Funktionsweise von Kupplungen auf Meeresbohrplattformen: Das technische Prinzip
Drehmomentübertragung
Das kontinuierliche Drehmoment wird durch ineinandergreifende mechanische Elemente – Zahnradzähne, Federn oder flexible Scheiben – übertragen, die so konstruiert sind, dass sie die Nennlast plus dynamische Überlastungen ohne Schlupf oder Bruch bewältigen können.
Fehlausrichtungskompensation
Schwimmende Plattformen führen zu kontinuierlichen Winkel- und Parallelabweichungen. Flexible Kupplungselemente gleichen diese Abweichungen aus, ohne Korrekturkräfte auf Wellenlager oder Dichtungen zu übertragen.
Vibrations- und Stoßisolierung
Torsionsstöße durch Druckspitzen der Schlammpumpe, Zündimpulse des Motors und Stick-Slip-Ereignisse des Bohrers werden innerhalb des Kupplungselements gedämpft, wodurch Getriebe und angetriebene Geräte vor Ermüdungsschäden geschützt werden.
Kernmaterialien für die Herstellung von Schiffskupplungen
Die Materialauswahl für Kupplungen im Offshore-Bohrbetrieb ist genauso anspruchsvoll wie jede andere technische Entscheidung an der Bohrinsel. Die Kombination aus hohen dynamischen Belastungen, Salzwasseratmosphäre, potenzieller Kohlenwasserstoffkontamination und breiten Betriebstemperaturbereichen – von den kalten Wintern der Nordsee, die den Betreibern vor der schottischen Küste vertraut sind, bis hin zu den tropischen Bedingungen in den von britischen Betreibern geleiteten Tiefseeprogrammen vor Westafrika – erfordert Materialien, die weit über die üblichen Industriequalitäten hinausgehen.
Legierter Stahl (42CrMo4 / 4140)
Das vorherrschende Material für Naben und Hülsen. Hohe Zugfestigkeit (bis zu 1000 MPa), ausgezeichnete Dauerfestigkeit und gute Bearbeitbarkeit ermöglichen präzise Zahnprofile. Verwendung findet es in Zahnradnaben, Flanschen und Zwischenwellen von Schlammpumpenantrieben mit hohem Drehmoment.
Edelstahl 316L
Es wird in Außenhülsen, Flanschen und Schutzbauteilen eingesetzt, wo Salzsprühnebel unvermeidbar ist. Der Molybdängehalt bietet eine entscheidende Chloridkorrosionsbeständigkeit, die Standard-304 in den Spritzwasserzonen der Nordsee und auf wellenbelasteten Decksbereichen nicht erreichen kann.
Phosphorbronze und Nylon
Zwischenbuchsen in Zahnkupplungen werden häufig aus Phosphorbronze oder verstärkten Nylonverbundwerkstoffen gefertigt. Diese Werkstoffe schmieren unter Grenzbedingungen selbst, reduzieren die Metall-auf-Metall-Kontaktspannung und verlängern die Wartungsintervalle zwischen den Schmierfettwechseln.
Federstahl (65Mn / SUP9A)
Schlangenfederkupplungselemente werden aus hochwertigem Federstahl mit einer kontrollierten Härte zwischen 42 und 50 HRC nach der Wärmebehandlung gefertigt. Das Material bietet eine hervorragende Dauerfestigkeit, die unerlässlich ist, da das Kupplungselement während der Betriebsdauer der Anlage millionenfach gebogen werden muss, ohne zu reißen oder sich dauerhaft zu verformen.
Sphäroguss (GGG-40 / GGG-50)
Wird für Kupplungsdeckel, Schmierhülsen und unkritische Gehäuse verwendet. Die Morphologie von Kugelgraphit bietet eine deutlich höhere Schlagfestigkeit als Grauguss, während Kosten und Bearbeitbarkeit für die komplexen Gussformen, die typischerweise bei Kupplungsdeckeln erforderlich sind, weiterhin günstig bleiben.
