ROV居住地

艾伦·麦克唐纳(Alan MacDonald)和斯文·埃文德·托基尔森(Sven Eivind Torkildsen)14 十一月 2019
位于挪威斯塔万格附近的布莱恩(Bryne)IKM工厂的Merlin UCV。 (照片:IKM海底)
位于挪威斯塔万格附近的布莱恩(Bryne)IKM工厂的Merlin UCV。 (照片:IKM海底)

遥控车辆(ROV)已成为海上作业的标准动力,为从钻井到最新海底加工技术的水下作业提供重要支持。但是,他们现在正在经历转型。

从表面上看,遍及英国和挪威北海的4G电信网络已使从陆上进行远程控制成为现实。在海面之下,“海底GPS”和通信技术使导航更加容易,可以在更长的距离上实现更大程度的自主权,并使采集的数据无需电线即可通过水传输。这些功能使车辆无需配备辅助船,提供了更大的操作灵活性,并意味着飞行员可以留在岸上,从而提高了安全性和生活质量。作为永久性或半永久性海底部署的居民系统,车辆可以在陆上支持的情况下随时准备在海底24/7水下行动,从而降低成本并提高安全性和生产率。

远程居民之旅
位于挪威斯塔万格不远的布莱恩(Bryne)的IKM Subsea一直在将这些技术应用于船上,开发和推出水下居民车辆。 IKM于2007年开始开发驻地ROV,并于2010年推出了带有内部设计的系链管理系统(TMS)和发射与回收系统(LARS)的工作级ROV Merlin WR200。

WR200的大型开放式机架使其在强电流下也能很好地工作,并且易于维护。但是,因为它很大,所以它并不总是能够访问某些区域。因此,2014年,IKM Subsea开始研发电动Merlin超紧凑型车辆(UCV)ROV。梅林UCV于2015年推出,很快成为IKM Subsea居民ROV或R-ROV概念的基础,2018年初,首台配备了自己的海底笼(或车库)和TMS的梅林UCV投入使用挪威运营商Equinor在挪威海上的Snorre B工厂的海底。从那时起,它就以24/7的速度提供服务,可以在三个月的部署中从海上或海上进行试运行,在此之间进行维护。

IKM Subsea工程经理Ments ToreMøller说:“实现这一目标的一些挑战是技术上的,例如启用远程控制功能。”例如,这意味着将所有内容转移到以太网,从而减少了所需的电缆数量。 “这还意味着需要对机械零件(例如机械手)进行改造,以减少维护工作量。传统上,维护是每周一次。我们希望每三个月去一次,当系统在甲板上启动时。

“关键的要求还包括保持站位,以帮助完成某些任务,例如当您需要将ROV固定下来时,以及在路径跟随模式下(当ROV可以自行导航时),以及作为操作的备用模式(如果需要进行通信)。迷失了,尽管这种情况很少发生。”莫勒说。

IKM的Merlin UCV R-ROV在其海底车库中,已挂车并准备在海上动员。 (照片:IKM海底)

Sonardyne的混合导航仪SPRINT-Nav是Merlin UCV的车站保持和导航能力的关键。 IKM通过挪威水下技术提供商Innova来使用该仪器,Innova与英国的Sonardyne紧密合作,为挪威的客户提供支持。

SPRINT-Nav围绕高度坚固且精确的霍尼韦尔环形激光陀螺(RLG)惯性传感器构建,在惯性测量单元(IMU)中与Sonardyne Syrinx多普勒速度测井(DVL)紧密耦合,并集成了高性能压力传感器。将这些传感器的原始传感器数据以低水平紧密集成在一起,就可以实现更高水平的准确性和可靠性:ROV可以计算其位置更长,漂移更少。

