ROV в резиденции

Алан Макдональд и Свен Эйвинд Торкильдсен14 ноября 2019
Мерлин UCV на заводе IKM в Брине, недалеко от Ставангера, Норвегия. (Фото: IKM Subsea)
Мерлин UCV на заводе IKM в Брине, недалеко от Ставангера, Норвегия. (Фото: IKM Subsea)

Транспортные средства с дистанционным управлением (ROV) стали стандартными рабочими лошадками для морской промышленности, обеспечивая жизненно важную поддержку подводных операций, от бурения до обслуживания новейших технологий подводной обработки. Но сейчас они трансформируются.

Надводные телекоммуникационные сети 4G, которые простираются по всему Британскому и Норвежскому Северному морям, сделали дистанционное управление с суши реальностью. Подводные «подводные GPS» и коммуникационные технологии облегчают навигацию, обеспечивают большую степень автономии на большие расстояния и позволяют передавать собранные данные по воде без проводов. Эти возможности освобождают транспортные средства от необходимости сопровождаться вспомогательным судном, обеспечивают большую эксплуатационную гибкость и означают, что их пилоты могут оставаться на суше, повышая безопасность и качество жизни. В качестве резидентных систем, развернутых постоянно или полупостоянно под водой, транспортные средства могут быть готовы к работе, подводные, круглосуточно, при поддержке с берега, что снижает затраты и повышает безопасность и производительность.

Дистанционное путешествие
Компания IKM Subsea, базирующаяся в Брине, недалеко от Ставангера, Норвегия, использует эти технологии на борту, разрабатывает и внедряет подводные автомобили-резиденты. Путь IKM к резидентному ROV начался в 2007 году, и в 2010 году компания запустила ROV рабочего класса - Merlin WR200 с собственной системой управления привязью (TMS) и системами запуска и восстановления (LARS).

Большая открытая рама WR200 означает, что он хорошо работает при сильных токах и облегчает доступ для обслуживания. Но, поскольку он большой, он не всегда может получить доступ к некоторым областям. Так, в 2014 году IKM Subsea начала работы над электрическим ультракомпактным транспортным средством (UCV) Merlin ROV. Запущенный в 2015 году, Merlin UCV вскоре стал основой резидентского ROV RK RK или концепции R-ROV, а в начале 2018 года первый ULV Merlin, в комплекте с собственной подводной клетью (или гаражом) и TMS, был установлен на морское дно на норвежском предприятии Equinor's Snorre B, на шельфе Норвегии. С тех пор он доступен 24 часа в сутки, пилотируется с берега или с берега, в течение трехмесячных развертываний, между которыми он проходит техническое обслуживание.

«Некоторые задачи для достижения этой цели носят технический характер, например, включение функции удаленного управления», - говорит Ментс Торе Мёллер, технический директор IKM Subsea. Это означало, например, перевести все на Ethernet, уменьшить количество необходимых кабелей. «Это также означало адаптацию механических частей, таких как манипуляторы, чтобы они меньше требовали технического обслуживания. Традиционно обслуживание проводится еженедельно. Мы хотели выходить каждые три месяца, когда система будет выведена на палубу.

«Ключевым требованием также было поддержание станции, чтобы помочь с определенными задачами, когда вам нужно, чтобы ROV был стационарным, а также режим следования по маршруту, когда ROV может перемещаться самостоятельно, а также в качестве резервного режима работы, если связь проиграл, хотя это случается не часто », - говорит Мёллер.

Merlin UCV R-ROV из IKM в своем подводном гараже, трейлер и готов к мобилизации на шельфе. (Фото: IKM Subsea)

Ключом к хранению и навигации станции Merlin UCV является SPRINT-Nav, гибридный навигационный прибор Sonardyne. IKM получил доступ к инструменту через норвежского поставщика подводных технологий Innova, который тесно сотрудничает с британской компанией Sonardyne для поддержки своих клиентов в Норвегии.

SPRINT-Nav построен на основе высокопрочных и точных инерциальных датчиков кольцевого лазерного гироскопа (RLG) Honeywell, в инерциальном измерительном блоке (IMU), тесно связанных с доплеровской регистрацией скорости Sonardyne Syrinx (DVL), и встроенным высокопроизводительным датчиком давления , Тесная интеграция необработанных данных датчиков с этих датчиков на низком уровне означает более высокий уровень точности и надежности: ROV могут рассчитывать свое положение дольше с меньшим смещением.