Technische Kernvorteile von Industriekupplungen für Offshore-Bohrungen
Hohe Drehmomentdichte bei kompakter Bauform
Die Abmessungen von Maschinenräumen sind bei Offshore-Bohranlagen stark eingeschränkt. Kupplungskonstruktionen, die für Bohranwendungen optimiert sind, liefern Nenndrehmomente von über 50.000 Nm innerhalb eines radialen Bereichs, der zu den in kompakten Bohranlagen üblichen, eng gekoppelten Wellenanordnungen passt. Dies wird durch einsatzgehärtete Zahnprofile mit einem Eingriffsverhältnis von über 1,4 erreicht. Dadurch wird die Last gleichmäßig auf mehrere Zähne verteilt und nicht auf einen einzelnen Kontaktpunkt konzentriert.
Überlegene Toleranz gegenüber Ausrichtungsfehlern
Im Gegensatz zu starren Flanschkupplungen, die eine Wellenausrichtung im Mikrometerbereich erfordern, ermöglichen flexible Industriekupplungen für den Offshore-Einsatz gleichzeitig Winkelabweichungen von bis zu 1,5°, Parallelversatz von bis zu 2 mm und axiales Spiel von ±5 mm. Dies ist keine bloße Marketingaussage – diese Werte führen direkt zu weniger Nacharbeiten bei routinemäßigen Wartungsstillständen, weniger Lagerausfällen durch Fehlausrichtungsbelastungen und der Fähigkeit, Plattformbewegungen ohne Notabschaltung zu tolerieren.
Torsionsdämpfung zum Schutz des Antriebsstrangs
Das Kupplungselement dient als Torsionsfilter zwischen der dynamischen Anregung dieselelektrischer Antriebsmaschinen – mit Zündfrequenzen und Oberschwingungen über einen weiten Drehzahlbereich – und den empfindlichen Getrieben, Pumpenkurbelwellen und Planetengetrieben der nachgeschalteten Komponenten. Schlangenfeder- und Elastomerkupplungen weisen Torsionssteifigkeitswerte auf, die bereits in der Konstruktionsphase so eingestellt werden können, dass Resonanzfrequenzen außerhalb des Betriebsdrehzahlbereichs liegen. Diese Eigenschaft hat zahlreiche ermüdungsbedingte Getriebeausfälle auf Bohrinseln in der zentralen Nordsee verhindert.
Wartungsfreundliches Design
Auf Offshore-Anlagen, wo das Wetterfenster für einen Kranhub oft nur wenige Stunden beträgt, reduzieren Kupplungskonstruktionen, die den Austausch von Elementen ohne Beeinträchtigung der angeschlossenen Maschinen ermöglichen – insbesondere Halbschalenkupplungen und axial geteilte Zahnkupplungen – die Wartungszeit erheblich. Einige auf Nordsee-Bohrinseln eingesetzte Konfigurationen erlauben die Inspektion und den Austausch des flexiblen Elements durch ein Zweierteam in weniger als 90 Minuten. Dies ist eine deutliche Verbesserung gegenüber Konstruktionen, die den Ausbau der Welle oder der Lager erfordern.
Korrosions- und Meeresumgebungsbeständigkeit
Kupplungskomponenten für den Offshore-Einsatz werden einer mehrstufigen Oberflächenbehandlung unterzogen: Zinkphosphatierung, gefolgt von Epoxidgrundierung und Decklack für Kohlenstoffstahlkomponenten, Passivierung für Edelstahlelemente und Anodisierung für alle nichttragenden Aluminiumteile. Die fettgeschmierten Innenteile der Zahnkupplungen profitieren von speziellen Marinefetten mit Hochdruckzusätzen und Wasserbeständigkeit, die auch bei Feuchtigkeitseintritt, der in spritzwassernahen Anlagenräumen unvermeidlich ist, einen Schutzfilm gewährleisten.
