Veealune vints vajab enamat kui pöörlevat elektriühendust. Hetkel, kui kaablirull, kinnitustrummel või nabakäsitlussüsteem läheb pinnast allapoole, peab selle libisemisrõngas hoidma toidet, juhtsignaale ja andmeid läbimas pöörleva liidese, samal ajal kui korpust koormab veesurve, ründab merevesi, raputab anuma liikumine ja see on tavapäraseks hoolduseks kättesaamatus kohas. Otsus on lihtne öelda: veepiirist kõrgemal piisab tavaliselt suletud meresõidurõngast; kui trummel on vee all ja rõhk tõuseb ja langeb koos sügavusega, asurvekompenseeritud libisemisrõngason õige tehniline valik, mitte valikuline uuendus.
Selles juhendis kirjeldatakse, mida rõhukompenseeritud libisemisrõngas teeb, miks standardseade vee all rikki läheb, kuidas õliga täidetud rõhu kompenseerimine{0}} toimib ja kuidas õiget mõõtühikut määrata. See sisaldab kõrvuti--kõrvuti olevat võrdlustabelit, suletud- versus-kompenseeritud otsuste tabelit, pakkumise-päringu- (RFQ) kontroll-loendit ja testimist, mis peaks toetama disaini enne veealust kasutuselevõttu.
Mis on veealuse vintsi survekompenseeritud libisemisrõngas?
Libisemisrõngas on elektromehaaniline seade, mis edastab võimsust või signaale statsionaarse ja pöörleva konstruktsiooni vahel. Veealuses vintsis on pöörlevaks konstruktsiooniks trummel või rull, mis annab välja ja tõmbab kinnituse, kaabli või naba, samal ajal kui pealmine toite- ja juhtimissüsteem jääb fikseerituks.
Survekompenseeritud libisemisrõngas on ehitatud spetsiaalselt vee all kasutamiseks. Selle ülesanne on hoida usaldusväärset elektrilist ja optilist jõuülekannet, samal ajal kui väline veerõhk muutub sügavusega. See teeb seda, täites pöörleva sõlme dielektrilise õliga ja lisades kompensatsiooniseadme, nii et siserõhk jälgib ümbritsevat vett, selle asemel et takistada seda jäiga, õhuga täidetud -kestaga. Kui pöörlev liigend sukeldub või liigub läbi sügavuse, käsitlege rõhu kompenseerimist lähtenõudena ja määrake sügavus.
Miks tavaline libisemisrõngas vee all ebaõnnestub?
Pööramine iseenesest pole probleem. Probleemiks on pöörlemine koos rõhu, niiskuse, korrosiooni ja hoolduse puudumisega. Sukeldatud trumlisse kukkunud kuiv-tööstuslik libisemisrõngas ei pea veealust töötsüklit vastu ja kaitseümbrist, mis hoiab ainult pritsmed välja, ei hinnata sügavuse suhtes automaatselt.
Hüdrostaatiline koormus on kõige sagedamini alahinnatud osa. NOAA andmetel tõuseb ookeanirõhk umbesüks atmosfäär iga 10 meetri sügavuse kohta, nii et 1000 m kõrgusel asuvasse korpusesse tungib igast küljest ligikaudu 100 atmosfääri. Selle taustal on põhiline libisemisrõngas silmitsi mitme betooni rikkerežiimiga vee all:
- Niiskus siseneb korpusesse ja halvendab isolatsiooni
- Surveerinevusest tulenev tihenduspinge läbi jäiga korpuse
- Galvaaniline ja üldine korrosioon mereveest ja niiskest mereõhust
- Ebastabiilne kontakt ja elektriline müra vibratsiooni ja löögi all
- Enneaegne kontakti kulumine saastumisest
- Aeglane ja kulukas ülevaatus, kui seade on paigaldatud avamerele
Kaitstud,{0}}veeteki kohal oleva vintsi puhul kaitseb nende riskide eest suletud meresõidurõngas. Sukeldatud või sügavus{2}}rattatrumli puhul peab konstruktsioon pigem tasakaalustama survet kui sellega võitlema.
Kuidas nafta{0}}täidetud rõhu kompenseerimine mere all toimib?
