Spannungssysteme

Wenn eine Leitung von einem schwimmenden Schiff zu einer festen Struktur (wie einem Bohrloch auf dem Meeresboden) führt, verursacht die Hubbewegung des Schiffs Spannungsschwankungen in der Leitung. Ohne Spannungssystem entstehen durch diese Schwankungen mehrere Probleme:

• Ermüdung — Zyklische Spannungsschwankungen beschleunigen die Ermüdungsschäden in der Leitung, den Verbindern und der Stützstruktur.
• Knicken — Wenn die Spannung unter einen kritischen Wert fällt, können schlanke Rohre wie Bohrsteigrohre ausknicken und zu katastrophalen Ausfällen führen.
• Ruckartiges Laden — Wenn die Leitung erschlafft und dann wieder angespannt wird, kann die resultierende Rucklast die Zugfestigkeit übersteigen.
• Dichtungsintegrität — In druckbeaufschlagten Systemen (z. B. Bohrsteigrohren) können Spannungsschwankungen zu Undichtheiten an Dichtungsschnittstellen führen.

Ein Spannungssystem gleicht die Hubbewegung aus, indem es die Leitung bei Schiffsbewegungen ausfährt oder aufrollt und die Spannung in einem engen Band um den Zielwert hält.

Ein Spannungssystem ist funktional ähnlich wie ein passiver Hubkompensator — es nutzt eine Gasfeder (stickstoffgeladene Akkumulatoren, die auf Hydraulikzylinder einwirken), um eine nahezu konstante Kraft zu halten, während der Kolben ein- und ausfährt.

Der Hauptunterschied liegt im Ziel: Ein Hubkompensator strebt nahezu Nullsteifheit an (um die Last von der Hubbewegung zu isolieren), während ein Spannungssystem konstante Kraft anstrebt (um eine bestimmte Spannung unabhängig von der Kolbenhublänge zu halten). In der Praxis benötigen beide eine weiche Gasfeder und sind eng verwandt.

Spannungssysteme können direkt wirkend (der Zylinder spannt die Leitung direkt an) oder indirekt (der Zylinder wirkt über ein Seilbahnssystem) sein. Mehrere Zylinder können parallel arbeiten, um die erforderliche Gesamtspannungskapazität zu erreichen.

Spannungssysteme werden in vielen Offshore-Anwendungen verwendet:

• Steigrohrdehnung — Aufrechthaltung der Spannung in Bohr- und Produktionssteigrohren zur Vermeidung von Knicken und Gewährleistung der Dichtungsintegrität.
• Kabel- und Umbilikaldehnung — Aufrechterhaltung konstanter Spannung während Kabelverlegung oder Umbilikaleinsatz von einem Schiff.
• Ankererdehnung — Ausgleich von Schiffsauswanderungen in Ankersystemen.
• Rohrdehnung — Aufrechterhaltung der Gegendehnung von Rohren während S-lay- oder J-lay-Operationen.

Jede Anwendung hat unterschiedliche Anforderungen an Spannungsbereich, Hub, Reaktionsgeschwindigkeit und Redundanz — aber alle teilen das grundlegende Erfordernis, Schiffsbewegungen auszugleichen.

Norwegian Dynamics ist ein kostengünstiges Backup-Steigrohspannungssystem, das für Bohroperationen konzipiert ist. Für umfassendere Spannungs- und Hubkompensationsanwendungen kann das adaptive ANTARES-System für den Spannungseinsatz konfiguriert werden, wobei seine automatische Gasfederanpassung optimale Spannungsgenauigkeit bei sich ändernden Bedingungen aufrechterhält.

Die Wahl des Spannungssystems hängt von der spezifischen Anwendung, dem erforderlichen Spannungsbereich, dem Hub und der Betriebsumgebung ab. Lesen Sie unser Auswahlhandbuch für Hubkompensatoren, das neben anderen Hubkompensationsanwendungen auch Spannungssysteme behandelt.