Ausgewogen für Hochgeschwindigkeitsbetrieb
Antriebswellen von Oberantriebsmotoren, Kreiselpumpenantriebe und drehzahlvariable Antriebssysteme auf Halbtauchplattformen erreichen Drehzahlen von über 1500 U/min. Bei diesen Drehzahlen erzeugen selbst geringe Restunwuchten in der Kupplung Vibrationskräfte, die Lager, Dichtungen und Getriebegehäuse innerhalb weniger Wochen beschädigen. Kupplungen für den Einsatz in der Meeresbohrtechnik werden werkseitig nach ISO 1940 G2.5 oder besser dynamisch ausgewuchtet. Die Auswuchtqualität wird vor der Auslieferung auf Präzisionsauswuchtmaschinen geprüft.
Technische und Leistungsparameter – Industriekupplungen für Meeresbohranlagen
Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Leistungsparameter für Kupplungstypen zusammen, die üblicherweise in Bohranlagen auf Offshore-Plattformen im Vereinigten Königreich eingesetzt werden. Die Werte stellen typische Bereiche für Zahnrad-, Spiralfeder- und Universalgelenkkupplungen dar, die in Schlammpumpen, Zugmaschinen, Top Drives und Hilfsmaschinenantrieben verwendet werden.
| Parameter | Zahnradkupplung | Schlangenfederkupplung | SWC Universalkupplung |
|---|---|---|---|
| Nenndrehmoment (Nm) | 500 – 300.000 | 100 – 50.000 | 1.000 – 2.500.000 |
| Maximales Drehmomentmultiplikator | × 2,0 – 3,0 | × 2,5 – 4,0 | × 2,0 – 3,5 |
| Höchstgeschwindigkeit (U/min) | bis zu 5.000 | bis zu 3.500 | bis zu 2.000 |
| Winkelabweichung (°) | bis zu 1,5° | bis zu 1,0° | bis zu 15° – 45° |
| Parallelversatzkapazität (mm) | 0,1 – 2,0 | 0,5 – 3,0 | vorbehaltlich der Gestaltung |
| Axialer Spielraum (mm) | ±2 – ±8 | ±3 – ±10 | ±5 – ±50 |
| Nabenmaterial | 42CrMo4 / 20CrMnTi | 42CrMo4 / Gussstahl | 35CrMo / 42CrMo4 |
| Flexibles Elementmaterial | Zahn aus einsatzgehärtetem Stahl / Nylon-Einlage | 65Mn Federstahl | Nadellager / Kreuzzapfen |
| Betriebstemperatur (°C) | -30 bis +120 | -40 bis +100 | -40 bis +150 |
| Ausgewogene Note | ISO 1940 G2.5 | ISO 1940 G6.3 | ISO 1940 G6.3 |
| Schmierung | mit Fett gefüllt (Marinequalität) | Fettgefüllte Abdeckung | Nadellagerfett |
Anwendungsszenario: Kupplungen auf Bohrplattformen im Meer
Bohrinseln auf See stellen eine der mechanisch anspruchsvollsten Umgebungen dar, denen Kupplungen jemals ausgesetzt sein werden. Nachfolgend sind die kritischen Teilsysteme aufgeführt, bei denen Kupplungen eine entscheidende Rolle für die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit spielen.