Rõhukompensatsioon laseb libisemisrõnga koostul järgida välist veesurvet, selle asemel et hoida seda õhuga{0}}täidetud korpusega. Koost on täidetud dielektrilise õliga ja varustatud kompensaatoriga, tavaliselt painduva põiega, membraaniga või vedruga -koormatud kolviga, mis võimaldab sisemisel ruumala võrdsustada ümbritseva keskkonnaga. See rõhuga-tasakaalustatud, õliga täidetud-lähenemine on levinud veealustes elektrisüsteemides.
Surve tasakaalustamine teeb korraga kolm kasulikku asja. See hoiab tihendite diferentsiaali nulli lähedal, nii et staatilised ja dünaamilised tihendid ei kanna enam kogu hüdrostaatilist koormust. See hoiab vett eemal ja pärsib kontaktpindade korrosiooni, sest õli hõivab ruumi, kuhu vesi muidu jõuaks. Ja see säilitab stabiilse kontaktkile, mis kaitseb signaali terviklikkust korduva pöörlemise kaudu.
Detailne disain järgib rakendust: nõutav sügavus ja rõhuprofiil, vool ja pinge, signaali- ja kiudkanalite kombinatsioon, korpuse materjal, kaabli väljapääsu paigutus ja hooldusstrateegia. Merealune üksus tuleks konstrueerida selle tööpiirkonna ümber, selle asemel, et valida üldotstarbelisest-ainuüksi ringkondade loenduse kataloogist.
Toite-, signaali- ja fiiberoptiline ülekanne läbi pöörleva trumli
Vintsi libisemisrõnga kasutamise üks peamisi põhjuseid on vältida kaabli keerdumist väljamaksmise ja väljavõtmise ajal. Trummel pöörleb, kui pealmine süsteem jääb paigale, ja libisemisrõngas on nende vahel kontrollitud pöörlev liides. Ilma selleta tekitab pidevalt pöörlev trummel kaabli keerdumist, ebastabiilseid signaale, voolukatkestusi ja varajasi kaablirikkeid.
Kaasaegne veealune vints kannab harva jõudu üksi. Olenevalt platvormist peab pöörlev liides läbima ajami ja mootori võimsuse, juhtliinid, anduri ja kodeerija tagasiside, kaamerate ja sonari Etherneti, koaksiaal- või videosignaalid ning ühe-režiimiga kiud telemeetria jaoks pika lõastuse kaudu. Kui projekt vajab nii elektrienergiat kui ka suure-ribalaiusega andmeid, ühendab pöörlev pakett elektrilise libisemisrõnga jakiudoptiline pöörlev liigendnii et toite- ja optilised kanalid jagavad ühte pöörlevat liidest.
Standardne, suletud, õliga-täidetud või hübriid: kõrvuti--kõrvuti võrdlus
Mitte iga vints ei vaja sama libisemisrõngast. Õige tüüp sõltub sellest, kas pöörlev liigend töötab kuivas, pritsme{1}}ohus, tekil-kinnitatud, sukeldatud või sügavas-veekeskkonnas ning sellest, kas see peab kandma nii kiudaineid kui ka voolu.
| Libisemisrõnga tüüp | Tüüpiline keskkond | Surve käsitlemine | Toide / signaal / kiud | Sobib kõige paremini |
|---|---|---|---|---|
| Standardne libisemisrõngas | Kuiv, siseruumides, kaitstud | Puudub (jäik, õhuga täidetud-) | Võimsus ja põhisignaalid | Tööstuslik ja siseruumides pöörlemine; ei ole mõeldud kasutamiseks vee all ega merel |
| Tihendatud mere libisemisrõngas | Tekk, pritsige ja pihustage vee kohal | Pihustus ja lühiajaline sukeldumine on suletud; sügavus ei ole vaikimisi kaetud | Toide ja signaalid, valikuline fiiber | Veeteki vintside ja pritsmealade kohal- |
| Õliga täidetud-rõhukompenseeritud libisemisrõngas | Sukeldatud, veealune | Õli ja kompensaatori abil tasakaalustatud ümbritseva keskkonnaga | Toide ja signaalid, sageli kombineerituna fiiberoptidega | Sukeltrumlid, ROV- ja TMS-vintsid, veealused kaablirullid, okeanograafilised vintsid |
| Hübriidne elektriline ja fiiberoptiline pöörlev liigend | Sukeldatud, veealune, suur andmekoormus | Survega{0}}kompenseeritud pakett | Toide, juhtimine ja kiire{0}}kiud või Ethernet ühel liidesel | ROV, sonar ja pildisüsteemid, mis vajavad toidet ja lairibaandmeid liikuva lõa kaudu |
Kombineeritud toite- ja lairibaandmete puhul ahübriidelektriline-pluss-kiud-libisemisrõngashoiab kanalite arvu, sügavuse reitingu ja optilise jõudluse koos määratletuna, mitte ei kinnita konstruktsiooni hilises etapis.
