Industriële aandrijftechnologie · Inzicht in de Britse markt

Koppelingen in offshore boorplatforms: technische betrouwbaarheid aan de rand van de oceaan

Hoe precisie-askoppelingen zorgen voor veilige, continue krachtoverbrenging in de meest extreme maritieme omstandigheden – en waarom offshore-bedrijven in het VK vertrouwen op de engineering van Ever Power.

Industriële koppeling voor toepassing op offshore boorplatformen

In de technische wereld zijn er maar weinig omgevingen die mechanische componenten zo meedogenloos op de proef stellen als een offshore olie- en gasboorplatform. Deze platforms, die zich kilometers verwijderd van de dichtstbijzijnde kustlijn bevinden – of ze nu voor anker liggen in de Noordzee bij Aberdeen, actief zijn in de Keltische Zee of zich in de diepere Atlantische wateren ten westen van de Shetlandeilanden bevinden – draaien continu, dag en nacht, en worden blootgesteld aan golven, opspattend water, zout, extreme temperaturen en constante mechanische trillingen. Binnen de aandrijflijn van elk platform vervult de askoppeling in stilte een van de meest cruciale functies van het hele systeem: hij verbindt twee roterende assen, brengt koppel over, compenseert uitlijningsfouten en absorbeert schokbelastingen die anders versnellingsbakken zouden verbrijzelen of motorlagers zouden beschadigen.

Voor Britse operators die werken binnen de regelgeving van het Britse continentale plat (UKCS), is het specificeren van het juiste type koppeling geen bijkomende inkoopbeslissing, maar een essentiële technische keuze die direct van invloed is op de operationele beschikbaarheid, de veiligheid van de bemanning en de economische haalbaarheid van elke boorcampagne. Een defecte koppeling aan een top-drive-systeem of lier kan de boorwerkzaamheden dagenlang stilleggen, met kosten van tienduizenden ponden per uur aan verloren productie en charterkosten voor het schip. Het kiezen van componenten die zijn ontworpen om te voldoen aan de prestatie-eisen van maritieme omgevingen, ondersteund door betrouwbare technische ondersteuning en snelle leveringsketens, is daarom onmisbaar.

Dit artikel onderzoekt het volledige scala aan koppelingstoepassingen op offshore boorplatforms, van draaitafels en modderpompen tot draadlieren en systemen voor deiningcompensatie. Het biedt de technische diepgang die inkoopingenieurs, platformbeheerders en werktuigbouwkundigen nodig hebben bij het evalueren van koppelingsoplossingen voor hun volgende project op de Noordzee.

Hoe koppelingen werken in aandrijfsystemen voor offshore boorinstallaties

Koppelingswerkingsprincipe offshore-toepassing

Een mechanische koppeling werkt volgens een bedrieglijk eenvoudig principe: ze verbindt de uitgaande as van een krachtbron – meestal een dieselmotor, hydraulische motor of elektromotor – met de ingaande as van een aangedreven machine, zoals een pomp, compressor, lier of roterende assemblage. De elegantie van een goed ontworpen koppeling schuilt niet alleen in het vermogen om koppel over te brengen, maar ook in de manier waarop ze omgaat met de onvermijdelijke onvolkomenheden van de asuitlijning in de praktijk, tijdelijke schokbelastingen en thermische uitzettingsverschillen tussen de aangesloten componenten.

In de praktijk wordt de uitlijning van de assen op een offshore boorplatform bemoeilijkt door structurele buiging van het dek onder invloed van golven (bij semi-submersibles en FPSO's wordt dit rompbuiging genoemd), thermische cycli tussen koude nachtlucht en hete draaiende machines, en het geleidelijke verzakken of verschuiven van de apparatuurframes in de loop der tijd. Hoekafwijkingen, parallelle (offset) afwijkingen en axiale afwijkingen veroorzaken allemaal cyclische buigspanningen op stijve koppelingen – spanningen die de slijtage van lagers versnellen en uiteindelijk tot asbreuk leiden als ze niet worden aangepakt.

Flexibele koppelingen pakken dit probleem aan door een elastomeer element, een metalen schijvenpakket, tandwielen met een bolvormig profiel of veerelementen te integreren die gecontroleerde relatieve beweging tussen de naven mogelijk maken, terwijl het benodigde koppel behouden blijft. Tandwielkoppelingen, bijvoorbeeld, brengen koppel over door de vertanding van bolvormige uitwendige tandwielen op de asbussen tegen inwendige tandwielen op de buitenste bus, waardoor hoek- en axiale verplaatsing mogelijk is zonder het bijbehorende buigmoment op de verbonden assen over te brengen. Slangveerkoppelingen gebruiken een in elkaar grijpend stalen veerelement dat door de sleuven van twee flensnaven is gewikkeld, wat een vergelijkbare combinatie van koppelcapaciteit en compensatie van uitlijningsfouten oplevert met inherente trillingsdempende eigenschappen.

Kernmaterialen gebruikt in offshore-koppelingen

De materiaalkeuze voor offshore koppelingscomponenten wordt bepaald door een hiërarchie van eisen: sterkte-gewichtsverhouding, corrosiebestendigheid, levensduur bij cyclische belasting, temperatuurbestendigheid en repareerbaarheid in het veld. De Noordzeeomgeving – met zijn combinatie van zoutnevel, vochtigheid, koolwaterstoffen en verontreiniging door boormodder – is bijzonder agressief voor ijzerhoudende materialen die onvoldoende oppervlaktebescherming hebben.