Auf jeder Drehbohranlage bilden die Schlammpumpen das Kreislaufsystem: Sie fördern die beschwerte Bohrflüssigkeit durch das Bohrgestänge, transportieren das Bohrklein zur Oberfläche, halten den Bohrlochdruck konstant und kühlen den Bohrmeißel. Dreikolben-Schlammpumpen, die auf Bohranlagen im britischen Festlandsockel (UKCS) eingesetzt werden, verbrauchen typischerweise zwischen 750 kW und 1.500 kW und werden über Kupplungen mit Getrieben von Dieselmotoren oder großen Wechselstrommotoren angetrieben. Das Drehmoment an der Kupplung ist alles andere als gleichmäßig. Jeder Kolbenhub erzeugt einen Druckimpuls, der als Torsionsimpuls über die Kurbelwelle zurückwirkt und sich dem Grunddrehmoment des Antriebs überlagert. Innerhalb eines 24-Stunden-Betriebstages kann die Kupplung eines Schlammpumpenantriebs mehrere Millionen solcher Impulsereignisse erfahren, wobei das Verhältnis von Spitzendrehmoment zu mittlerem Drehmoment jeweils über 2,0 liegt. Zahnkupplungen mit einsatzgehärteten Zahnflanken und ausreichendem Schmierstoffvolumen in der Zwischenhülse erweisen sich in diesem Einsatzbereich als durchweg zuverlässig, vorausgesetzt, die Zahngeometrie wurde für die jeweilige Betriebsdrehzahl optimiert und die Fettspezifikation entspricht dem Betriebstemperaturbereich, der typisch für geschlossene Maschinenräume auf Nordseeanlagen ist.Anwendungsszenario 2 – Seilwinden-Hebesysteme
Die Seilwinde ist der primäre Hebemechanismus einer Bohranlage und dient zum Heben und Senken des Bohrgestänges – das bei Tiefseebohrungen mehrere hundert Tonnen wiegen kann – durch den Bohrturm. Moderne AC-Top-Drive-Bohranlagen verwenden große Frequenzumrichter, die über robuste Kupplungsbaugruppen mit der Seilwindenwelle verbunden sind. Die Kupplung muss in dieser Anwendung das volle Nennauslösemoment beim Lösen eines festsitzenden Bohrgestänges aufnehmen können, welches kurzzeitig das Vier- bis Fünffache des Dauerdrehmoments des Antriebssystems erreichen kann. Schlangenfederkupplungen erweisen sich hier als besonders geeignet: Das metallische Federelement gewährleistet einen sicheren Eingriff ohne Schlupf, während die progressive Federkennlinie die Energie der Stoßbelastung absorbiert, anstatt sie als starren mechanischen Impuls weiterzuleiten. Bei Seilwinden auf unter britischer Flagge fahrenden Schiffen, die den Offshore Installations (Safety Case) Regulations unterliegen, werden die Drehmomentwerte der Kupplungen sowohl anhand der normalen Betriebslasten als auch der im Sicherheitsnachweis definierten maximalen Notfalllasten überprüft, um sicherzustellen, dass die Kupplung niemals das schwächste Glied in der Hebekette darstellt.
Der Top Drive ist das rotierende Herzstück einer modernen Bohranlage. Er übernimmt die Funktion des Drehtisches und des Kelly-Gelenks, indem er das Bohrgestänge direkt von einer Fahreinheit am Bohrturmkopf aus dreht. Top Drives, die auf Halbtauchern und Hubbohrinseln in der Nordsee eingesetzt werden, erzeugen typischerweise Drehmomente zwischen 40.000 Nm und 100.000 Nm, die über ein internes Planetengetriebe und anschließend über eine Kupplung auf die Bohrgestängeverbindung übertragen werden. Die Kupplungen im Antriebsteil des Top Drives müssen die durch Bohrmeißel-Bounce und Wirbelphänomene verursachten kontinuierlichen Schwingbewegungen aufnehmen – Situationen, in denen sich die Bohrlochsohlenanordnung unter hoher Belastung des Bohrmeißels unregelmäßig verhält. Universalgelenkkupplungen, einschließlich der SWC-Serie, sind