Açık Deniz Sondaj Platformları için Bağlantı Elemanları: Denizin Kıyısında Mühendislik Güvenilirliği

Dişli tipi kaplinlerde tork, göbekler üzerindeki bombeli dış dişlilerin dış manşon üzerindeki iç dişlilerle kenetlenmesi yoluyla iletilir. Tipik olarak DIN veya AGMA standartlarına göre 20 derecelik basınç açısıyla üretilen involüt diş profili, yükü aynı anda birden fazla diş temasına dağıtarak kompakt bir yapıda yüksek tork yoğunluğu sağlar. Diş yüzeylerinin düz değil küresel olarak oyulmuş olduğu bombeli diş geometrisi, dişli kaplinlerin aşırı kenar yüklemesi oluşturmadan kaplin yarısı başına 1,5 dereceye kadar açısal sapmayı karşılamasına olanak tanıyan temel özelliktir. Bu prensip, hem yüksek torkun hem de sürekli açısal sapmanın kaçınılmaz olduğu açık deniz platformlarındaki vinçlerde ve döner tablalarda ana tahrik milleri için dişli kaplinleri baskın tercih haline getirir.

Disk kaplinler tamamen farklı bir mekanik prensiple çalışır. İnce metalik lamine diskler – tipik olarak östenitik paslanmaz çelik veya Inconel alaşımlı paketler – burulma yükü altında teğetsel olarak esner ve herhangi bir kayma teması olmadan hem açısal hem de eksenel hizalama hatalarını karşılayan yay benzeri bir esneklik oluşturur. Normal çalışma sırasında metal-metal sürtünmesi olmadığı için, disk kaplinler aşınma kalıntısı üretmez, yağlama gerektirmez ve sıfır boşluk üretir. Bu özellikler, temiz çalışma ve sıfır boşluğun kritik olduğu açık deniz platformlarındaki hassas tahrik sistemleri için onları tercih edilen çözüm haline getirir; örneğin, yönlü sondaj motoru test tezgahları, dinamik konumlandırma itici tahrik sistemleri ve titreşim imzasının hem ekipman sağlığı hem de akustik nedenlerle sıkı bir şekilde kontrol edilmesi gereken deniz kompresör üniteleri gibi.

Sondaj platformunda, tahrik sistemi sabit torklu bir sistem değildir. Sondaj dizisi, yumuşak şeylden sert kalsite kadar öngörülemeyen formasyon değişiklikleriyle karşılaşır ve bu da anlık tork tersine dönüşlerine ve şok yüklerine neden olur. Bu darbeler sönümlenmeden tahrik sistemine geri dönerse, dişlilerde çatlaklara, yatak yuvalarında kırılmalara ve motor sargılarında yorulmaya neden olabilir. Tahrik ve tahrik edilen flanşlar arasına yerleştirilen poliüretan, neopren veya kauçuk elemanlı esnek kaplinler, kontrollü sertlik ve sönümleme sağlar. Eleman, tepe yüklerini absorbe etmek için elastik olarak deforme olur, ardından depolanan enerjiyi kademeli olarak serbest bırakarak motora iletilen tork dalgasını düzleştirir. Eleman sertliğinin (Shore A cinsinden ölçülür) seçimi, sönümleme yerine rezonans yükseltmesini önlemek için tüm tahrik sisteminin burulma doğal frekansına uygun olması gereken kritik bir mühendislik parametresidir.

EP serisi denizcilik sınıfı dişli kaplinler, tek bir kaplinde 800 Nm'den 2.800.000 Nm'ye kadar nominal tork değerleri sunar ve 1.000 döngüye kadar nominal torkun 2,5 katı tepe aşırı yük kapasitesine sahiptir. Bu sayede, matkap ucunun sert bir zemine temas etmesi ve vinç motorunun maksimum güç çıkışında çalışması gibi en kötü tork olaylarına dayanabilirler; bu koşullar, Cromarty Firth'ten Humber'a kadar birçok tesiste daha düşük kaliteli kaplinleri tahrip etmiş ve maliyetli tahrik sistemi onarımlarına yol açmıştır.