Millal valida suletud vs survekompenseeritud
Valige selle järgi, kus pöörlev liigend tegelikult asub ja kuidas rõhk töötsükli jooksul käitub, mitte ahelate arvu järgi.
| Töötingimus | Soovitatav disain | Miks |
|---|---|---|
| Kuiv või siseruumides, ei puutu kokku merega | Standardne libisemisrõngas | Pole vaja hallata niiskust ega survekoormust |
| Ainult-veeteki kohal, pihustage ja pritsige | Tihendatud mere libisemisrõngas | Niiskuskaitse ilma püsiva sügavussurveta |
| Vahelduv madal sukeldumine, pritsmete tsoon | Pitseeritud meresõiduk, kinnitatud määratud sukeldumissügavuseni | Enne sellele lootma asumist kontrollige keelekümbluse reitingu sügavust ja kestust |
| Pidevalt vee all, fikseeritud madal sügavus | Õliga täidetud-rõhk on kompenseeritud | Püsiv välisrõhk mõjutab korpust ja kaablite väljundeid |
| Sukeldunud muutuva või sügava sügavusega | Õliga täidetud-rõhukompenseeritud, sügavusele vastava suurusega kompensaator | Survetsüklid peavad olema tasakaalustatud, mitte vastu seisma |
| Sukeldatud ja suure{0}}ribalaiusega andmed | Hübriidelektri- ja fiiber, rõhukompenseeritud | Toite- ja lairibakiud või Ethernet läbivad ühe pöörleva liigendi |
Merealuste vintsi libisemisrõngaste peamised disainiprobleemid
Rõhukompenseeritud libisemisrõngas veealuse vintsi jaoks peaks olema konstrueeritud reaalsetes veealustes tingimustes. Järgmised tegurid on olulisemad kui ainult suurus või vooluringide arv.
Hüdrostaatiline rõhk ja tihendi pinge
Töösügavuse kasvades suureneb koos sellega koormus korpusele ja kaabliläbiviigudele. Õli-täidetud koost koos õige suurusega kompensaatoriga hoiab diferentsiaali nulli lähedal, nii et võllitihendid ja kaabli läbiviigud ei kanna täielikku hüdrostaatilist rõhku. Määrake kompensaatori tüüp ja nimisügavus maksimaalsest töösügavusest kõrgema varuga.
Niiskuse sissepääs ja korrosioon
Vee- ja elektrikontaktid on ohtlik sidumine ning merevesi kiirendab galvaanilist rünnakut. Materjali valik pikendab kasutusiga: mere-klassi roostevaba teras, nagu 316 või 316L, anodeeritud või kaetud sulamid ja titaan kõige sügavamaks tööks koos ühilduvate sisemiste materjalide ja suletud kaabliläbiviigudega. Samad põhimõtted tagameresõidu libisemisrõngaste korrosioonikaitsekandke otse vee all olevale vintsiseadmele.
Vibratsioon, löök ja käivitus{0}}peatusmoment
Veealused vintsid näevad korduvat käivitus{0}}peatusliikumist, muutuvad kaabli pinge ja löök laevadel ja veealustel operatsioonidel. Need jõud mõjutavad kontakti stabiilsust ja laagrikoormust. Disain peaks määratlema laagrite paigutuse ja kontakti eelkoormuse ning valideerimine peaks kajastama reaalset avamere töötsüklit, mitte staatilist katsestendi.