De volgende materialen worden het meest gebruikt bij de fabricage van offshore-koppelingen, elk geselecteerd om te voldoen aan specifieke prestatie-eisen binnen de aandrijflijnomgeving:

1

Gelegeerd staal (42CrMo4)

Het meest gebruikte materiaal in de industrie voor tandwielkoppelingen en -hulzen. Na een afschrik- en temperbehandeling bereikt 42CrMo4 een treksterkte van meer dan 1000 MPa met een uitstekende vermoeiingsweerstand. Het wordt gebruikt in lieren, top-drive koppelingen en aandrijfassen van modderpompen waar continu gebruik met een hoog koppel vereist is. Het materiaal ondergaat doorgaans een fosfaat- en oliebehandeling of een nikkelcoating ter bescherming tegen corrosie bij gebruik in de scheepvaart.

2

Roestvrij staal (316L)

Geselecteerd voor blootgestelde koppelingselementen op dekapparatuur en zeewaterliftsystemen. 316L biedt een superieure weerstand tegen putcorrosie en spleetcorrosie in vergelijking met standaard austenitische soorten, waardoor het de voorkeur geniet voor koppelingen in ROV-lierinstallaties, aandrijvingen van zeewaterkoelpompen en andere componenten die direct in contact komen met zoutrijke atmosferen.

3

Polyurethaan / Polyamide elementen

Elastomere spin- en schijfelementen in kaak- en schijfpakketkoppelingen zorgen voor de primaire trillingsisolatie en absorptie van uitlijningsfouten. Polyurethaan heeft de voorkeur voor gebruik in de koude Noordzee (geschikt tot -40 °C), omdat het de flexibiliteit en vermoeiingsweerstand behoudt in omstandigheden waarin rubbermengsels broos worden en scheuren. Deze elementen zijn ontworpen als in het veld vervangbare verbruiksartikelen voor kosteneffectief onderhoud.

4

Hoogwaardig verenstaal

In slangveerkoppelingen wordt hoogwaardig koolstofstaal (doorgaans van de kwaliteiten 65Mn of 60Si2MnA) gebruikt. Dit staal biedt de combinatie van hoge treksterkte, gecontroleerde elasticiteit en superieure vermoeiingsweerstand die nodig is voor de cyclische belastingsprofielen die in boormachines voorkomen. Slangveren verdelen de contactspanning gelijkmatig over hun volledige lengte, waardoor de piekdruk op elk contactpunt wordt verlaagd en de levensduur aanzienlijk wordt verlengd in vergelijking met traditionele rubberen blokken.

Ever Power koppelingsproductassortiment

Belangrijkste technische voordelen van offshore-koppelingen

Waarom aandrijflijntechnici op boorplatforms in de Noordzee precisiekoppelingen specificeren voor bedrijfskritische aandrijvingen

Tolerantie voor verkeerde uitlijning

Tandwiel- en slangveerkoppelingen vangen hoekafwijkingen tot 1,5° en parallelle verschuivingen tot 0,5 mm op, waardoor de onvermijdelijke dekbuiging op halfafzinkbare en jackup-platformconstructies wordt geabsorbeerd zonder buigmomenten over te brengen op aangrenzende lagers.

🛠

Hoge koppeldichtheid

Tandwielkoppelingen met kroonvertanding bereiken koppeldichtheden die vele malen hoger liggen dan die van vergelijkbare elastomere ontwerpen. Ze kunnen koppels overbrengen van 500 N·m tot meer dan 2.000.000 N·m in uitvoeringen met grote diameter die worden gebruikt voor aandrijvingen van draaitafels en bovenaandrijvingen. Dit compacte ontwerp met hoge capaciteit is van onschatbare waarde op boorplatforms waar de beschikbare ruimte op het dek beperkt is.

🛡

Schokbelastingabsorptie

Torsieschokken – zoals het terugveren van de boorkop tijdens het boren in harde gesteente of plotselinge belastingpieken wanneer een lierrem loslaat – veroorzaken piekmomenten die vele malen hoger liggen dan de waarden in de stationaire toestand. Flexibele koppelingen met een gecontroleerde torsiestijfheid dempen deze pieken voordat ze de motorwikkelingen of de planeetwielen van de versnellingsbak bereiken, waardoor het ontstaan ​​van vermoeidheidsscheuren in de daaropvolgende componenten wordt voorkomen.

🔧

Gemakkelijk offshore onderhoud

Dankzij de constructie met gesplitste huls en in het veld vervangbare inzetstukken kan routinematig onderhoud aan de koppeling worden uitgevoerd door onderhoudsteams op het platform zonder dat de aangesloten machines hoeven te worden verwijderd. Dit reduceert de benodigde manuren voor geplande onderhoudsstops aanzienlijk en maakt het overbodig om gespecialiseerde aannemersteams uit Aberdeen of Stavanger in te schakelen voor routinematig onderhoud aan de koppeling.