SPRINT-Nav还可以快速初始化,无需在上班前或工作期间进行校准。这是因为它运行两种算法,因此惯性导航系统(INS)可以从IMU中的姿态,航向参考系统(AHRS)立即进行初始化。与其他类型的陀螺仪相比,RLG的确定性也使快速初始化成为可能。所有这些使它成为非常受欢迎的乐器。它的性能和紧凑的外形使其也非常适合于家用ROV,自动驾驶水下航行器(AUV)和混合动力车辆。

Sonardyne的SPRINT-Nav混合导航仪是UCV的核心硬件。 (照片:Sonardyne)

大笔节省
Møller说,拥有永久部署的海底ROV对于操作员来说是一个重大好处,因为无论天气情况如何,它始终都可以使用。 “从10月到3月,由于天气原因,可能会浪费很多工作日。拥有永久部署的车辆可以节省数百万克朗,”他说。 IKM Subsea可以在高达20米的有效波高下操作这些车辆;您无法从甲板附近的任何位置部署ROV。他补充说:“能够从海底发射每次也可节省半小时。” “然后SPRINT-Nav只需几分钟即可初始化。 ROV也可以从陆上控制室进行操作,因此可用性为24/7。”

IKM Subsea的Bryneiv Gangstad说,它还有其他好处,包括节省时间和在船用立管断开和重新连接期间延长天气窗口的操作,该公司负责管理Bryne的IKM Subsea岸上远程ROV控制中心。 “对于钻井作业,每次断开连接时(通常在一个季节中大约有五个断开连接),通过已经存在的连接,您可以节省135万克朗。要在停工后启动油井,如果您已经在水下有ROV,通常需要12个小时。”他说。 “如果您不这样做,则可能需要48个小时。这可能会使生产损失3800万克朗。”

建立业绩记录
IKM Subsea从其陆上控制中心在早期采用者Equinor的Snorre B和Visund设施运营ROV。在维松德(Visund),有Tiger观察级ROV和Worklin Merlin WR200 ROV。

在Snorre B,有一个带有标准“大礼帽” TMS的工作舱ROV,它通过Snorre B的月球池降低了,并且有3,000米的海底部署的带有SPRINT-Nav的Merlin UCV R-ROV。通过平台起重机将Merlin UCV降低到“ E-Cage”内四个预先创建的海底着陆位置之一。笼子通过懒散浮力系统上的系绳保持与平台的连接,以进行电力和通信。 R-ROV从笼子上部署在自己的TMS上,从而可以进行长达1000米的游览。三个月后,将ROV及其笼子收回到平台进行维护。

车库下降到海底,在那里一次放置R-ROV数月。 (照片:IKM海底)

Snorre B的两个ROV(以及Visund的ROV)都可以从平台上或通过光纤链路从陆上进行操作。陆上控制中心目前有两个站点,一个站点用于维松德(Visund),一个站点用于Snorre B,尽管它们可以互换,并且两个站点都可以同时在一个领域工作。两名飞行员在24/7陆上控制室工作。在海上,每个设施上也有两名飞行员–通常在没有陆上支持的情况下,会有三名飞行员。

在Snorre B,SPRINT-Nav证明了自己是非常值得的投资。对于Merlin UCV R-ROV,IKM Subsea拥有自己的导航系统,该系统从SPRINT-Nav接收导航坐标字符串。它与海底基础设施地图一起使用。 Møller说,在以前的系统中,使用SPRINT-Nav定位不准确或不可靠,飞行员有信心知道ROV在哪里-ROV知道在哪里。他说,其站位保持功能也很好,这要归功于SPRINT-Nav,因为它的漂移不大。

“为了拥有这样的遥控器,我们需要保持电台位置,”莫勒说。 “如果我们失去通信,我们应该能够将其置于车站保持模式,因此它将一直站在那里,直到当地飞行员可以接管为止。尽管这种情况并不经常发生,但将来当我们使用更多自动功能时,ROV会自行运行,我们将需要此功能。”

