoene og genererer statussignaler for MCS. Modemer brukes for å modulere/demodulere signalene som overføres mellom MCS og SCM-ene. Det finnes undervanns modemer i forbindelse med SCM-ene og et modem over vannet i forbindelse med MCS. Modemer gir et svært utvidet kommunikasjonsfelt ved å modulere og demodulere signaler og overføre signaler i analog form.

Hver SCM har en unik adresse. SCM utfører ikke kommandoer fra MCS med mindre kommandoene inneholder SMCs unike adresse. Etter at SCM ufører kommandoen, genererer SCM en digital respons som gjøres om til et analogt signal av undervannsmodemet og sendes tilbake til MCS. Modemet over vannet mottar det analoge signalet og gjør det analoge signalet til et digitalt signal igjen ved å bruke MCS.

Diagnosemetode ved kommunikasjon

Blant de vanligste problemene som utvikler seg i kommunikasjonssystemet, er endringer i AC-motstanden (dvs. i en hvilken som helst frekvensrelatert komponent) i kabelen som overføre kommunikasjoner. Mulig kilder for slike problemer kan blant annet være svikt i kabelisolasjonen på «umbilical» eller jumpere, leder (kopper)-vandring i «umbilical», korrosjon på koplingsstifter eller skjøtepunkter, og inntrengning av sjøvann i koplinger og elektroniske hus (f.eks. SCM elektronisk hus).

Signalstyrken kan måles som den maksimale amplituden til analogsignalene som mottas av modemet over vannet og varierer basert på AC-motstanden i kabelen som overfører kommunikasjon. Dersom AC-motstanden i kabelen øker, blir signalstyrken som mottas ved modemet over vannet, svakere. Analog signaltap (nedbrytning) kan måles i desibeler på følgende måte.

der, som vist i figur 6, Vouter det analoge signalets amplitude i det det sendes fra modemet under vannet, og Viner det analoge signalets amplitude som mottas av modemet over vannet. I et fiberoptisk kommunikasjonssystem kan Vinog Voutregistreres som laserlysintensitet. I ligningen (5) kan Vinog Voutregistreres som toppverdien (maks. amplitude) til de analoge spenningssignalene eller laserlysintensiteten. Fordi utgangssignalet fra modemet under vannet er konstant og kjent, kan inngangssignalet som måles på modemet over vannet, brukes for å overvåke signaltapene fra SCM-responsene.

Kommunikasjonstilstandsmonitoren (CHM) som kan plasseres over vannet, kan lese av det digitale signalet som sendes av MCS for å identifisere hvilken SCM som MCS kommuniserer med. Deretter (f.eks. etter et par sekunder) leser CHM av det analoge responssignalet som sendes tilbake fra SCM og måler den analoge responsens maksimale amplitude. Informasjonen som lese/måles av CHM sendes tilbake til MCS og kan aksesseres fra MCS etter behov. Responssignalenes maksimale amplituder kan sammenlignes over tid og gi en indikasjon på mulige endringer i kommunikasjonskabelenes AC-motstand. I et multi-SCM-system kan informasjon fra de forskjellige «slave»-SCM-er (dvs. lest/målt av CHM) også være til hjelp for å identifisere hvor mulige problemkilder befinner seg.

Selv om forskjellige utforminger er blitt beskrevet, vil det være forstått at variasjoner og modifikasjoner kan brukes som vil være opplagt for personer med ferdigheter i faget. Slike variasjoner og modifikasjoner regnes som innenfor rekkevidden og omfanget av kravene som er lagt ved dette dokumentet.