Corrosiebestendigheid

Fosfaatbehandelde en epoxygecoate naven van gelegeerd staal, gecombineerd met roestvrijstalen bevestigingsmaterialen, garanderen de levensduur die vereist is voor de operationele schema's van het Britse continentale plat. Zoutsproeitesten met een duur van meer dan 500 uur tot de eerste corrosie zorgen ervoor dat de koppelingen functioneel en inspecteerbaar blijven gedurende het gebruikelijke inspectie-interval van 3-5 jaar, zoals voorgeschreven in de Britse HSE-inspectievoorschriften voor platforms.

📈

Breed bedrijfstemperatuurbereik

Offshore boorapparatuur moet betrouwbaar functioneren bij omgevingstemperaturen variërend van -20 °C tijdens winterstormen op de Noordzee tot +60 °C in afgesloten machinekamers. Koppelingen met flexibele polyurethaanelementen die geschikt zijn voor dit temperatuurbereik, in combinatie met warmtebehandelde gelegeerde stalen behuizingen, behouden consistente torsie-eigenschappen zonder de stijfheidsvariatie die de trillingsisolatieprestaties in temperatuurgevoelige constructies ondermijnt.

Referentietabel met technische en prestatieparameters

De volgende tabel geeft een overzicht van de belangrijkste technische specificaties van de meest gebruikte koppelingstypen op offshore boorplatformen. De gegevens vertegenwoordigen typische cataloguswaarden; maatwerk voor projectspecifieke koppel- en afmetingsvereisten is beschikbaar bij Ever Power.

ParameterTandwielkoppelingSlangenveerkoppelingSWC Universele KoppelingSchijf-pakketkoppeling
Koppelbereik (N·m)500 – 2.000.000200.000 – 500.000630 – 1.250.000100.000 – 250.000
Hoekafwijking (°)Tot 1,5°Tot 1,0°Tot 35° (enkele verbinding)Tot 0,5°
Parallelle verschuiving (mm)Tot 0,5Tot 3.0Tot 15Tot 0,25
Maximale snelheid (RPM)Tot wel 8.000Tot 4.500Tot 1.500Tot 10.000
Bedrijfstemperatuur (°C)-30 tot +150-40 tot +120-30 tot +150-50 tot +200
Naafmateriaal42CrMo4 gelegeerd staal45# / 42CrMo4 staal35CrMo gelegeerd staalRoestvrij staal / gelegeerd staal
Flexibel elementmateriaalGelegeerd staal (gesmeerd)60Si2MnA verenstaalJukken van gelegeerd staal301SS Schijfpakket
Boringbereik (mm)20 – 56018 – 45030 – 60010 – 300
Servicefactor (Ks) bereik1,25 – 2,51.3 – 2.51,5 – 3,01.0 – 2.0
OppervlaktebehandelingFosfaat + Olie / NikkelplaatZinklaag / EpoxycoatingThermisch verzinken / EpoxyPassivering / PVD

Toepassingsscenario's: Koppelingen tussen alle aandrijfsystemen op een offshore boorplatform

Toepassingsscenario 1: Aandrijfsystemen voor draaitafels

Koppeling toegepast op de aandrijving van de draaitafel van een offshore boorplatformDe draaitafel is de traditionele methode om de boorstreng te roteren op een conventionele boorinstallatie en blijft een actief aandrijfsysteem, zelfs op veel platforms met een topdrive, als back-up of voor het plaatsen van casing. De kracht wordt overgebracht van een diesel-elektrische krachtbron via een reductieaandrijving naar de draaitafel via een tandwielkoppeling met grote diameter die een constant koppel kan leveren van 50.000 tot 400.000 N·m, afhankelijk van het vermogen van de boorinstallatie.

De tandwielkoppeling in deze toepassing moet de hoekafwijking opvangen die ontstaat wanneer de boorplatformconstructie buigt onder dynamische belasting in golfomstandigheden, terwijl tegelijkertijd het volledige koppelvermogen behouden blijft zonder slip of wrijvingsslijtage aan de tandcontactoppervlakken. Bij de selectie van koppelingen voor draaitafelaandrijvingen op jack-up boorplatforms in het Britse continentale plat – zoals die vanuit de havens van Aberdeen of Great Yarmouth opereren – wordt doorgaans gekozen voor een dubbelvertande tandwielkoppeling met een zwevende tussenas. Hierdoor kan de draaitafelconstructie excentrisch ten opzichte van de aandrijfmotor worden geplaatst zonder de buigspanningen die een starre koppeling binnen enkele weken zouden beschadigen.

Toepassingsscenario 2: Koppeling van de bovenaangedreven motor

Bovenste aandrijfkoppeling voor offshore borenModerne offshore boorplatforms maken gebruik van een topdrive-unit – een gemotoriseerde aandrijfeenheid die langs de rails van de boortoren beweegt en de boorstreng van bovenaf roteert – in plaats van uitsluitend te vertrouwen op een op de vloer gemonteerde draaitafel. Topdrives worden aangedreven door frequentiegestuurde wisselstroommotoren of hydraulische motoren, waarbij de koppeling tussen de motoruitgang en de ingang van de topdrive-versnellingsbak een bijzonder veeleisend onderdeel vormt. De koppeling moet hoge piekkoppels aankunnen tijdens het aan- en afkoppelen van boorpijpverbindingen, en tegelijkertijd de oscillerende zijdelingse belastingen kunnen weerstaan ​​die worden veroorzaakt door het schommelen van de bewegende blokken in ruwe zee.