Signaali terviklikkus ja elektri{0}}kiudude eraldamine{1}}
Pikad lõastused sõltuvad puhtast juhtimisest, videost, sonarist ja andmekanalitest. Suunake suure-võimsusega ahelad tundlikest signaali- ja kiudude teedest eemale ning määrake varjestus, takistus, andmeedastuskiirus ja vastuvõetav kadu. Elektriliste ja optiliste kanalite eraldamine pakendi sees on üks lihtsamaid viise jõudluse kaitsmiseks.
Hooldusjuurdepääs avamerel
Tehases asuvat libisemisrõngast saab kiiresti kontrollida või vahetada; merealune üksus ei saa. Seetõttu on tihendus, materjalide ühilduvus, töökindlus ja nõuetekohane testimine suurem kui esmane hind. Odavam seade muutub kalliks valikuks hetkel, kui see sunnib mereoperatsiooni ajal seisakuid.
Rakenduse nõuded erinevad vintsi tüübi järgi
Iga platvorm pingestab libisemisrõngast erinevalt, seega ei ole "veealune{0}}reiting" üksainus spetsifikatsioon.
| Rakendus | Libisemisrõnga esmane koormus | Võtme spetsifikatsiooni draiver |
|---|---|---|
| ROV ja TMS vints | Toite-, Ethernet- ja kiudtelemeetria muutuva lõaspinge all | Hübriidkanalid, rõhu kompenseerimine, usaldusväärne kiutee |
| Okeanograafiline vints | Korduv sügav väljamakse ja andurite ja proovivõtturite väljavõtmine | Sügavushinnang pluss tsükli eluiga ilma side katkemiseta |
| Pukseeritav massiiv ja sonar | Paljud puhastavad kiirusel signaali- ja andmekanaleid | Madala-müratasemega kontaktid, varjestus, valikuline kiud |
| Veealune kaablirull | Toide, juhtimine ja andmed ilma kaabli keerdumiseta rõhu all | Rõhukompensatsioon ja vastupidavad kaabliläbiviigud |
| Avamere ülevaatus ja ülevaatus | Kompaktne ümbrik, mille võimsus ja andmed on erineva sügavusega | Kohandatud mehaaniline ümbrik, mis on kohandatud sügavusele |
ROV ja TMS vintsidkanda toidet ja andmeid pinnasüsteemi, vintsi trumli ja veealuse sõiduki vahel, segades tavaliselt ajami võimsust, Etherneti ja kiudaineid. See on kohtotstarbeks-ehitatud libisemisrõngad ROV-süsteemideleteenige oma koht, sest kanalite segu ja sügavuse reiting peavad koos hoidma, samal ajal kui pinge lõastamisel muutub.
Okeanograafilised vintsidpaigutada instrumendid sügavasse või{0}}muutuva sügavusega vette ning hoida voolu ja sidet paljude väljamakse- ja väljavõtutsüklite jooksul, nii et tsükli eluiga on sama oluline kui sügavuse arv.
Pukseeritavad massiivid ja sonarisüsteemidsõltuvad puhtast signaaliedastusest, mis paneb rõhku madala-müratasemega kontaktidele, varjestusele ja, kui ribalaius seda nõuab, optilisele kanalile.
Veealused kaablirullidvajavad pöörlevat liidest, mis edastab toite, juhtimist ja andmeid ilma kaablit keeramata ning rõhu kompenseerimine muutub kriitiliseks, kui rull puutub kokku sügavusega. Arusaaminemis põhjustab kaablirulli libisemisrõnga rikkeidviitab tavaliselt tihendamisele, penetraatori konstruktsioonile ja rõhu käsitlemisele.
Avamere kontrolli- ja merepõhja uuringusüsteemidkipuvad olema ruumi,{0}}piiratud erineva sügavusega energia- ja andmevajadustega, seega on kohandatud kujundus tavaline.