Disk tipi kaplin tasarımları, laminat paketin sürekli metalik yük yolu sayesinde gerçek sıfır boşluk (backlash) sağlar. Sondaj dizisindeki konum doğruluğu, kaplin boşluğuyla doğrudan bağlantılıdır; bu da, kuyu yörünge sapmasının derecenin kesirleri cinsinden ölçüldüğü yönlü sondaj işlemleri için bu özelliği kritik hale getirir. Sıfır boşluk ayrıca, tork tersine çevrilmesi sırasında boşluktan etkilenen kaplinlerin ürettiği düşük frekanslı tıkırtıyı ortadan kaldırır; bu da durum izleme sistemlerinde yanlış titreşim alarmlarını tetikleyebilir ve gereksiz kapanmalara neden olabilir.

Özellikle disk tipi kaplinler, düzenli yağlama, periyodik dişli kontrolü ve servis aralıklarında yeniden yağlama gerektirmez; bu da bakım penceresi planlamasının bir bakım mühendisinin tercihlerinden ziyade hava koşulları, kuyu programı ve helikopter kullanılabilirliği tarafından belirlendiği platformlarda kritik bir avantajdır. İngiltere kıta sahanlığındaki bazı açık deniz operatörleri, disk kaplinlerinin herhangi bir mekanik müdahale olmadan yedi yıldan fazla sürekli çalışma ömrüne sahip olduğunu ve ilk montaj kontrolünün ötesinde toplam bakım maliyetinin sıfır olduğunu bildirmiştir.

Açık deniz platformları esner. Kuzey Denizi fırtınasında yarı batık bir platformun yapısal çelik güvertesi, dalga yükü altında ölçülebilir şekilde esner ve hatta sabit gövdeli platformlar bile temel kazıklarında mevsimsel farklı oturma yaşar. Bu yapısal hareket, zamanla değişen ve yalnızca dikkatli ilk hizalama ile ortadan kaldırılamayan açısal ve paralel şaft sapması olarak tahrik sistemi hizalamasına iletilir. Yüksek sapma toleranslı dişli kaplinler, 3 dereceye kadar açısal değerleri ve 4 mm'ye kadar paralel sapmayı karşılayarak, tahrik sisteminin, rijit kaplinleri çatlatacak ve hassas toleranslı şaft contalarını tahrip edecek platform hareket olayları sırasında çalışır durumda kalmasını sağlar.

Vinç, sondaj borusunu sondaj deliğine indirip çıkarmaktan ve yüzlerce ton ağırlığında olabilen muhafaza borularını yerleştirmekten sorumlu olan kaldırma sisteminin kalbidir. Genellikle 500 kW ile 4.000 kW arasında değişen AC değişken hızlı sürücüler olan ana tahrik motorları, borunun yukarı çekilmesi sırasında yüksek statik torku ve boru içeri indirilirken frenleme uygulamaları sırasında şiddetli dinamik torku kaldırabilen bir dişli kaplin düzenlemesi aracılığıyla tambur miline bağlanır. Motor ile redüksiyon dişli kutusu giriş mili arasına takılan dişli kaplinler, bir çalışma döngüsü boyunca 6 ila 8 mm'ye ulaşabilen, termal genleşmeden kaynaklanan motor milinin eksenel hareketini karşılamalı ve aynı zamanda tork reaksiyon yükleri altında motor montajının sapmasından kaynaklanan açısal yanlış hizalamayı da yönetmelidir.

