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新的重型機器人系統,配備igus免維護供能系統

發布時間:2017年12月19日 09:16 易格斯拖鏈軸承倉儲貿易(上海)有限公司 編輯:默認人氣:6223


 用于極端條件下海上石油自動勘探的革命性系統

 

石油平臺上的工作和生活既危險又不舒適高涌的浪潮、巨大的風暴夾雜著石油、泥漿和暴雨。將鉆桿從上孔抽出,擰開分離,由滿身油污的工人在高壓下重新裝配。很多人工作業要在有限的時間內完成,環境臟污,受傷風險大。現在,這一切已成為過去。經過多年的研發,挪威公司Robotic Drilling Systems開發出一款可在平臺上進行自動鉆井作業的機器人系統。igus拖鏈助其在極端環境下可靠供能。

 

石油勘探行業內越來越多的流程轉向自動化,以實現更高的速率將人們從繁重的工作中解放出來,同時節省成本。這一趨勢也體現在石油鉆塔中:挪威的斯塔萬格是歐洲石油工業的中心。這里的新創公司RDS Robotic Drilling Systems AS開發此類機器人,旨在實現石油鉆塔的全自動化鉆臺作業。

 

這一目標是非常宏偉的,原因有以下幾點。機器人系統要在嚴苛的環境下作業,因此必須能抵抗海水、腐蝕、機械應力以及極端溫度。此外,石油鉆塔的作業流程極為復雜,在操作鉆桿時要協調多達100個軸。zui后,還必須將能量、介質和信號可靠引導至機器人的機械爪上。

 

 

 

核心組件:重型機器人

RDS開發出完整的機器人系列,來滿足這些要求和完成自動化鉆井的子任務。中央鉆臺重型六軸機器人,可在伸出的三米長機械臂上承受1500千克的負載,新開發的機械爪與立柱(鉆桿)的組件相結合,控制鉆探過程(1a1b)。全自動鉆桿操作裝置指板(存儲系統)或甲板上的傳送帶中取出部件,供應給機器人。電子鉆工和鉆桿裝卸機器人是RDS的另一種機器人系統,它們協助中央重型機器人操作和組裝立柱。所有系統協作,無需人工干預即可完成整個鉆井過程。制造商告訴我們,該系統的作業速度提升40%,每年可節省1000萬到2000萬美元。

 

通過旋轉模塊和拖鏈供應能量和信號

鉆臺機器人的第七軸是一個重型線性系統,整個機器人在此系統上移動。工程師面臨的挑戰是要在極小的空間里移動供應能量和信號。此外,還需要滿足很高的防爆要求。對于第七軸的線性運動,供能比較容易實現:塑料制成的輕巧拖鏈已在許多類似應用中證明了自己的實力,并能夠同步引導線纜傳輸能量、數據和介質。但為機器人底座的旋轉軸供應能量和信號則會比較棘手。

 

針對復雜作業的完整解決方案——包括工程設計

igus旋轉模塊滿足了這一要求(2)。這是一個從側面安裝的拖鏈,帶有反向彎曲半徑(RBR)。也就是說,鏈節可以雙向移動,這一點不同于常規的線性運動。帶有鎖定分隔片的拖鏈安全引導電纜和軟管,拖鏈在圓導槽中運轉。

 

RDS機器人內的旋轉模塊已被整合入機器人外殼內,因為空間非常有限,因此需要復雜的工程設計和技巧。這一任務由igus“項目工程部的團隊完成。他們開發出了一個用于特別機器人中的完整解決方案,其中在旋轉模塊旁使用了獲得防火認證且符合NEK 606要求的igus chainflex高柔性電纜(3)。這款電纜是專門為運動應用全新開發的,在極端環境下仍擁有很長的使用壽命。igus保證其所有系列的電纜均擁有36個月的使用壽命,其中403種電纜已獲得了DNV GL的認證。

 

運送到斯塔萬格的拖鏈是包含連接器在內的裝配拖鏈系統,從而簡化了安裝過程,也確保了所有的端口和連接器符合電氣防爆的特殊要求。耐腐蝕也很重要,特別是在海洋應用中。而免維護的塑料拖鏈就可以滿足這個要求igus服務團隊還擁有在石油鉆塔上工作的認證,所以igus可以根據客戶要求承擔從規劃到現場安裝的所有工作,甚至是在公海上

 

垂直運動

無人石油鉆探的其他自動化單元也在使用igus組件。電子鉆工鉆桿操作裝置都用到了igus拖鏈,共25個組件。它們安裝在操作系統縱軸的桅桿式井架上,這里從存儲位置取出立柱并供應至中央機器人(4)。選擇拖鏈時,免維護、耐海水、抗機械應力以及防爆、可在海上應用都是主要的考慮因素。Robotic Drilling Systems執行官Jimmy Bostrom表示:對于我們來說,從同一家供應商購買機器人組件并盡可能直接安裝,這極為重要。系統要盡可能免維護。igus滿足了這些要求。

 

RDS開發的機器人系統不僅適用于新石油鉆塔的安裝也適合改造。它創造了評估鉆探項目盈利能力的新規則這是目前油價較低背景下的一個重要因素。因此,這一新開發從一開始就吸引了無數關注,很多知名的鉆探公司都參與到RDS的研發中。這一應用給(由igus發起vector獎的評委留下了深刻的印象,從而贏得了2016vector金獎。經過廣泛測試,*實用系統于20159月在挪威的一個鉆塔投入使用(5)。整個行業都密切關注著該項目,因為它讓石油平臺的工作更快捷、成本更低廉,zui重要的是更安全。

 

圖片說明:

 


 

 

鉆臺重型機器人在惡劣環境下提升1.5噸,創歷史記錄。

(來源:igus GmbH

 

 

RBR旋轉模塊中的igus拖鏈實現旋轉運動。(來源:igus GmbH

 

 

RDS機器人中使用了裝配拖鏈系統。該系統由拖鏈和chainflex高柔性電纜組成,經批準可在海上和危險環境中使用。(來源:igus GmbH

 

 

鉆桿操作裝置的桅桿式井架上(如右圖),igus拖鏈向機械爪供應能量和信號。來源RDS Robotic Drilling Systems AS

 

 

首臺鉆臺機器人安裝在挪威斯塔萬格的Ullrigg陸地鉆機上。來源RDS Robotic Drilling Systems AS

 

作者Tim Schneebeck海事工程igus GmbH51147科隆

(來源: 易格斯拖鏈軸承倉儲貿易(上海)有限公司 )
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