Tüüpiline veealuse kaablirulli näide
Esinduslik merealuse kaablirulli projekt näitab, kus asub otsus. Trummel, mille pikkus on umbes 1500 m, peab läbima kolmefaasilise ajami, Gigabit Etherneti lingi kaamera ja sonari andmete jaoks ning kahte üherežiimilist kiudkanalit telemeetria jaoks. Pritsme-kinnitusega suletud seadet ei saa selle sügavuse jaoks valideerida, seega on õige vastus õliga-täidetud, rõhuga-kompenseeritud koost integreeritud fiiberoptilise pöördliigendiga, 316-liitrine roostevaba korpus, suletud kaabliläbiviigud ja kompensaator, mille suurus on 1500 m pluss varu. Seejärel hõlmab valideerimine hüdrostaatilist, isolatsiooni, järjepidevuse, pöörlemise ja optilise ülekande testimist. See kompromiss, suletud tekiüksus versus kompenseeritud veealune seade, on veealuste vintsiprojektide puhul korduv otsustuspunkt.
Kuidas määrata rõhukompenseeritud libisemisrõngast
Täielik spetsifikatsioon hoiab ära üle-disaini, aladisaini-ja väljatõrke. Allolev tabel on teave, mis tuleb esitada enne hinnapakkumist; selle ette saatmine on ka kuidas akohandatud libisemisrõnga disainjääb vastavusse tegeliku tööümbrikuga.
| Parameeter | Mida pakkuda | Miks see on oluline |
|---|---|---|
| Töösügavus ja rõhk | Maksimaalne sügavus ja kas fikseeritud või sügavus{0}}jalgrattasõit | Korpuse, tihendite ja kompensaatori suurused |
| Pinge ja vool | -Ahela pinge, vool, faas ja töötsükkel | Juhtide suuruse määramine, soojusjuhtimine, ahelate eraldamine |
| Vooluahelate arv | Toite- ja signaalikanalite arv pluss kasvumarginaal | Rõnga ja harja paigutus ning üldläbimõõt |
| Signaali tüüp ja andmeedastuskiirus | Analoog, digitaalne, Ethernet, koaksiaal, kodeerija, video | Kontakti tüüp, varjestus ja impedants |
| Fiiberoptilised kanalid | Kiu tüüp, kanalite arv, lainepikkus, pistik | Kas kiudoptilist pöörlevat liigendit on vaja |
| Pöörlemise kiirus ja suund | Kiirusvahemik, pidev või võnkuv | Laagri ja kontakti valik |
| Korpuse materjal | Roostevaba, kaetud sulam või titaan | Korrosiooni eluiga nimisügavusel |
| Kaabli väljund ja pistik | Väljumise suund, läbitungija või pistiku tüüp, tihendus | Mehaaniline integreerimine ja sissepääsukaitse |
| Paigaldusümbrik | Ava või võlli suurus, paigaldusmuster, pikkuse ja läbimõõdu piirangud | Füüsiline sobivus vintsi |
| Testimine ja vastuvõtmine | Nõutavad testid ja läbimise kriteeriumid | Valideerimine reaalse keskkonna suhtes |
Testimise ja valideerimise nõuded
Veealuse vintsi puhul peaks valideerimine peegeldama võimalikult täpselt töökeskkonda ning sügavus, kestus ja aktsepteerimiskriteeriumid tuleks kokku leppida kirjalikult. Need on samad põhialusedstandardsed libisemisrõngaste testimise meetodid, laiendatud rõhu jaoks:
- Hüdrostaatilise rõhu test- kinnitab tihenduse ja kompensaatori funktsiooni nimisügavusel üle-rõhuvaruga.
- Isolatsioonitakistus ja dielektriline test- kontrollib isolatsiooni ahelate ja korpuse vahel, sealhulgas pärast sukeldamist.
- Järjepidevuse ja kontaktikindluse test- kinnitab stabiilse, madala-takistusega võimsus- ja signaaliteed.
- Pöörlemis- ja dünaamiline test- kontrollib kontakti stabiilsust, pöördemomenti ja müra kogu töötsükli jooksul, mitte ainult puhkeolekus.
- Signaali ja optilise ülekande test- kinnitab andmeedastuskiirust, kadu ja kiu jõudlust seadme pöörlemise ajal.