İngiltere merkezli açık deniz operasyonlarında, özellikle Aberdeen'in doğusundaki Forties ve Buzzard sahalarında çalışan platformlarda, yüksek nemli hava, ara sıra deniz suyuyla güverte yıkaması ve dalga yüklemesinden kaynaklanan titreşimin platform yapısı üzerinden iletilmesi, dişli kaplin contaları için benzersiz derecede zorlu bir ortam yaratmaktadır. Denizcilik sınıfı gres yağı (EP katkılı ve tuzlu suya dayanıklı NLGI 2. sınıf) ile çift dudaklı contaların kullanılması ve planlı bakım duruşları sırasında altı aylık yağlama aralıklarının uygulanması, kaplinin sökülmesine gerek kalmadan üç yıllık bir hizmet ömrü elde etmek için en etkili strateji olarak kanıtlanmıştır.

Açık deniz platformlarındaki çamur pompaları, sondaj sıvısını sondaj borusundan aşağıya ve tekrar halka boşluğuna dakikada 7.000 litreye varan debilerde ve 6.000 psi'ye varan deşarj basınçlarında dolaştırır. Krank mili devri başına üç basınç darbesi üreten üç pistonlu pompa tasarımı, giriş milinde karakteristik bir titreşimli tork talebi oluşturur ve eğer kaplin sertliği doğru şekilde eşleştirilmezse, tahrik sistemi boyunca burulma rezonanslarını tetikleyebilir. Pompa hızının üçüncü ve altıncı harmoniklerinden sistemi uzaklaştırmak için uygun burulma sertliğine sahip poliüretan elastomerik elemanlı esnek kaplinler, Kuzey Denizi platformlarındaki çamur pompası tahrik uygulamaları için standart çözümdür.

Elektrik motoru ile pompa dişli kutusu arasındaki bağlantı, 1500 kW'lık bir motorun soğuk çalıştırmadan tam çalışma sıcaklığına kadar ısınması sırasında meydana gelen önemli termal genleşmeyi de karşılamalıdır; bu işlem 45 dakika sürer ve 3 ila 5 mm arasında eksenel şaft genleşmesine neden olur. Bu amaçla, mevcut montaj uzunluğuna ve operatör tarafından belirtilen bakım stratejisine bağlı olarak, yüzer orta bölüme sahip esnek çeneli kaplinler veya ara parça düzenlemeli dişli kaplinler kullanılır. Ever Power, İngiltere kıta sahanlığı kurulumlarında adaptör flanşlarının özel olarak işlenmesine gerek kalmadan, Oilwell, Gardner Denver ve National Oilwell Varco pompa modelleriyle boyut olarak uyumlu, çamur pompası yenilemeleri için özel kaplin ara parçası kitleri tedarik etmektedir.

Üst tahrik ünitesi, sondaj kulesi kılavuz rayları boyunca dikey olarak hareket ederek, tüm düzenek yukarı ve aşağı hareket ederken sondaj borusunu döndürür. Her biri 450 ila 1000 kW gücünde bir ila dört adet tahrik motoru, ray aşınmasından kaynaklanan açısal sapmayı ve 30 ila 40 metrelik hareket aralığı boyunca kılavuz toleransı birikiminden kaynaklanan paralel sapmayı karşılaması gereken kaplinler aracılığıyla döner dişli kutusuna bağlanır. Üst tahrik ünitesi, her yeni sondaj borusu demetiyle temas ettiğinde şok yüklemesine maruz kalan hareketli bir ekipman parçası olduğundan, kaplinin ayrıca bir sondaj kulesinin çalışma ömrü boyunca milyonlarca temas döngüsüne dayanabilmesi için olağanüstü yorulma direncine sahip olması gerekir.