integraler Bestandteil der mechanischen Konstruktion der Dreh- und Spülrohrbaugruppen des Top Drives. Sie ermöglichen es dem rotierenden Bohrgestänge, geringfügigen Abweichungen in der Ausrichtung der Bohrturmstruktur zu folgen und gleichzeitig die volle Kraftübertragung aufrechtzuerhalten. Ingenieure von in Aberdeen ansässigen Bohranlagenmanagement-Unternehmen, die Top-Drive-Kupplungskomponenten spezifizieren, fordern routinemäßig neben Maßzeichnungen auch Berichte über dynamische Analysen an. Dies spiegelt die Reife des Sektors beim Verständnis des Kupplungsverhaltens jenseits statischer Traglastangaben wider.Anwendungsszenario 4 – Dieselgenerator und Hauptstromaggregatantriebe
Bohrplattformen auf See sind im Prinzip autarke Kraftwerke, die ihren gesamten Strom aus dieselbetriebenen Generatoren erzeugen, die typischerweise in redundanten Einheiten von vier bis sechs Einheiten angeordnet sind. Jeder Dieselgenerator ist auf eine Kupplung zwischen Motorschwungrad und Generatorwelle angewiesen, um die Leistung über eine Betriebsdauer von Zehntausenden von Stunden kontinuierlich zu übertragen. Die Spezifikation dieser Kupplung muss die Torsionsresonanz berücksichtigen – ein Phänomen, bei dem die Oberschwingungen der Zündfrequenz des Motors bei bestimmten Drehzahlen Resonanzschwingungen im Antriebsstrang anregen, die, wenn sie nicht ordnungsgemäß behandelt werden, zu katastrophalem Materialermüdungsbruch von Wellen und Kupplungen führen können. Britische Bohrinselbetreiber, die von Stützpunkten in Great Yarmouth aus operieren, das als Logistikzentrum für die südliche Nordsee dient, fordern zunehmend umfassende Torsionsanalysen zusammen mit der Kupplungsbeschaffung an, einschließlich Berechnungen der kritischen Seitendrehzahl für alle Antriebsstrangkonfigurationen der Stromerzeugung. Dieser serviceorientierte Ansatz bei der Kupplungslieferung spiegelt den breiteren Wandel in der britischen Offshore-Industrie wider, bei dem die Gesamtbetriebskosten anstelle des Anschaffungspreises das primäre Beschaffungskriterium darstellen.
Anwendungsszenario 5 – Dynamische Positionierungs-Triebwerksantriebe
Halbtaucherplattformen und Bohrschiffe, die im Tiefwassergebiet des britischen Atlantikrandes westlich der Shetlandinseln operieren, nutzen dynamische Positionierungssysteme (DP), um ihre Position über dem Bohrlochkopf ohne physische Verankerung zu halten. Die Azimut-Antriebe, die den Positionshalteschub liefern, werden von großen Wechselstrommotoren über Wellensysteme angetrieben, die flexible Kupplungen zwischen Motor und Antriebsgetriebe umfassen. Im DP-Betrieb muss die Kupplung die kontinuierlichen, kleinen Schubumkehrungen und Richtungsänderungen ausgleichen, die das DP-Steuerungssystem als Reaktion auf Wind-, Strömungs- und Wellenstörungen vorgibt. Die Torsionsflexibilität der Kupplung dient hier dazu, den Motor von den Schwingungsfrequenzen der Propellerblätter zu entkoppeln, die beim Passieren der Antriebseinheit entstehen. Dieses Phänomen, bekannt als Blattschwingungsanregung, verkürzt unkontrolliert die Lebensdauer der Getriebelager erheblich. Kupplungen, die für den DP-Antriebseinsatz auf dem britischen Festlandsockel ausgewählt werden, müssen in der Regel den Anforderungen der Klassifikationsgesellschaften Lloyd's Register, Bureau Veritas oder DNV entsprechen – die alle über bedeutende Vermessungsaktivitäten in Großbritannien verfügen – wodurch dem Beschaffungsprozess eine unabhängige technische Überprüfungsebene hinzugefügt wird.