Zowel schijfkoppelingen als compacte tandwielkoppelingen hebben de voorkeur op deze positie vanwege hun torsiestijfheid en minimale speling. Deze eigenschappen helpen resonantie in het torsiesysteem van de boorstreng te voorkomen, wat een bekende oorzaak is van schade aan de boorbeitel en voortijdig falen van boorgereedschap. Britse boorbedrijven die boorinstallaties inzetten in de centrale Noordzee en ten westen van de Shetlandeilanden vertrouwen op zorgvuldig geselecteerde en dynamisch gebalanceerde top-drive koppelingen om de niet-productieve tijd tot een minimum te beperken tijdens boorcampagnes met een hoge dagelijkse boorsnelheid.

Toepassingsscenario 3: Aandrijfkoppelingen voor modderpompen

Boormodderpompen – doorgaans duplex- of triplexzuigerpompen met een vermogen van 1.000 tot 2.200 pk per stuk – circuleren de boorvloeistof door de boorstreng, over het boorkopvlak en terug door de annulus naar het oppervlak. Deze pompen werken continu tijdens het actief boren en hun aandrijfkoppelingen moeten het inherent pulserende koppel van een zuigerpomp aankunnen, terwijl ze tegelijkertijd de koppelpieken moeten opvangen die optreden bij het herstarten van een pomp onder tegendruk.

Slangveerkoppelingen zijn bijzonder effectief in modderpomptoepassingen, omdat de progressieve stijfheidskarakteristiek van het veerelement ervoor zorgt dat de koppeling torsiestijver wordt naarmate het koppel toeneemt. Dit komt precies overeen met het gedrag dat nodig is om de versterking van pomppulsaties via de aandrijflijn te beheersen. Op boorplatforms in het Solan- en Quad 205/206-gebied ten westen van de Shetlandeilanden, waar langdurige boorcampagnes betekenen dat pompen wekenlang zonder onderbreking kunnen draaien, zijn de lange levensduur van het smeervet en de afgedichte behuizingen van hoogwaardige tandwielkoppelingen cruciaal gebleken voor het behalen van de beoogde gemiddelde tijd tussen geplande onderhoudsintervallen.

Toepassingsscenario 4: Lier- en hijsaandrijvingen

Lier aandrijfkoppeling offshore boorplatformDe lier is de grote trommel- en remconstructie die de druk op de boorkop tijdens het boren regelt en de boorpijp in en uit het boorgat hijst tijdens het in- en uittrekken van de boorpijp. Op een modern diepwater semi-submersible boorplatform – zoals die in opdracht van Total Energies of BP voor hun projecten ten westen van de Shetlandeilanden – kan de aandrijving van de lier bestaan ​​uit drie of meer krachtige wisselstroommotoren die via een combiner-tandwielkast een enkele grote trommelas aandrijven. De koppeling tussen elke motor en de combiner-tandwielkast moet kleine snelheidsverschillen tussen de motoren kunnen opvangen zonder grote corrigerende koppels over te brengen, waardoor torsie-flexibele koppelingen de voorkeur genieten.

Universele koppelingen van het type SWC-serie worden gebruikt wanneer de motorunits van de lier onder een hoek of in een afwijkende positie zijn gemonteerd, afhankelijk van de structurele beperkingen van de boorinstallatie. Hierdoor wordt het volledige koppel overgebracht over hoekafwijkingen die met standaard flexibele koppelingen onmogelijk te verwerken zouden zijn. Deze toepassing vereist een zorgvuldige dynamische balancering van de koppelingsconstructie om trillingen op de eigenfrequenties van de boorpijp te voorkomen. Dergelijke trillingen kunnen namelijk vermoeiingsscheuren in boorkragen en -verbindingen versnellen.

Toepassingsscenario 5: Deiningcompensatie- en spansystemen

Actieve deiningcompensatiesystemen op drijvende boorplatforms gaan de verticale beweging van het schip in golfslag tegen, waardoor wordt voorkomen dat de boorbeitel bij elke golfcyclus van de formatie wordt getild of erop neerslaat. Deze systemen gebruiken grote hydraulische cilinders of motoraangedreven compensatoren om het bewegende blok in tegengestelde richting van de deining van het platform te bewegen. De aandrijfmotoren voor actieve systemen zijn via precisiekoppelingen verbonden met hun hydraulische pompen of kogelomloopspindelactuatoren. Deze koppelingen moeten snel kunnen reageren op richtingsveranderingen zonder speling, trillingen of vervorming die de nauwkeurigheid van de compensatie zouden verminderen.