Disk kaplinler, yüksek tork kapasitesi, bakım gerektirmeyen çalışma ve görsel olarak incelenebilme özelliği sayesinde, üstten tahrikli motor-şanzıman bağlantıları için baskın tercih haline gelmiştir. Disk paketindeki bir çatlak veya yorulma arızası, sökülmeden rutin kontroller sırasında tespit edilebilen görünür bir bozulmaya neden olur. Bu durum, İngiltere Sağlık ve Güvenlik İdaresi'nin (HSE) güvenlik açısından kritik döner ekipmanlara ilişkin kılavuzunun gereklilikleriyle doğrudan örtüşmektedir; bu kılavuz, Açık Deniz Tesisleri ve Kuyuları (Tasarım ve İnşaat, vb.) Yönetmeliği kapsamında faaliyet gösteren açık deniz tesislerindeki tahrik sistemi bileşenleri için periyodik inceleme rejimleri gerektirmektedir. Aberdeen merkezli uyumluluk ve mühendislik ekipleri tarafından iyi bilinen HSE kılavuzu, invaziv olmayan incelemeyi destekleyen bileşenler için bir şartname tercihi oluşturmaktadır.

Her açık deniz platformu, genellikle her biri 1.500 kW ile 5.000 kW arasında değişen üç ila altı dizel jeneratör setinden oluşan ve tüm sondaj ve yardımcı sistemlere elektrik enerjisi sağlayan bir güç üretim sistemi çalıştırır. Dizel motor, jeneratörü, pistonlu motorun burulma düzensizliğini absorbe etmesi ve bu titreşimin jeneratöre girerek voltaj regülasyonunu ve sargı yorgunluğunu etkilemesini önlemesi gereken bir kaplin aracılığıyla tahrik eder. Bu uygulamada, hassas derecelendirilmiş elastomerik elemanlara sahip burulmaya dayanıklı kaplinler zorunludur; burulma sertliği, sistemin burulma doğal frekanslarının çalışma hızı aralığının dışında kalmasını sağlamak için jeneratör rotor ataleti ve motorun ateşleme sırası ile birlikte hesaplanmalıdır.

SOLAS denizcilik yönetmeliklerine göre 30 saniye içinde çalışmaya başlaması ve tam yüke ulaşması gereken acil durum dizel jeneratörleri, ek kaplin gereksinimleri getirir: kaplin, soğuk bir motorun önceden yüklenmiş bir bara karşı ateşlenmesiyle oluşan normal nominal torkun beş katına kadar olan soğuk çalıştırma şok torklarına dayanmalıdır. Bu rolde bazen, jeneratör sargılarını mekanik aşırı yüklenmeden koruyan, ancak ana kaplin tertibatının çıkarılmasını gerektirmeden (genellikle eğitimli bir teknisyen tarafından 20 dakika içinde) hızlı bir şekilde değiştirilebilen planlı bir arıza modu pahasına, kesme pimi veya tork sınırlama özelliklerini içeren kaplin tasarımları kullanılır.

Birleşik Krallık enerji şirketlerinin Kuzey Denizi veya Atlantik Sınırı lisanslarıyla işlettiği platformlarda, jeneratör seti kaplin spesifikasyonu tipik olarak API 671'i (Petrol, Kimya ve Gaz Endüstrisi Hizmetleri için Özel Amaçlı Kaplinler) geçerli standart olarak belirtir ve G 1.0 veya daha iyi fabrika dengesi, malzeme test sertifikasına kadar izlenebilir boyut dokümantasyonu ve sevkiyat öncesinde yağlanmış herhangi bir boşluğun hidrostatik veya basınç testini gerektirir. Ever Power'ın kalite yönetim sistemi, API 671 dokümantasyon gereksinimlerini ek bir ücret karşılığında değil, standart bir teklif olarak karşılayacak şekilde yapılandırılmıştır ve bu da uyumluluk açısından kritik açık deniz kaplin siparişleri için tedarik süresini kısaltır.