Ausgewählte Produkte für maritime Bohranwendungen
Das Produktsortiment von Ever Power umfasst hochleistungsfähige Kupplungslösungen, die für die Drehmomentwerte, die Anforderungen an die Ausrichtungsgenauigkeit und die Zuverlässigkeitserwartungen von Bohrarbeiten auf See und Offshore-Anlagen entwickelt wurden.
JSA-Serie Schlangenfederkupplung
Die JSA-Serie bietet dank ihres präzisionsgewickelten Federelements eine herausragende Torsionsdämpfung und ist daher die erste Wahl für Schlammpumpenantriebe und Seilwinden, wo Stoßbelastungen und Richtungswechsel eine Kupplung erfordern, die die Aufprallenergie absorbiert statt weiterleitet. Das Federstahlelement gewährleistet eine positive Drehmomentübertragung in beide Richtungen mit progressiver Steifigkeit und schützt so Getriebe und Motorlager auf Offshore-Bohrplattformen. Die vollständig gekapselte Fettschmierung eignet sich für die korrosive Meeresatmosphäre, die auf Bohrinseln in der Nordsee und den Feldern des Atlantikrandes anzutreffen ist.
SWC-Serie Universalkupplung
Die Universalkupplung der SWC-Serie bewältigt die erheblichen Winkelabweichungen, die bei Top-Drive-Baugruppen, Drehgelenken und Wellensystemen zwischen Decks auf Bohrplattformen auftreten, wo strukturelle Verformungen und Wärmeausdehnung eine exakte Wellenausrichtung verhindern. Mit Betriebswinkeln bis zu 45° (konfigurationsabhängig) und Drehmomentkapazitäten bis zu 2,5 Millionen Nm für die größten Bohrungsdurchmesser deckt die SWC-Serie das gesamte Spektrum von Hilfspumpenantrieben bis hin zur Hauptdrehkraftübertragung auf Schwerlast-Tiefseebohranlagen ab. Nadelrollen-Kreuzgelenke gewährleisten geringe Reibung und lange Lebensdauer unter den kontinuierlichen Rotationsbedingungen, die den Bohrbetrieb während Feldkampagnen von 12 Monaten oder länger ohne geplante Trockendockaufenthalte prägen.
Ever Power: Präzisionsfertigung und kundenspezifische Entwicklungskompetenz
Wir beliefern britische Offshore-Betreiber und deren Engineering-Partner entlang der gesamten Lieferkette von Aberdeen bis Great Yarmouth.
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Erweiterte Anpassungsmöglichkeiten
Die Ingenieure von Ever Power arbeiten eng mit den Beschaffungs- und Entwicklungsteams in Großbritannien zusammen, um Kupplungslösungen zu entwickeln, die den spezifischen Anforderungen der Bohranlagen gerecht werden. So wird vermieden, dass Betreiber ihre Maschinen an Katalogprodukte anpassen müssen. Bohrungsgrößen, Keilnutkonfigurationen, Flanschbolzenmuster, Wellenendbearbeitungen und Spezifikationen für die Oberflächenbehandlung werden bereits im Angebotsstadium berücksichtigt. Die vollständige Zeichnungsfreigabe und Maßabnahme erfolgen vor Produktionsbeginn. Für Betreiber im britischen Festlandsockel, die ATEX-zertifizierte Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen benötigen, bietet Ever Power Kupplungsbaugruppen mit der passenden Materialauswahl und Oberflächenbehandlung an, um die Anforderungen der britischen Benannten Stellen für die Klassifizierung explosionsgefährdeter Bereiche zu erfüllen.