De koppelingseisen voor deiningcompensatieaandrijvingen verschillen aanzienlijk van die voor conventionele hijstoepassingen: torsiestijfheid is van het grootste belang, terwijl de mogelijkheid tot verkeerde uitlijning van secundair belang is gezien de nauwkeurige uitlijning die haalbaar is met in de fabriek geassembleerde compensatiesledes. Schijfkoppelingen, met hun vrijwel spelingvrije speling en hoge torsiestijfheid, zijn de component bij uitstek voor deze veeleisende toepassing en worden steeds vaker voorgeschreven door Britse onderzeese ingenieursbureaus in Aberdeen, Wick en Inverness die de volgende generatie apparatuur voor putinterventie en het afsluiten van putten in de Noordzee ontwikkelen.

Toepassingsscenario 6: Lieraandrijvingen voor draadkabels en coiled tubing

Draadkabel lier aandrijfkoppeling maritieme toepassingBij wireline-logging en interventieoperaties – waarbij meetinstrumenten, perforatiekanonnen en productiepackers via een staalkabel in productieputten worden neergelaten – zijn lieraandrijfsystemen nodig die het laten zakken en hijsen soepel kunnen regelen met snelheden van enkele meters per minuut tot wel honderden meters per minuut. De koppeling tussen de lieraandrijfmotor en de trommeloverbrenging moet deze grote snelheidsbereiken aankunnen zonder haperingen, torsie-slip of snelheidsfluctuaties die valse overbelastingsalarmen in de kabelspanningsbewakingssystemen zouden veroorzaken.

Compacte, spelingsvrije schijf- of klauwkoppelingen worden vaak gebruikt in wireline-lierinstallaties die door Britse olieveldservicebedrijven worden geleverd. De eis voor een soepele koppeloverdracht bij zeer lage snelheden wordt gecombineerd met de behoefte aan een snelle omkeermogelijkheid tijdens het afvuren van de stootgereedschappen – een situatie die uniek is voor wireline-operaties, waarbij cyclische stootbelastingen op de aandrijfkoppeling worden uitgeoefend doordat het stootgereedschap herhaaldelijk wordt afgevuurd om een ​​vastgelopen gereedschapsstreng los te maken. De mechanische robuustheid van spinnenklauwkoppelingen van gelegeerd staal, in combinatie met zorgvuldig geselecteerde polyurethaan spinnenelementen, maakt ze de voorkeursoplossing onder deze omstandigheden.

Aanbevolen producten voor offshore boortoepassingen

Twee precisiekoppelingsoplossingen, speciaal ontwikkeld voor veeleisende maritieme aandrijfsystemen.

Serie JSA

JSA-serie slangveerkoppeling

De JSA-serie slangveerkoppeling biedt uitstekende trillingsdemping en compensatie van uitlijningsfouten dankzij een in elkaar grijpend element van hoogwaardig koolstofveerstaal, gewikkeld tussen twee gekartelde naafflenzen. Het progressieve torsiestijfheidsprofiel maakt de koppeling bijzonder effectief in aandrijvingen van zuigerpompen, hulpsystemen van lieren en compressoraandrijvingen – overal waar pulserende of schokbelaste koppelprofielen moeten worden gedempt voordat ze gevoelige stroomafwaartse apparatuur bereiken. Verkrijgbaar in boringdiameters van 18 mm tot 450 mm, met volledige dimensionale en materiaalaanpassing voor offshore-toepassingen.

Bekijk product →

Serie SWC

SWC-serie universele koppeling

De universele koppeling uit de SWC-serie brengt koppel over grote hoekafwijkingen over – tot 35° per koppeling – waardoor het de ideale oplossing is voor toepassingen waarbij de aandrijfas van richting moet veranderen, zoals tussen een in de machinekamer gemonteerde vermogensmodule en een op afstand geplaatst boorplatformonderdeel erboven. De volledig stalen cardankoppeling is bestand tegen koppels tot 1.250.000 N·m in de grotere uitvoeringen, met gesmede kruisspinnen van 35CrMo-gelegeerd staal en naaldlagerlagers die zijn ontworpen voor de continue belasting die voorkomt bij offshore krachtoverbrenging. Flensafmetingen die compatibel zijn met de Britse en Europese DIN- en ISO-boutpatronen zijn standaard beschikbaar.

Bekijk product →

Ever Power: Precisieproductie en maatwerk voor offshore-toepassingen

Wij zijn gespecialiseerd in het ontwikkelen van koppelingsoplossingen die precies voldoen aan de eisen van wereldwijde offshore olie- en gaswinning.

De Ever Power-fabriek produceert precisiekoppelingen.Ever Power beschikt over een ultramoderne precisieproductiefaciliteit, uitgerust met meerassige CNC-draaibanken, tandwielfrees- en tandwielslijpmachines en een volledig geïntegreerde warmtebehandelingslijn die componenten kan verwerken met een binnendiameter van 20 mm tot een buitendiameter van 600 mm. Elke tandwielkoppelingnaaf en -bus ondergaat na de warmtebehandeling een profielslijping om een ​​tandprofielnauwkeurigheid te bereiken binnen de DIN 5480 Klasse 6-toleranties. Deze specificatie garandeert een soepele, stille vertanding en een consistente lastverdeling over de volledige tandcontactbreedte, zelfs onder de dynamische uitlijningsomstandigheden die inherent zijn aan offshore-toepassingen.

