分配北海的可持續(xù)能源

　　使用CTOffshoreA/S遙控作業(yè)船(ROV)挖溝機鋪設高壓交流海底電纜比以往任何時候都更簡單、更安全、更準確。丹佛斯VLT?變頻器裝在母船上，通過臍帶電纜控制海底高壓和低壓ROV海水泵，在水下最深100m處為ROV供電并進行控制。在高風險、高要求的海上風力發(fā)電行業(yè)，對大功率驅動器的投資幾天內就能得到回報——且在未來幾十年間能持續(xù)帶來收益，從公海提供安全、可持續(xù)的電力。

　　安全鋪設海底電纜

　　CTOffshore承擔了在6個月內開發(fā)和建造新一代ROV挖溝機的任務。盡管開發(fā)時間很短，但目標很高，包括820kW(1100HP)的推進和泵送能力，及新型DOBI（埋藏深度指示）工具，具有一系列精細、符合人體工程學的工作環(huán)境的PLC控制。

　　新的技術挑戰(zhàn)是重新將泵從船舶甲板上裝在海底，以降低損耗，增加ROV的操作行為。由于泵裝在ROV上，高度精確的變速泵控制是成功的關鍵。

　　解決方案：ROV配有一個高壓和低壓系統(tǒng)，通過先進的液壓操作歧管輸送噴射水和反沖洗水。這樣一來，通過結合可控的反沖洗系統(tǒng)，則能夠始終保持最佳的噴射壓力。

　　CTOffshore海底部門主管兼高級經理MadsCarstens對泵功能作出了解釋：“高壓泵為刀頭提供噴射水流，在電纜下方進行切出一條溝渠，在重力作用下，電纜會緩慢下沉到溝渠中。同時，低壓泵將挖出的材料向后吹出，掩埋剛沉入的電纜。對我們來說，重要的是保持海底物質不斷流動，確保電纜鋪設能夠暢通無阻。”

　　直接安裝在ROV上的高壓泵，可通過船舶上的VLT?變頻器進行控制。此高壓泵可向刀頭提供噴射水。

　　得出解決方案–全程提供工程支持

　　對于安裝在ROV上的高低壓海水泵的變速控制需要特殊的解決方案。因此，MadsCarstens要求丹佛斯和競爭供應商找到控制海底泵的良好解決方案。

　　丹佛斯VLT?變頻器可執(zhí)行以下系統(tǒng)分析：

　　有效控制泵所需的因素

　　船舶電網諧波失真、有效減少諧波并遵守海事合規(guī)，也是重要的考量因素。

　　對比這些分析情況，CTO選擇了丹佛斯VLT?變頻器團隊提供的解決方案，由以下組件構成的低諧波變頻器解決方案：

• 　VLT?AutomationDriveFC302低諧波變頻器，用于控制高低壓泵。這款VLT?變頻器可保證THDi不到3%，確保在滿載時維持穩(wěn)定電壓。使用低諧波變頻器，THDi和THDv可維持在較低水平，因此可相應減小發(fā)動機尺寸。降低THDv有助于延長組件使用壽命，避免出現錯誤風險以及通常與諧波干擾和THDv增加相關的組件不穩(wěn)定情況。

• VLT?Sine-WaveFilterMCC101

• 將變壓器設置為3300VAC?VLT?SoftStarterMCD500–用于控制油泵液壓：牽引帶、控制刀頭深度和角度的刀頭液壓裝置，和推進器，在船舶停泊在海床上時用于控制ROV方向。

　　用于液壓系統(tǒng)的電機可控制牽引帶、刀頭液壓系統(tǒng)和推進器，并由VLT?SoftStarterMCD500控制。

　　丹佛斯幫助調試了采用PROFINET的低諧波變頻器，訓練有素的PLC工程師也在正式投入運行時提供了幫助。最終丹佛斯工程師與CTO在兩個階段合作開展了變頻器測試和連接工作。

1. 車間內的干測試：團隊使用發(fā)動機在60Hz時生成440V的典型船舶電壓。在空載條件下使用50m傳送電纜測試泵。泵控制狀況良好，確認了開/關控制、頻率和泵向。

2. 在船舶上進行有水測試和調試，同時ROV泵在水下滿載運行：

• 微調LHD驅動泵參數

• 糾正泵運行狀況

• 控制泵提供的電壓，避免傳送電纜過熱。

　　“我們可以觀察到ROV電動泵的性能，但無法測量相關參數。因此，我們通過相關試錯過程來確定正確設置，”DanfossDrives應用工程師AndersEriksen解釋道。

　　圓滿完成任務

　　在進行有水測試后，ROV可用于執(zhí)行商業(yè)任務。在M?rskRecorder船上調試了ROV及其動力和控件集裝箱，然后在北海德國區(qū)的DONGGodeWind海上風電場投入使用。CTOffffshore首席運營官HansSchneider解釋道，“感謝實力雄厚的分包商，是他們幫助我們并高效實施了Mads及其團隊提出的設想，我們才取得不錯的成就?！?/p>

　　海水泵的高精度變速控制功能可確保海底電纜順暢無礙進行埋設：

• 海底電纜通常連接至兩個渦輪發(fā)電機，以正確方向鋪設在海床上。

• 須小心降低和放置ROV，以便其跨越電纜。

• 在ROV上，高壓泵可為刀頭供電，在海底電纜下方鑿出一條溝渠。

• ROV的低壓泵將向后吹動挖出的材料。我們必須保持海底物質不斷流動，確保電纜能夠暢通無阻下沉鋪設。

　　所有處理、提升和強制鋪設電纜的操作都可能導致電纜出現疲勞損傷風險。因此必須使用VLT?變頻器小心控制ROV泵，保證精確下埋電纜，以便在整個海底電纜生命周期范圍內提高安全性和穩(wěn)定性。

　　如何將電纜埋設在海床下

　　CTO107-1100ROV挖溝機詳情

• 型號：挖溝機ROV

• 序列號：CTO107-1100

• 制造日期：2015年5月

• 重量9000kg

• 尺寸3940x6340x2670mm

• 額定值：820kW(1100HP)

• 由CTOffshore設計

　　集裝箱內容

　　CTOffshore海底部門主管兼高級經理MadsCarstens與丹麥DanfossDrives的Jens-ChristianStrate和AndersEriksen

　　控制室和功率驅動系統(tǒng)分別安裝在標準集裝箱中，以便快速方便地轉移到船舶甲板上。在測試期間，集裝箱內的發(fā)電機總共產生了1MW的電力。但是在正常運行期間，ROV可利用船舶電機，其具有1.8MW的剩余容量。

　　動力集裝箱的內容

• VLT?AutomationDriveFC302LowHarmonicDrive

• 用于海底泵的變壓器400V-3.3kV（經濟實惠且免維護）

• 用于液壓泵的變壓器

• VLT?Sine-WaveFilterMCC101

• 小型遙測變壓器2.4kV

• VLT?SoftStarterMCD500，用于液壓泵

　　控制集裝箱里包含什么？

　　ROV操作員

• 帶有兩個工作站和多個屏幕的控制室

• 安裝在ROV上的攝像機可在控制室屏幕上顯示圖像，有助于操作員跟蹤挖溝操作進度

　　海上風車不僅可以帶來清潔環(huán)保能源，高大壯觀的風力發(fā)電機組巍然聳立在藍天碧海之間，還成為海岸上一道獨特亮麗的風景。丹佛斯未來將繼續(xù)努力提高研發(fā)和制造能力，力爭成為變頻器行業(yè)領域的一道亮麗的風景。