Tiefsee-Aktuatoren: Konzipiert für ein Vierteljahrhundert Meeresgrund

Das Beste aus Elektromechanik und Hydraulik vereint in einer kompakten Einheit für den Tiefsee-Einsatz: Gemeinsam mit Ausrüstern und Anwendern hat Bosch Rexroth ein neues Konzept für Tiefsee-Aktuatoren (Subsea Valve Actuators – SVA) entwickelt, das SIL3-Sicherheit mit bis zu 75 Prozent weniger Energieverbrauch vereint.

Bislang eingesetzte hydraulische Unterwasser-Aktuatoren benötigen große, zentrale Hydraulikaggregate über Wasser. Diese versorgen die Aktuatoren über teilweise kilometerlange Leitungen mit dem Fluid. Das ist aufwendig und kostenintensiv. Rein elektromechanische Lösungen haben sicherheitstechnische Nachteile, weil sie keine mechanischen Eingriffsmöglichkeiten für die Verstellung von außen bieten. Reibungsbedingt tritt mechanischer Verschleiß an der Kraftübertragung auf, was ein Erreichen der geforderten 25-jährigen Betriebsdauer ohne Wartung erschwert.

Auf der Schiffbaumesse zu sehen

Mit den neu entwickelten SVA stellt Rexroth auf der Schiffbaumesse SMM (4. bis 7. September 2018 in Hamburg) eine energieeffiziente und sichere Alternative zu den bislang eingesetzten Aktuatoren bei der Offshore Öl- und Gas-Förderung vor. SVA sind autarke Baugruppen mit einem eigenen Fluidkreislauf und einem drehzahlvariablen Pumpenantrieb. Das Zentralaggregat und die kilometerlangen Leitungen für das Fluid entfallen.

Die SVA benötigen lediglich eine Spannungsversorgung und eine Datenleitung. Eine Verdrängersteuerung regelt den Förderstrom nahezu verlustfrei aus der Drehzahl heraus. Das vereinfacht die Konstruktion und steigert die Energieeffizienz deutlich: Im Vergleich zu den rein elektromechanischen Aktuatoren verbrauchen SVA in der Spitze bis zu 75 Prozent weniger Strom.

Der integrierte Zylinder öffnet und schließt Bohrventile auf dem Meeresboden. Ein Sicherheitsventil mit mechanischer Feder sorgt dafür, dass der Zylinder auch bei Stromausfall ohne externe Energiezufuhr das Bohrventil sicher schließt. Außerdem kann der Zylinder auch von außen, durch einen Unterwasserroboter, über eine Spindel betätigt werden. Alle Bauteile des Antriebsstrangs sind doppelt redundant verbaut. So bietet die Lösung mehrfache Sicherheit. 

Condition Monitoring

Die eingebaute Sensorik erfasst im Rahmen eines Condition Monitoring kontinuierlich die Betriebszustände innerhalb des Aktuators und meldet sie an die übergeordnete Leitsteuerung. Dort können Trends ausgewertet, Abweichungen vom Normalzustand frühzeitig erkannt und behoben werden.

Für die Entwicklung der SVA griffen die Tiefsee-Spezialisten von Bosch Rexroth auf das Prinzip der autarken servohydraulischen Aktuatoren für Industrieanwendungen zurück. Diese kommen bereits in verschiedenen industriellen Anwendungen zum Einsatz. Bei dem Projekt arbeitete Bosch Rexroth von Beginn an eng mit führenden Ausrüstern von Offshore-Förderanlagen sowie Anwendern zusammen.

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