Yarı batık sondaj gemileri ve sondaj platformları, çapa kullanmadan kuyu üzerinde sabit kalmak için dinamik konumlandırma sistemlerine güvenir. Tipik olarak her biri 2.000 ila 5.500 kW gücünde altı ila on iki adet azimutlu üniteden oluşan itici tahrik sistemleri, ana motor ile itici dişli kutusu arasındaki bağlantıda yüksek tork kapasitesini sıfır boşluk ve düzgün güç iletim özelliğiyle birleştiren kaplinlere ihtiyaç duyar. İtici tahrik zincirindeki herhangi bir mekanik düzensizlik veya tork dalgalanması, DP kontrol sistemi tarafından istenmeyen gemi hareketi olarak algılanır ve enerji israfına ve tüm itici ünitelerinde mekanik aşınmayı artıran düzeltici itme komutlarını tetikler.

Sınıf 3 dinamik konumlandırma standartlarına göre derecelendirilmiş disk kaplinler, bu uygulama için yerleşik çözümdür. Burulma sertlikleri, motor torku ile pervane torku arasında öngörülebilir, doğrusal bir aktarım fonksiyonu sağlar ve bu da DP kontrol algoritmaları tarafından doğru bir şekilde modellenebilir. Geri tepme olmaması, aksi takdirde iticinin yön değiştirmeleri sırasında ortaya çıkacak olan doğrusal olmayanlığı ortadan kaldırır. MCA (Denizcilik ve Sahil Güvenlik Ajansı) denetim gereksinimleri altında çalışan İngiliz gemi operatörleri, bağımsız yük yollarına sahip disk kaplin tasarımları belirtir; bu, çift diskli ara parça kaplininin iki disk paketinin her birinin tasarım torkunun tamamını bağımsız olarak taşıdığı anlamına gelir, böylece tek bir disk paketi arızası, Sınıf 2 ve Sınıf 3 DP sistemleri için yedeklilik gereksinimlerine uygun olarak tahrik kaybına neden olmaz.

Ever Power, ISO 10360 standartlarına göre kalibre edilmiş CNC dişli taşlama, beş eksenli işleme merkezleri ve koordinat ölçüm makineleriyle donatılmış 60.000 metrekarelik hassas mühendislik tesisinde faaliyet göstermektedir. Üretim operasyonları, ISO 9001:2015 sertifikalı bir kalite yönetim sistemiyle desteklenmekte olup, 150'den fazla nitelikli mühendisten oluşan mühendislik ekibi, denizaşırı tedarik ekipleri için standart hizmetler olarak kaplin seçimi, burulma analizi ve API 671 dokümantasyonu sağlamaktadır.

Özelleştirme yeteneği, standart katalog ürünlerinin yetersiz kaldığı açık deniz projeleri için Ever Power'ı tercih edilen ortak yapan ayırt edici özelliktir. Mühendislik ekibi, standart dışı iç çaplar ve kama yuvası konfigürasyonları, OEM şanzıman montaj sınırlarıyla kısıtlanan özel yüz yüze boyutlar, paslanmaz çelik manşonları alaşımlı çelik göbeklerle birleştiren çift malzemeli montajlar, özel aletlere gerek kalmadan 30 dakikadan kısa sürede açık deniz sahasında değiştirmeye olanak tanıyan hızlı değiştirilebilir kartuş tasarımları ve tam deniz daldırma ortamları için ISO 12944 kategori C5-M'ye göre belirtilen korozyon koruma paketleri gibi standart dışı çözümleri rutin olarak ele almaktadır. Referans portföyünde 3.000'den fazla açık deniz ve endüstriyel proje ve kaplin tasarım yeniliklerini kapsayan 68'den fazla patent ile Ever Power, açık deniz tedarik mühendislerinin 1. sınıf bir bileşen tedarikçisinden beklediği hem mühendislik derinliğini hem de üretim disiplinini sunmaktadır.

İngiltere merkezli tedarik ekipleri, zaman açısından kritik açık deniz teslimatları için Ever Power'ın tedarik zinciri lojistik altyapısından yararlanabilir; Aberdeen Dyce lojistik merkezi ve Humberside yük terminaline özel nakliye rotaları, Kuzey Denizi'ndeki ana operasyonel üsleri kapsamaktadır. Standart açık deniz bağlantı varyantlarında fabrika-güverteye teslim süreleri, sipariş onayından itibaren 6 ila 8 haftadır ve çerçeve anlaşmaları bulunan kayıtlı müşteriler için bu süre 3 ila 4 haftaya düşmektedir.