他继续说:“其他INS没用。” “飞行员与其他系统一起工作,他们知道,他们知道,这种方法效果更好。他们看到车站保持更好。当我们想用操纵器做某事时,它也很有帮助。目前,我们仅使用左机械手臂(Atlas)进行简单的工作,而使用Schilling Rig Master臂进行精细的工作。在站点保持模式下,我们具有更大的灵活性。”

目前,Merlin UCV R-ROV所做的大部分工作都与钻井和油井相关,或打开生产阀门,这意味着大部分工作都在Snorre B工厂的占地面积之内。检查工作确实可以看到ROV可以走到300米左右,以检查海底立管通过吸力锚固定在海底的位置。为了导航到这些位置,飞行员目前沿着海底跟随立管。但是,在能见度不佳的情况下,对导航系统有信心能将您带到想要的位置至关重要。

ROV世界的这种转变才刚刚开始。还有更多可以做的事情。有些人正在寻求移除系绳,因为今天的调查工作受到固定点系绳长度的限制。 Møller指出:“您可以卸下系绳,但随后会受到电池尺寸的限制。” “因此,我们可能需要不同的车辆来做不同的事情。”这可能更像是用于调查的AUV,由SPRINT-Nav支持的导航以及常驻ROV(需要更强大的重型车辆)。 “有很多不同的方法可以做到这一点,”莫勒补充道。

在执行任务期间,UCV在返回之前从海底车库移出其工作地点。 (照片:IKM海底)

例如,通过使车辆能够使用感应耦合器在海底更换零件,可以使车辆更加灵活。没有系绳,系统可能会在一个节点之间移动(可以充电)。应答器,例如Sonardyne的Compatts位于海底网箱上,这意味着ROV可以在防撞系统的支持下自动返回网箱的待机位置。 Sonardyne的BlueComm自由空间光学调制解调器还可以通过水进行实时视频传输,从而可以对不受束缚的车辆进行实时远程控制。

另一个选择是带有电池组的笼子,该笼子可以从船上部署到需要的地方,并留在那里进行工作,并通过浮标和4G蜂窝网络从陆上进行通讯和控制。 Møller说:“一艘船可能载有四到五个ROV系统,这只是一种输送机制。”在这里,站的维护就显得尤为重要,因为在这种情况下,没有海上飞行员作为后备人员。

IKM Subsea正在考虑的其他领域包括海底世界的数字孪生。 Møller说,这将创建理想的导航解决方案。 SPRINT-Nav将在3D声纳旁边提供位置,从而可以重现海底环境。此外,如果通信或声纳丢失,SPRINT-Nav可以继续计算ROV的位置。数字孪生还可以使仿真过程和培训变得更容易,更现实,并减少实际系统上的时间。

下一步包括更多自动化。但是,这部分是人类的挑战。 ROV飞行员习惯于自己执行这些任务。他们习惯于能够看到并感觉到他们在水中的位置,并且宁愿依靠机器。但是,莫勒说,变化正在发生,随着任务的自动化,包括使用机器视觉技术,将会带来更多变化。您可以向车辆发送消息并说:“去西#2站,检查该气门的状况。”

回到Bryne,IKM Subsea还在那里进行测试并维护其ROV和R-ROV,目前正在为AKOFS Offshore建造两台新的UCV。这些将是部署在船舶上的系统,均装有SPRINT-Navs。其他的远程控制站也正在建造和安装中。

IKM Subsea还在为其R-ROV电动车开发电动操纵器,以及其他使这些系统更高效的方法,从而可以延长电池寿命。这包括电动TMS,备用螺旋桨和电池以及电源管理系统。

随着人们对海底部署系统的兴趣增加,更多此类系统将出现在市场中,并且将在导航和通信技术的支持下发展。


作者
艾伦·麦克唐纳(Alan MacDonald)是Sonardyne的销售经理。 Sven Eivind Torkildsen是Innova的销售经理。

Categories: 技术, 设备