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深水装备趋于电气化 电动ROV将迎风而起?

深水装备趋于电气化 电动ROV将迎风而起?

水下环境恶劣危险,人的潜水深度有限,所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。目前,深水油气行业正趋向于使用全电气化的系统,因此,电动ROV也越来越受到青睐。本期石油圈将为大家介绍一家公司的电气产品线。

作者 | Jennifer Pallanich
编译 | 白小明

ROV可在高度危险环境、被污染环境以及零可见度的水域代替人工在水下长时间作业,一般配备声呐系统、摄像机、照明灯和机械臂等装置,能提供实时视频、声呐图像,机械臂能抓起重物。因其优良的性能,ROV在深水石油开发领域得到了广泛应用。

ROV趋于电动化

由于海上平台和船舶的空间很小,很多人都提倡使用电力驱动的远程操作机器人(ROV):与液压ROV相比,电动ROV占用的物理空间更小,所需的操作人员也更少。不过在执行大多数任务时,电动和传统ROV可以一起使用。

Saab Seaeye北美区销售经理Chris Roper称,就能力和性能来说,两种ROV在同一水平。目前执行同类任务,可以使用电力驱动ROV系统,也可以使用液压ROV。但在某些应用中,电动ROV比体积更大的液压ROV功能更强大。

例如,电动ROV的横截面更小,可以在更强的洋流环境下工作。Seaeye电动ROV产品系列的新成员Leopard可以在流速为4节(7.4km/h)的洋流环境下作业。

Seaeye公司已成立30多年,Roper表示,这些年来,Seaeye公司完善了水下电动推进器以及应用于推进器的ROV技术,Roper曾经是一名商业饱和潜水员。

一些作业公司表示,鉴于环保原因,而且电动ROV自身不需要携带油,所以他们更愿意使用电动ROV。

注:饱和潜水员通常在水下工作的时间一般都是在一个小时以上,潜水作业深度超过120米,在舱里呼吸的气体是氦气和氧气的混合气体。目前实现深海潜水的唯一技术,就是饱和潜水。就是指创造出一种环境和条件,使潜水员体内各组织体液中所溶解的惰性气体达到完全饱和的程度,潜水员可以在高压下停留几十天,待作业完成后,一次减压,返回正常生活。

油气行业趋于电气化

油气行业也正趋于在水下环境中使用全电气化产品,如全电气化的驱动器。Roper称,把电动ROV与电气硬件相连,将大有作为。从环保的角度来说,电气系统更具优势,从整体效率和降低总成本的角度来说,电气系统的回报更高。此外,电气噪声过大可能干扰传感器系统,而电动ROV运转产生的噪声很小。

Seaeye目前正在力推两款最新的水下电气设备:Leopard作业级ROV和Sabertooth检测&便携式混合动力维护设备。公司将Sabertooth称之为“智能化混合动力设备”,该设备通过无线通信,将自主式水下机器人(AUV)和ROV技术融入到单个机器人中,可漫游、盘旋,执行无系缆的便携式干预作业。

Sabertooth自身的电池容量为30千瓦时,可在3~4节的流速环境下,连续工作18个小时左右。Roper表示这一电量已经算是非常大的了。如果连接到主平台或者水下电源,Sabertooth可以在深达3000m的海底停留长达1年的时间。

Roper称,工作人员可以在岸上基地或海上操作这些设备执行IMR(检测、维护和维修)任务,作业人员数量也会有所减少,而且由于减少了下水和取回ROV的频率,也就减少了对船舶的需求。该设备使用自由空间光纤技术进行通信,能够使用水下电源站进行感应充电,可充电锂电池完成一次充电仅需6~8小时。

Roper相信这种设备应用于海底作业,可采集更多的数据,目前他们进行的大部分工作主要是提高探测环境变化的能力。

虽然Sabertooth已经在全球范围执行日常检查工作,但现在还无法留在海底工作,不过这种应用迟早会实现,因为Seaeye仍需进行长时间的浸泡试验。不过目前95%需要部署在海底的设备已经通过验证,仅需最后一步,即组装所有设备然后进行长时间的浸泡测试,该试验将于17年在Saab位于瑞典的Motala工厂附近的Vattern湖进行。

深水装备趋于电气化 电动ROV将迎风而起?

近日,Seaeye还在休斯敦约翰逊航天中心的NASA中性悬浮实验室进行了功能测试,各项指标均符合要求。

Roper将Leopard ROV称为Seaeye迄今为止制造的“最强大”的机器人。Leopard和Sabertooth有许多“共通点”。例如,两者都使用了同样的电力推进器和iCON系统(智能控制)。Leopard配有8个水平推进器和3个垂直推进器,通过系缆获得电能。8个水平推进器产生超过半吨的系缆拖力,推动机器人以4.2节航速前进。

目前,Leopards主要作业地点在澳大利亚、中东和远东深水地区。总部位于英国的ROVOP公司很快将在墨西哥湾使用首个Leopard,并将于17年年初在加拿大东海岸使用一整套设备。

Leopard的最大作业水深为3000m,在一些作业中,ROV可以在水下停留20天以上。据公司介绍,它可以在湍急的水流环境下执行任务。

Roper称,该设备的机械性能很好,出现问题的几率也很小,作业过程中,停机时间很短。即使在多数设备受损的情况下,Leopard也可以通过iCON自动执行冗余功能,独立管理设备上每个零部件。

未来发展方向

Roper认为在不久的将来,电动ROV还可以实现两个目标。一是延长在海底的停留时间,二是利用电气工具和电气操纵器技术,替换现有的液压工具。

Saab Seaeye在研发电气工具和电动操纵器方面可谓取得了切实的进步,实际应用中,也没有必要在电动机器人上使用液压工具。

Seaeye计划今年研制出几款电气工具,然后在2018年研制出电气控制操纵器。

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。

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