Ever Power'ın Esnek Kiriş Kaplin'i, yüksek mukavemetli alüminyum veya paslanmaz çelik alaşımdan işlenmiş, hassas tek parça helisel kesimli bir tasarıma sahiptir. Helisel kiriş geometrisi, kontrollü burulma esnekliği sağlar; 5 dereceye kadar açısal sapmayı ve 0,5 mm'ye kadar paralel sapmayı karşılarken, kullanım ömrü boyunca sıfır boşluk (backlash) sağlar. Bu özelliğiyle, özellikle boşluk ve histerezisin tolere edilemeyeceği açık deniz servo motor sistemleri, enkoder sürücüleri ve dinamik konumlandırma geri besleme transdüserleri için son derece uygundur. Kompakt, hafif yapısı ve bakım gerektirmeyen çalışması, kurulum alanının kısıtlı olduğu ve bakım erişiminin sınırlı olduğu her yerde cazip bir çözüm haline getirir.

Ürünü Görüntüle →

Ever Power Disk Kaplin, yağlama gerektirmeyen çalışma ve hassas burulma özelliklerinin olmazsa olmaz gereksinimler olduğu, zorlu yüksek hızlı, yüksek torklu açık deniz uygulamaları için tasarlanmıştır. Çoklu cıvata konfigürasyonunda östenitik paslanmaz çelik veya Inconel disk paketleriyle üretilen kaplin, temas aşınması, boşluk veya periyodik yağlama gereksinimi olmadan saf metalik bükülme yoluyla tork iletir. Laminat paket geometrisi, eleman başına 1 dereceye kadar açısal sapma ve artı veya eksi 4 mm'ye kadar eksenel hareket toleransı sağlar. API 686 yerinde pompa bakım gereksinimlerini karşılamak için özel ara parça uzunluklarıyla tek diskli ve çift diskli ara parça konfigürasyonlarında mevcuttur. API 671 standardına göre derecelendirilmiştir ve talep üzerine tüm dokümantasyonu sağlanır.

Ürünü Görüntüle →

“Ever Power'ın sağladığı burulma analizi, önceki tedarikçimizden gördüğümüz her şeyden daha ayrıntılıydı. On sekiz aydır peşinde olduğumuz rezonans sorununu tek bir teknik inceleme oturumunda tespit ettiler. Değiştirilen kaplinler, takıldıktan beri hiçbir sorun olmadan çalışıyor; gerçekten etkileyici bir mühendislik desteği.”

“Shetland kıyılarında çalışan iki sondaj kulesindeki üstten tahrikli sistemlerin yenilenmesi için Ever Power disk kaplinlerini tercih ettik. API 671 dokümantasyon paketi ilk gönderimde eksiksizdi ve QHSE ekibimizden hiçbir soru gelmedi; bu bile önceki tedarikçiyle üç haftalık karşılıklı yazışmadan bizi kurtardı. Ürün performansı tam olarak hesaplandığı gibi oldu.”

“Ever Power'ın jeneratör setimizin yenilenmesi için ürettiği özel ara bağlantı parçası dört hafta içinde teslim edildi ve motor veya alternatör bağlantı noktalarında herhangi bir değişiklik yapılmadan takıldı. Jeneratör terminallerindeki titreşim seviyeleri orijinal bağlantı parçasına kıyasla 62% azaldı ve kurulumdan bu yana geçen on sekiz ay içinde mekanik titreşimle ilgili tek bir voltaj dengesizliği vakası yaşamadık. Fiyatlandırma, Avrupa alternatiflerine göre oldukça rekabetçiydi.”