Claims

PATENTKRAV 1. En fremgangsmåte for å overvåke tilstanden til et hydraulisk kontrollsystem karakterisert ved å omfatte: a) innfange et layout og parametere fra det hydrauliske kontrollsystemet, b) innfange en ventilsignatur under en systemintegreringstest, c) generere en simulert ventilsignatur for å samstemme ventilsignaturen som innfanges med systemintegreringstesten, ved å bruke en simuleringsalgoritme og justerte det hydrauliske kontrollsystemets parametere; d) registrere det hydrauliske kontrollsystemets parametere brukt for å generere den simulerte ventilsignaturen som stemmer overens med ventilsignaturen som ble innfanget under systemintegreringstesten, e) innfange en ventilsignatur når undervannsventilen åpnes/stenges, f) generere en simulert undervannsventilsignatur for å samstemme undervannsventilsignaturen innfanget for åpningen/stengingen av undervannsventilen, ved å bruke simuleringsalgoritmen og justerte det hydrauliske kontrollsystemets parametere. g) registrere det hydrauliske kontrollsystemets parametere brukt for å generere den simulerte undervannsventilsignaturen som stemmer overens med ventilsignaturen som innfanges for åpning/stenging av ventilen, h) gjenta trinnene e), f) og g), og i) spore endringer i det hydrauliske kontrollsystemets parametere over tid.
2. Fremgangsmåten ifølge krav 1 som i tillegg omfatter å detektere problemer med det hydrauliske kontrollsystemet basert på parameterendringer i det hydrauliske kontrollsystemet over tid.
3. Fremgangsmåten ifølge krav 1 der det hydrauliske kontrollsystemets parametere innbefatter data om linjen, det hydrauliske fluidets egenskaper, tilførelstrykk, akkumulator, aktuator og strømningsbegrensinger som påføres av forskjellig utstyr i systemet.
4. Fremgangsmåten ifølge krav 1 der det hydrauliske kontrollsystemets parametere velges fra en gruppe som består av linjelengde, linjens innvendige diameter, linjeveggtykkelsen, linjeveggens ruhet, kildepumpetrykk, akkumulatorvolum, akkumulatorforladning, aktuatorvolum, fjærkraft, strømningsmotstand som påføres av utstyr, hydrauliske fluidegenskaper og drop-out trykket på retningsstyringsventilen.
5. Fremgangsmåten ifølge krav 1 der systemet omfatter en undervanns retningsstyringsventil, og der ventilsignaturen omfatter trykkavlesninger som registreres under åpning og stenging av aktuatoren.
6. Fremgangsmåte for å overvåke tilstanden til et hydraulisk kontrollsystem som omfatter å: a) overvåke tilstanden til systemet er ifølge fremgangsmåten i krav 1, og b) utføre forebyggende vedlikehold på systemet basert på analysert systemytelse.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor trinnene b) og e) omfatter å registrere ventilsignaturer omfatter trykkavlesningsregistrering under akkumulatorpåfylling fra trykksensorene; og videre omfattende å sammenligne ventilsignaturene, hvor; en økt trykkforskjell i ventilsignaturene med økt trykt indikerer en lekkasje, og parallelle ventilsignaturer indikerer sensorforskyvning.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor trinn b) omfatter å registrere ventilsignaturer fra trykksensorene i systemet under systemintegreringstesting, og videre omfattende å: beregne den innledende strømningsmotstanden, Cv0,ved å bruke de registrerte ventilsignaturene under testing av systemets integrering og aktuatorvolum, Vact, registrere ventilsignaturene fra trykksensorene under operasjon av systemet, og beregne verdien av

under operasjon av systemet der dp er trykkforskjellen mellom trykksensorene over tid når systemet er i drift, og T er tiden som aktuatoren er åpen, der en beregnet verdi av

som er større enn Vact, indikerer lekkasje og/eller tilstoppelse i det hydrauliske kontrollsystemet.
9. Fremgangsmåte for å opprettholde ytelsen av det hydrauliske kontrollsystemet omfattende å a) bestemme ytelsen av systemet ifølge framgangsmåten i krav 7; og b) utføre vedlikehold av systemet en sammenligning av ventilsignaturene indikerer en lekkasje eller sensoravvik.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvor å beregne Cv0omfatter å bruke formelen
11. En fremgangsmåte for å overvåke tilstanden til et hydraulisk kontrollsystem som omfatter å: bestemme om en lekkasje og /eller tilstopping eksisterer i et hydraulisk kontrollsystem i følge fremgangsmåten i krav ; og utføre vedlikehold på systemet hvis beregning av en verdi for

indikerer lekkasje og/eller tilstopping i det hydrauliakse kontrollsystemet.
12. Fremgangsmåte ifølge krav 8, hvor det ikke er et filter lokalisert mellom trykksensorene.
13. Fremgangsmåte ifølge krav 8 videre omfattende å beregne et lekkasjevolum i systemet ved å bruke ligningen:
14. Fremgangsmåte ifølge krav 8 videre omfattende å beregne en feilmargin for lekkasjevolumet basert på trykksensorenes nøyaktighet.
15. Fremgangsmåte ifølge krav 8 der den beregnede verdien av

som er større enn Vactpluss lekkasjevolumet i systemet, indikerer tilstoppelse i det hydrauliske kontrollsystemet.
16. Fremgangsmåte for å overvåke tilstanden til et hydraulisk kontrollsystem som omfatter å: bestemme om det finnes en lekkasje i et hydraulisk kontrollsystem ifølge fremgangsmåten i krav 14, og utføre vedlikehold på systemet dersom lekkasjevolumet overstiger den forhåndsbestemte mengden.