De maatwerkmogelijkheden van Ever Power gaan veel verder dan materiaalkeuze en dimensionale aanpassingen. Voor Britse offshoreklanten levert Ever Power routinematig projecten die ATEX-conforme koppelingsontwerpen vereisen voor gevaarlijke zones 1 en 2 op de boorvloer en in modderputten, vonkvrije materialen voor koppelingsbescherming, onderwaterkoppelingen voor ROV-apparatuur en volledig gedocumenteerde ontwerpdocumenten die voldoen aan de goedkeuringseisen van DNV GL en Bureau Veritas voor maritieme apparatuur. Het engineeringteam maakt gebruik van interne eindige-elementenanalyse om spanningsconcentraties en torsie-eigenfrequenties in koppelingen te modelleren vóór de productie. Dit garandeert dat elke op maat gemaakte koppelingsoplossing presteert zoals voorspeld, zonder de iteratieve proefondervinding die extra kosten en tijdrisico's met zich meebrengt voor offshore-projecten.

De betrouwbaarheid van de toeleveringsketen is een hoeksteen van Ever Power's offshore servicemodel. Ever Power begrijpt dat operators op de Noordzee zich geen wekenlange voorraden op een platform kunnen veroorloven, waar dekruimte net zo kostbaar is als eersteklas vastgoed. Daarom biedt Ever Power een snelle verzendservice vanuit haar distributiecentrum, met standaard koppelingstypes die binnen een week verzonden kunnen worden en versnelde transportopties voor AOG-situaties (Aircraft on Ground Equivalent, rig-critical). Documentatiepakketten, waaronder materiaaltestrapporten, dimensionale inspectieverslagen en hydrostatische druktestcertificaten, worden standaard meegeleverd bij alle bestellingen van offshore-koppelingen. Dit maakt het mogelijk om te voldoen aan de kwaliteitsmanagementeisen van Britse offshore-operators onder de Britse Safety Case Regulations 2015.

Kwaliteit van de montage van industriële koppelingen

Klantsuccesverhaal: Upgrade van een jackup-boorplatform op de Noordzee, Aberdeen

North Atlantic Drilling Services Ltd.

Aberdeen, Schotland · Werkzaamheden aan jackup-boorplatforms in de Noordzee · Gepland onderhoudsprogramma 2024-2025

Productdetails van de Ever Power precisiekoppelingNorth Atlantic Drilling Services Ltd., met hoofdkantoor in Aberdeen en een vloot van zes jackup-boorplatforms die onder langlopende contracten met Noordzee-operators opereren, constateerde tijdens de jaarlijkse vlootinspectie van 2023 een terugkerend probleem met koppelingen. Op twee van hun platforms vertoonden de aandrijfkoppelingen van de modderpompen defecten vóór de geplande vervangingscyclus van 18 maanden. Dit leidde tot ongeplande stilstanden die gemiddeld 11 uur duurden om te verhelpen, met operationele kosten die werden geschat op meer dan £ 60.000 per incident, inclusief de kosten voor het niet beschikbaar zijn van het platform en vertragingen in het boorprogramma.

De bestaande koppelingen waren standaard industriële klauwkoppelingen, zoals gespecificeerd door de oorspronkelijke fabrikant, met een rubberen spinnenelement dat voortijdige vermoeidheidsscheuren vertoonde als gevolg van de lage omgevingstemperaturen op het boorplatform tijdens de winterse werkzaamheden op de Noordzee. De rubbersamenstelling werd broos bij aanhoudende temperaturen onder nul, verloor zijn flexibiliteit en kon de torsieschokken van de triplexpompcilinders niet meer absorberen, wat leidde tot snelle scheurvorming en onverwacht falen van het element.

Het inkoop- en engineeringteam van North Atlantic nam contact op met Ever Power na een aanbeveling van een technische collega die eerder met het bedrijf had samengewerkt aan een project voor de vervanging van een versnellingsbakkoppeling voor een coiled tubing-installatie in Great Yarmouth. De ingenieurs van Ever Power beoordeelden de specificaties van de aandrijflijn, de belastinggegevens van het conditiebewakingssysteem van het boorplatform en de operationele temperatuurprofielen, en adviseerden over te stappen op de JSA Series Snake Spring Coupling met 60Si2MnA verenstaalelementen – een kwaliteit die bestand is tegen temperaturen tot -40 °C zonder verlies van elasticiteit.

Ever Power produceerde een partij van 24 vervangende koppelingen op maat van de asafmetingen van het boorplatform. De flensboutpatronen waren afgestemd op de bestaande pompaandrijfhuizen, waardoor directe vervanging mogelijk was zonder aanpassingen aan de pompskid of motorophanging. Alle eenheden werden binnen drie weken na bestelling in Aberdeen geleverd, compleet met materiaaltestcertificaten en dimensionale inspectierapporten, opgemaakt voor opname in het door DNV GL goedgekeurde apparatuurdossier van het boorplatform.

Na de installatie op beide boorplatforms tijdens hun volgende geplande dokbezoeken aan de Nigg Energy Park-faciliteit in Cromarty Firth, toonden de monitoringgegevens gedurende de daaropvolgende 14 maanden geen koppelingsdefecten aan. Het geplande vervangingsinterval werd verlengd van 18 naar 30 maanden op basis van de inspectiebevindingen tijdens de eerste geplande controle. Dit leverde een geschatte jaarlijkse besparing op van £ 180.000 voor de twee boorplatforms door vermeden stilstandkosten en een lagere voorraad reserveonderdelen.