-
Levinud vead, mida vältida
Kõige tavalisem viga on libisemisrõnga valimine ainult vooluringide arvu või hinna järgi. Veealuste vintside puhul on töökeskkond sama oluline kui elektriline spetsifikatsioon. Teised korduvad vead on järgmised:
- Suletud või IP{0}}reitinguga seadme käsitlemine sügavusel automaatse võimekusega
- Rõhumuutuste ignoreerimine kasutuselevõtu ajal
- Merevee korrosiooni alahindamine
- Varjestuse ja signaali{0}}terviklikkuse nõuete vahelejätmine
- Kaabli väljapääsude ja pistikute jätmine projekteerimise hiljaks
- Hooldus- ja asendamisstrateegiat ei määratleta
- Standardse tööstusliku libisemisrõnga kasutamine sukeldatud rakenduses
Rõhukompenseeritud libisemisrõngas tuleks valida tervikliku vintsisüsteemi osana, mitte eraldatud komponendina.
KKK
K: Kui sügavalt saab rõhukompenseeritud libisemisrõngas töötada?
V: Sügavus ei ole tüübi järgi fikseeritud; selle määrab disain. Korpus, tihendid, kompensaator ja materjalid valitakse nimisügavusele ning seejärel tõestatakse hüdrostaatilise testiga. Õli-täidetud rõhuga-kompenseeritud ühikud on ehitatud mõnesajast meetrist mitme tuhandeni, seega märkige pakkumises oma sihtsügavus ja varu.
K: Mis vahe on õli{0}}täidetud ja suletud libisemisrõngastel?
V: Tihendatud libisemisrõngas tugineb staatilistele tihenditele ja sissetungimismäärusele, et hoida vett pinnal või pritsmealadel väljas. Õliga täidetud-rõhukompenseeritud-üksus ujutab sõlme dielektrilise õliga ja tasakaalustab siserõhu ümbritseva keskkonnaga, nii et tihendid ei kanna täielikku hüdrostaatilist koormust. Suletud kaitseb niiskuse eest; õli-täidetud on püsiva sügavussurve jaoks.
K: Kas suletud IP68 libisemisrõngas on sama, mis rõhukompenseeritud rõngas?
V: Ei. Standardi IEC 60529 kohaselt tähendab IP68 pidevat sukeldumist tootja määratud tingimustel, nii et sügavus ja kestus on määratletud toote kaupa, mitte universaalse süvavee{3}}hinnanguna. Püsiva või sügavale sukeldumiseks on teil siiski vaja survekompenseeritud-konstruktsiooni, mis on kinnitatud teie sügavusele.
K: Kas rõhukompenseeritud libisemisrõngas võib kanda nii võimsust kui ka andmeid?
V: Jah. Olenevalt konstruktsioonist võib see kanda toidet, juhtsignaale, andurite andmeid, Etherneti, koaksiaalsignaale ja fiiberoptilist sidet. Optiliste andmete jaoks on pöördpaketti integreeritud fiiberoptiline pöördliides.
K: Millist teavet on vaja kohandatud veealuse vintsi libisemisrõnga kujundamiseks?
V: Töösügavus, pinge, vool, vooluahelate arv, signaali tüüp ja andmeedastuskiirus, kiunõuded, pöörlemiskiirus, töötsükkel, korpuse materjal, kaabli väljapääsu konstruktsioon, pistiku tüüp, paigaldusümbris ja testimisnõuded. Ülaltoodud spetsifikatsioonide tabelis on need järjestatud.
Järeldus
Rõhukompenseeritud libisemisrõngas on veealuse vintsi kriitiline lüli, mis peab liikuma võimsust, signaale või andmeid pideva pöörlemise kaudu, olles avatud merealusele survele ja karmidele meretingimustele. Madalatel või kaitstud tekitöödel piisab suletud libisemisrõngast. Sukeltrumlite, ROV-kinnitussüsteemide, okeanograafiliste rullide ja veealuste kaablite käitlemise jaoks on õliga täidetud -rõhuga-kompenseeritud disain usaldusväärsem valik.
Parim lahendus algab tööümbrikust. Enne üksuse valimist määrake sügavushinnang, elektrikoormus, signaali- ja kiudude vajadused, mehaaniline ümbris, materjalid ja testimine. Õigesti määratud survekompenseeritud libisemisrõngas vähendab kaabli keerdumist, kaitseb signaali järjepidevust ja parandab kogu veealuse vintsisüsteemi töökindlust.