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Präzisionsfertigung & Qualitätssicherung
Jede in der Fertigungsanlage von Ever Power hergestellte Kupplung durchläuft ein strenges Prüfprogramm. Dieses umfasst die Prüfung der Materialzertifizierung, die Maßverifizierung mit CNC-Koordinatenmessgeräten, die Oberflächenhärteprüfung wärmebehandelter Bauteile, das dynamische Auswuchten gemäß Güteklasse sowie die Bestätigung der Drehmomentkapazität durch zerstörende Prüfungen an Stichproben. Vollständige Materialprüfberichte (MTRs) und Prüfzertifikate werden mit jeder Offshore-Kupplungsbestellung geliefert und erfüllen die Dokumentationsanforderungen der britischen Klassifikationsgesellschaften sowie die von den Betreibern der Nordsee im Rahmen ihrer jeweiligen Sicherheitsmanagementsysteme geforderten Rückverfolgbarkeitsstandards.
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Zuverlässigkeit der Lieferkette für Offshore-Operationen
Ever Power hält ein strategisches Lager an häufig nachgefragten Kupplungsgrößen und flexiblen Ersatzteilen vor, um den dringenden Bedarf an Ersatzteilen bei der Offshore-Wartung zu decken. Tritt auf einer Bohrinsel in der zentralen Nordsee ein Kupplungsausfall auf, sind wochenlange Wartezeiten auf ein Ersatzteil schlichtweg nicht tragbar. Dank der Logistikpartnerschaften von Ever Power ist der Luftfrachtversand zum Aberdeen International Airport, Heathrow oder jedem anderen britischen Einfuhrhafen möglich. Für gängige Kupplungsgrößen werden die beschleunigten Zolldokumente im Voraus vorbereitet. Diese schnelle Reaktionsfähigkeit der Lieferkette wird von Offshore-Einkaufsmanagern ebenso hoch geschätzt wie die Produktqualität selbst.
Kundenerfolgsgeschichte: Aberdeen Offshore-Bohrbetreiber
Betrieb von Halbtauchbohrinseln
Nordsee-UKCS-Block
Von wiederkehrenden Ausfällen zu null ungeplanten Stillständen: Ein 24-monatiger Weg zu mehr Zuverlässigkeit
Ein renommiertes Offshore-Bohrunternehmen mit Sitz in Aberdeen, das eine Halbtaucherplattform in einem Block des britischen Festlandsockels (UKCS) in der zentralen Nordsee betreibt, wandte sich Anfang 2023 an Ever Power, nachdem es wiederholt zu Kupplungsausfällen an den Antriebssystemen der Schlammpumpen gekommen war. Die Plattform betrieb drei Triplex-Schlammpumpen, die jeweils von einem 1.100-kW-Wechselstrommotor über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben wurden. Die Kupplung zwischen Motor und Getriebe musste durchschnittlich zweimal pro 12-monatiger Kampagne ausgetauscht werden – ein enormer Wartungsaufwand, der erhebliche ungeplante Bohrzeit in Anspruch nahm und die Wartungsteams unnötigen Risiken durch manuelle Handhabung im beengten Maschinenraum unterhalb des Bohrdecks aussetzte.
Die ursprünglich verbauten Kupplungen waren Standard-Zahnkupplungen, die nicht speziell für das Torsionsbelastungsprofil der jeweiligen Motor-Pumpen-Kombination ausgelegt waren. Eine von Ever Powers Ingenieurteam in Auftrag gegebene Torsionsanalyse ergab, dass die Kupplungssteifigkeit mit einer Torsionsresonanz des Antriebsstrangs bei der zweiten Harmonischen des Motors unter Teillastbedingungen übereinstimmte – genau dem Betriebszustand, der beim Spülen während des Anschließens auftritt. Die Resonanzverstärkung führte zu Spitzenspannungen in den Kupplungszähnen, die mehr als 401 TP4T über dem Auslegungswert lagen. Dies erklärt das an den ausgebauten Kupplungsnaben immer wieder beobachtete Ermüdungsrissmuster.