★★★★★

“De JSA-veerkoppelingen hebben het probleem van winterse uitval met onze vorige rubberen klauwkoppelingen volledig opgelost. Veertien maanden later draaien beide boorinstallaties nog steeds op de originele koppelingen en de inspectie vertoont geen enkel teken van vermoeidheid. Alleen al de langere onderhoudsintervallen hebben ons de kosten van de upgrade ruimschoots terugverdiend. Het technische team van Ever Power begreep ons probleem snel en leverde een oplossing die perfect aansloot bij de toepassing.”

James Forsyth · Hoofdwerktuigkundige

North Atlantic Drilling Services Ltd., Aberdeen

★★★★★

“Wat ons het meest imponeerde, was de bereidheid van Ever Power om materiaaltestcertificaten en dimensionale inspectierapporten te leveren in exact het formaat dat vereist is voor onze DNV GL-apparatuurdocumentatie. Het correct verkrijgen van die documentatie is vaak het moeilijkste onderdeel van een offshore-aanbesteding, en Ever Power heeft dit zonder problemen afgehandeld, zonder dat we hen hoefden aan te sporen. De koppelingen zelf zijn duidelijk van hoge kwaliteit – nauwe toleranties, een uitstekende oppervlakteafwerking en geen enkel montageprobleem.”

Sarah MacKenzie · Inkoopmanager

North Atlantic Drilling Services Ltd., Aberdeen

★★★★★

“Een levering binnen drie weken naar Aberdeen voor een partij koppelingen met aangepaste afmetingen is echt indrukwekkend. De OEM-leverancier van de koppelingen had ons een levertijd van zes tot acht weken beloofd, wat zou hebben betekend dat het droogdok van het boorplatform moest worden uitgesteld om te voorkomen dat we tijdens de zomermaanden met versleten koppelingselementen zouden moeten werken. Ever Power heeft de planning gehaald en de prijs was bovendien aanzienlijk beter. We hebben ze sindsdien toegevoegd aan onze lijst met goedgekeurde leveranciers voor alle koppelingen binnen onze vloot.”

Duncan Reid · Boorplatformbeheerder

North Atlantic Drilling Services Ltd., Aberdeen

Veelgestelde vragen

Antwoorden op de meest gestelde vragen van offshore-ingenieurs in het Verenigd Koninkrijk bij het specificeren van koppelingen voor boorplatformtoepassingen.

Welke soorten koppelingen worden het meest gebruikt in aandrijfsystemen van offshore boorplatforms in de Noordzee in het Verenigd Koninkrijk?

De meest gebruikte koppelingstypes op offshore boorplatforms in de Britse Noordzee zijn tandwielkoppelingen voor roterende apparatuur met een hoog koppel, zoals modderpompen en aandrijvingen voor draaitafels; slangveerkoppelingen, waarbij trillingsdemping en prestaties bij lage temperaturen prioriteit hebben; SWC-universele koppelingen, waarbij grote hoekverschillen tussen de aandrijf- en aangedreven assen onvermijdelijk zijn; en schijfkoppelingen voor precisietoepassingen, waaronder aandrijvingen voor deiningcompensatie en hogesnelheidscompressoraandrijvingen. De keuze hangt af van de koppelgrootte, snelheid, mate van uitlijningsafwijking, het temperatuurbereik en de acceptabele mate van torsiecompliantie in het specifieke aandrijfsysteem dat wordt ontworpen.

Wat zijn de gemiddelde kosten van een op maat gemaakte, offshore-specificatie tandwielkoppeling wanneer deze wordt besteld bij een leverancier zoals Ever Power die actief is in het Verenigd Koninkrijk?

De prijs van op maat gemaakte offshore-koppelingen varieert aanzienlijk, afhankelijk van de boringdiameter, het koppel, de materiaalspecificaties, de vereiste certificeringen en de levertijd. Over het algemeen beginnen de prijzen voor slangenveerkoppelingen met een kleine boring (50-100 mm) en standaarddocumentatie bij enkele honderden ponden per paar. Tandwielkoppelingen met een grote diameter voor modderpompen of lierinstallaties, met volledige DNV GL- of Bureau Veritas-materiaalcertificeringen, kunnen daarentegen variëren van enkele duizenden tot tienduizenden ponden, afhankelijk van de grootte en complexiteit. De meest betrouwbare manier om een ​​nauwkeurige prijsopgave te krijgen, is door rechtstreeks contact op te nemen met Ever Power en uw aandrijflijngegevensblad te sturen voor een specifieke offerte.

Welke leverancier van koppelingen in het VK kan ATEX-gecertificeerde koppelingen leveren voor gevaarlijke zones 1 op een offshore boorplatform?