SPRINT-Nav также быстро инициализируется без необходимости калибровочных маневров перед началом работы или во время работы. Это связано с тем, что он запускает два алгоритма, так что инерциальная навигационная система (INS) может мгновенно инициализироваться с позиции, системы координат курса (AHRS) в IMU. Быстрая инициализация также возможна благодаря очень детерминированным характеристикам RLG по сравнению с другими типами гироскопов. Все это делает его очень популярным инструментом. Его производительность и компактный форм-фактор также делают его идеальным для резидентных ROV, автономных подводных аппаратов (AUV) и гибридных транспортных средств.

Основной частью аппаратного обеспечения UCV является гибридный навигационный прибор SPRINT-Nav от Sonardyne. (Фото: Сонардайн)

Большие сбережения
По словам Мёллера, наличие постоянно развернутого подводного ROV является важным преимуществом для операторов, так как оно всегда доступно, доступно независимо от погодных условий. «С октября по март многие рабочие дни могут быть потрачены впустую из-за ожидания погоды. Наличие постоянно развернутого транспортного средства может спасти многие миллионы крон », - говорит он. IKM Subsea может эксплуатировать эти транспортные средства на значительной высоте волны до 20 метров; Вы не могли развернуть ROV из колоды где-нибудь рядом с этим. «Возможность запуска из подводного мира также каждый раз экономит полчаса», - добавляет он. «SPRINT-Nav затем инициализируется за считанные минуты. ROV также может управляться из диспетчерской на суше, поэтому есть возможность круглосуточной работы ».

Существуют и другие преимущества, в том числе экономия времени и расширенные погодные операции во время отключений и переподключений морских райзеров, говорит Роллайв Гангстад из IKM Subsea, управляющий наземным удаленным центром управления ROV IKM Subsea в Брайне. «Для буровых работ, каждый раз, когда вы отключаетесь - и обычно в сезон бывает около пяти отключений - вы экономите 1,35 миллиона крон, будучи там уже. Чтобы запустить скважины после остановки, обычно это 12 часов, если у вас уже есть ROV в воде », - говорит он. «Если нет, это может занять 48 часов. Это может составить 38 миллионов крон в потерянном производстве ».

Создание послужного списка
Из своего берегового центра управления IKM Subsea управляет ROV на ранних установках Equinor Snorre B и Visund. В Visund есть класс наблюдения за тигром и рабочий класс Merlin WR200 ROV.

В Snorre B есть ROV рабочего класса со стандартной TMS «top hat», которая опускается через лунный пул Snorre B, и развернутый на морском дне 3000-метровый R-ROV Merlin UCV с SPRINT-Nav. UCV Merlin опускается с помощью крана на платформу в одну из четырех предварительно созданных посадочных позиций на морском дне в «электронной клетке». Клетка остается подключенной к платформе для питания и связи через трос в системе плавучей волны ленивых. Находясь в клетке, R-ROV развертывает свою собственную TMS, что позволяет проводить экскурсии на расстояние до 1000 метров. Через три месяца ROV возвращается на платформу вместе с клеткой для технического обслуживания.

Гараж спускается к морскому дну, где в течение нескольких месяцев находится R-ROV. (Фото: IKM Subsea)

Оба ROV в Snorre B (а также ROV в Visund) могут эксплуатироваться с платформы или с берега по оптоволоконному каналу. Береговый центр управления в настоящее время имеет две станции, одну для Visund и одну для Snorre B, хотя они могут быть взаимозаменяемыми, и обе могут работать на одном поле одновременно. Два пилота работают из береговой диспетчерской 24/7. В оффшорной зоне на каждом объекте также есть два пилота - там, где обычно, без поддержки на берегу, их будет три.

В Snorre B SPRINT-Nav зарекомендовал себя как очень выгодное вложение. Для R-ROV Merlin UCV IKM Subsea имеет собственную навигационную систему, которая принимает строку координат навигации из SPRINT-Nav. Это используется вместе с картой подводной инфраструктуры. Если в предыдущих системах позиционирование не было точным или надежным, то в SPRINT-Nav Мёллер говорит, что пилоты уверены, что они знают, где находится ROV, а ROV знает, где он находится. Его обслуживание станций также работает очень хорошо, и это благодаря SPRINT-Nav, говорит он, потому что он не очень дрейфует.

«Чтобы иметь такой пульт дистанционного управления, нам нужно держать станцию», - говорит Меллер. «Если мы потеряем связь, мы сможем перевести ее в режим удержания станции, поэтому она просто стоит там, пока местный пилот не сможет вступить во владение. Хотя это случается не очень часто, когда в будущем мы будем использовать больше автоматических или автоматических функций, когда ROV идет сам по себе, нам понадобятся эти функции ».