Ever Power entwickelte ein Austauschkupplungsprogramm mit modifizierter Zahngeometrie und einem gedämpften Zwischenelement, um die Torsionsresonanzfrequenz des Systems aus dem kritischen Anregungsbereich zu verschieben. Alle drei Schlammpumpenkupplungen wurden während einer geplanten Wartungspause im Fertigungsdock Methil ausgetauscht. Die Installation wurde von einem Ever Power-Techniker vor Ort überwacht und innerhalb des geplanten 18-Stunden-Fensters abgeschlossen. In den darauffolgenden 24 Monaten Betriebszeit verzeichnete die Bohrinsel keine ungeplanten, kupplungsbedingten Stillstände – ein Ergebnis, das der Betriebsleiter später als wegweisend für die Wartungsplanung bezeichnete. Die kumulierten Einsparungen bei Bohrzeit, Krankosten und Ersatzteilen wurden vom Auftragnehmer unabhängig auf über 340.000 £ geschätzt. Dies entspricht einer Rendite von mehr als 12:1 im Vergleich zu den Kosten des Kupplungsaustauschprogramms.
Was Offshore-Betreiber über Ever Power-Kupplungen sagen
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„Wir setzen seit 2023 die Schlangenfederkupplungen der JSA-Serie von Ever Power an vier unserer Schlammpumpenantriebe ein, und die Zuverlässigkeitsverbesserung im Vergleich zu unseren vorherigen Systemen ist erheblich. Die von Ever Power vor der Auftragserteilung durchgeführte Torsionsanalyse gab uns die Gewissheit, dass die Kupplungen optimal für unseren spezifischen Antriebsstrang geeignet sind und nicht nur aufgrund des Drehmoments aus dem Katalog stammen. In zwei Jahren ununterbrochenem Einsatz in der Nordsee gab es keine ungeplanten Austausche.“
— Leitender Maschinenbauingenieur, Offshore-Bohrunternehmen, Aberdeen
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„Für uns ist die Lieferzeit entscheidend. Wenn eine Kupplung auf einer Bohrinsel ausfällt, benötigen wir das Ersatzteil möglichst schnell beim nächsten Helikopterflug – nicht erst in sechs Wochen von einem Werk in einer anderen Zeitzone. Das Logistikteam von Ever Power in Großbritannien hat es immer wieder geschafft, uns Kupplungsersatzteile innerhalb von 72 Stunden oder weniger nach Aberdeen zu liefern, selbst für die Sonderbohrungsgrößen unserer älteren Anlagen. Diese Reaktionsfähigkeit der Lieferkette ist im Offshore-Bereich einfach unbezahlbar.“
— Koordinator für Bohrinselmaterialien, Marine Services Company, Great Yarmouth
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„Wir hatten sehr spezifische Anforderungen an die SWC-Kupplung unserer Top-Drive-Drehgelenkbaugruppe – eine Sonderbohrung, eine spezielle Flanschgeometrie passend zu einem älteren Gehäuse und ein Materialzertifizierungspaket, das die Anforderungen unserer Klassifikationsgesellschaft erfüllte. Ever Power erstellte innerhalb von vier Werktagen eine vollständige, kundenspezifische Konstruktionszeichnung, holte unsere technische Freigabe ein und lieferte die gefertigten Teile innerhalb des geplanten Wartungsfensters in Dundee. Der gesamte Prozess war angesichts der Komplexität unserer Anforderungen wirklich beeindruckend.“
— Leiter der Abteilung Mechanische Systeme, Tiefseebohrdienstleistungen, Aberdeen
Häufig gestellte Fragen – Kupplungen für Offshore-Bohranlagen, Großbritannien
Sind Sie bereit, Ihre Herausforderung bei der Kopplung von Schiffsplattformen zu lösen?
Das Ingenieurteam von Ever Power arbeitet mit Offshore-Betreibern, Bohrunternehmen und Beschaffungsteams in ganz Großbritannien – von Aberdeen bis Great Yarmouth – zusammen, um Kupplungen zu liefern, die dort funktionieren, wo es am wichtigsten ist.
bearbeitet von gzl