Ever Power heeft ruime ervaring in het ontwerpen en produceren van koppelingen die voldoen aan de eisen voor gebruik in geclassificeerde gevaarlijke zones op offshore platforms, waaronder gasgroepen Zone 1 en Zone 2 onder de ATEX-richtlijn 2014/34/EU en het Britse equivalent daarvan na de Brexit, UKEX (de Britse Product Safety and Metrology etc. (Amendment etc.) (EU Exit) Regulations). Belangrijke ontwerpkenmerken voor ATEX-gecertificeerde koppelingen zijn onder andere vonkvrije beschermmaterialen (doorgaans aluminiumlegering of GRP), een gecontroleerde oppervlaktetemperatuur die onder de T-klasse van de gevaarlijke zone blijft, en opties voor statisch dissipatieve koppelingsbescherming. Neem contact op met het engineeringteam van Ever Power en stuur uw tekeningen van de gevaarlijke zoneclassificatie van het platform mee voor een passend ontwerpvoorstel voor de koppeling.

Hoe lang duurt het om een ​​offerte van Ever Power te ontvangen voor een op maat gemaakte koppeling die nodig is voor een boorplatform dat actief is in Aberdeen of het Britse continentale plat?

Voor eenvoudige aanvragen voor maatwerkkoppelingen waarbij de volledige asafmetingen, koppelgegevens en snelheidsvereisten worden verstrekt, reageert het engineeringteam van Ever Power doorgaans binnen 24 tot 48 werkuren met een technische beoordeling en een voorlopige kostenindicatie. Complexere projecten die torsieanalyse, FEA-beoordeling of specifieke goedkeuringsprocedures van classificatiebureaus vereisen, kunnen drie tot vijf dagen in beslag nemen voor een volledig technisch en commercieel voorstel. Spoedeisende aanvragen voor operationele boorplatforms kunnen worden gemarkeerd als AOG/prioriteitsaanvragen om het offertetraject te versnellen.

Wat is de beste manier om te kiezen tussen een tandwielkoppeling en een slangkoppeling met veermechanisme voor een offshore modderpompaandrijving in het Verenigd Koninkrijk, rekening houdend met kosten, prestaties en onderhoudsvereisten?

De keuze tussen een tandwielkoppeling en een slangkoppeling voor een offshore modderpompaandrijving hangt hoofdzakelijk af van drie factoren: het bedrijfstemperatuurbereik, de vereiste trillingsisolatie en de voorkeur voor smeringsonderhoud. Tandwielkoppelingen bieden een hogere koppelingsdichtheid en een langere levensduur bij omgevingstemperaturen boven 0 °C, maar vereisen regelmatig smeren om de smering van het kroontandcontact te behouden. Slangkoppelingen werken droog – smering is niet nodig – en hun progressieve veerconstante zorgt voor een superieure trillingsisolatie bij pomppulsaties, waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor boorplatforms op de Noordzee, waar de wintertemperaturen regelmatig onder het betrouwbare bedrijfstemperatuurbereik van met vet gesmeerde tandwielen dalen. Voor boorplatforms die het hele jaar door in het noorden van het Britse continentale plat opereren, biedt de slangkoppeling doorgaans lagere totale levenscycluskosten, ondanks een hogere aanschafprijs.

Waar kan ik een betrouwbare prijslijst of catalogus vinden van offshore-koppelingen voor boorplatformtoepassingen die naar Aberdeen en andere Britse havens verzenden?

Ever Power publiceert geen vaste prijslijst voor koppelingen met offshore-specificaties. De variatie in boringafmetingen, koppelwaarden, materiaalkwaliteiten en certificeringseisen voor offshore-toepassingen betekent namelijk dat voor elk project een individuele offerte wordt opgesteld om de juiste specificaties en een concurrerende prijs te garanderen. De meest effectieve aanpak voor inkoopteams in Aberdeen, Great Yarmouth, Dundee of een andere Britse havenstad is om de afmetingen van de as en de bedrijfsomstandigheden van de aandrijflijn rechtstreeks naar het verkoopteam van Ever Power te sturen via [email protected]. Het team zal een technisch voorstel en een commerciële offerte op maat leveren, afgestemd op uw specifieke eisen en projectplanning.

Hoe weet ik welke maat universele koppeling uit de SWC-serie ik nodig heb voor mijn lierinstallatie op een offshore boorplatform, als het ingangskoppel en de asafmetingen bekend zijn?

De selectie van een universele koppeling uit de SWC-serie voor een lieraandrijving begint met het berekenen van het ontwerpkoppel. Dit doet u door het nominale motorkoppel te vermenigvuldigen met de toepassingsservicefactor. Voor lieraandrijvingen in offshore-toepassingen ligt deze factor doorgaans tussen 2,0 en 3,0 om rekening te houden met het aanloopkoppel, schokbelastingen tijdens het loslaten van de rem en de dynamische belastingen die samenhangen met de door golven veroorzaakte bewegingen van het boorplatform. De boringdiameter van de benodigde koppeling wordt bepaald door de asdiameter en de gewenste verbindingsmethode (spiebaan, spie of perspassing). Het engineeringteam van Ever Power kan u helpen met de selectieberekeningen en adviseert u de meest geschikte SWC-maat en -configuratie op basis van uw gegevens.

Bent u klaar om de juiste koppeling voor uw offshore boorplatform te selecteren?

Stuur Ever Power uw aandrijflijnvereisten en ontvang binnen 48 uur een gedetailleerd technisch en commercieel voorstel.

✉ Neem vandaag nog contact op met Ever Power

bewerkt door gzl