«Другие INS просто не работали», продолжает он. «Пилоты работают с другими системами, и они понимают, что это работает лучше. Они видят, что хранение на станции лучше. Это также полезно, когда мы хотим что-то сделать с манипулятором. На данный момент мы просто используем левую руку-манипулятор (Atlas) для простой работы и руку Schilling Rig Master для хорошей работы. В режиме удержания станции у нас больше гибкости ».

Большая часть работ, выполняемых Merlin UCV R-ROV, в настоящее время относится к бурению и скважинам, или открытию клапанов для добычи, что означает, что большая часть работ находится в зоне обслуживания Snorre B. Инспекционные работы действительно показывают, что ROV выходит на расстояние около 300 метров, чтобы осмотреть, где морские стояки закреплены на морском дне с помощью всасывающих анкеров. Чтобы добраться до них, пилоты в настоящее время следуют за стояком вдоль морского дна. Но при плохой видимости крайне важно иметь уверенность в том, что навигационная система поможет вам достичь желаемого.

Эта трансформация в мире ROV только начинается. Это еще не все. Некоторые хотят удалить привязь, потому что работа по обследованию сегодня ограничена длиной привязи от фиксированной точки. «Вы можете снять привязь, но тогда вы ограничены размером батареи», - подчеркивает Меллер. «Таким образом, нам могут понадобиться разные транспортные средства, чтобы делать разные вещи». Это может быть что-то вроде AUV для съемки, поддерживаемой SPRINT-Nav для навигации, и резидентных ROV, где требуются тяжелые транспортные средства с большими возможностями. «Есть много разных способов сделать это», - добавляет Мёллер.

Во время миссий UCV перед возвращением выезжает из своего подводного гаража на свою рабочую площадку. (Фото: IKM Subsea)

Транспортные средства могут быть более гибкими, позволяя им менять детали под водой, например, с помощью индуктивных соединителей. Без привязи система могла бы перемещаться от узла к узлу (где она могла бы перезарядиться). Транспондеры, например. Compatts Sonardyne, на подводной клетке будет означать, что возвращение ROV в его положение ожидания в клетке может быть автоматизировано, при поддержке систем предотвращения столкновений. Оптический модем Sonardyne BlueComm для свободного пространства также позволяет передавать видео в реальном времени через воду, что позволяет осуществлять дистанционное дистанционное управление для транспортных средств без привязки.

Другим вариантом является клетка с батарейными блоками, которые могут быть развернуты с лодки туда, где она необходима и оставлена там для выполнения своей работы, с возможностью связи и управления с берега через наземный буй и сотовую сеть 4G. «Судно может перевозить от четырех до пяти систем ROV, это будет просто механизм доставки», - говорит Мёллер. Здесь, сохранение станции еще более важно, так как в этом сценарии нет резервного пилота в море.

Другие области, на которые смотрит IKM Subsea, включают цифрового близнеца подводного мира. Это создало бы идеальное навигационное решение, говорит Мёллер. SPRINT-Nav обеспечит положение рядом с 3D-гидролокатором, который может воссоздать подводную среду. Кроме того, если связь или гидролокатор пропадают, SPRINT-Nav может продолжить вычисление местоположения ROV. Цифровой близнец также сделает моделирование процедур и обучения более простым и реалистичным, а также сократит время в реальной системе.

Следующие шаги включают больше автоматизации. Тем не менее, это отчасти человеческая проблема. Пилоты ROV привыкли выполнять эти задачи сами. Они привыкли видеть и чувствовать, где должны находиться в воде, и предпочитают полагаться на машину. Но изменения происходят, говорит Мёллер, и еще больше придет, когда задачи могут быть автоматизированы, в том числе с использованием технологий машинного зрения, например. Вы можете просто отправить сообщение на автомобиль и сказать: «Идите на западную станцию № 2 и проверьте ситуацию на этом клапане».

Вернувшись в Брайн, где IKM Subsea также строит тесты и поддерживает свои ROV и R-ROV, для AKOFS Offshore строятся два новых UCV. Это будут развернутые на судне системы, обе оснащены SPRINT-Navs. Дополнительные станции дистанционного управления также строятся и оборудуются.

IKM Subsea также работает над электрическим манипулятором для своего электрического R-ROV, а также над другими способами повышения эффективности этих систем, чтобы продлить срок службы батареи. Это включает в себя электрический TMS, альтернативные пропеллеры и батареи, а также системы управления питанием.

С ростом интереса к системам, развернутым на морском дне, на рынке появится больше таких систем, и они будут развиваться, опираясь на технологии навигации и связи.


Авторы
Алан Макдональд является менеджером по продажам в Sonardyne. Свен Эйвинд Торкильдсен - менеджер по продажам в Innova.

Categories: оборудование, технологии