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(jī)鋪設(shè)高壓交流海底電纜比以往任何時(shí)候都更簡(jiǎn)單、更安全、更準(zhǔn)確。丹佛斯VLT?變頻器裝在母船上，通過(guò)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(jìn)行控制。在高風(fēng)險(xiǎn)、高要求的海上風(fēng)力發(fā)電行業(yè)，對(duì)大功率驅(qū)動(dòng)器的投資幾天內(nèi)就能得到回報(bào)——且在未來(lái)幾十年間能持續(xù)帶來(lái)收益，從公海提供安全、可持續(xù)的電力。

　　安全鋪設(shè)海底電纜

　　CTOffshore承擔(dān)了在6個(gè)月內(nèi)開(kāi)發(fā)和建造新一代ROV挖溝機(jī)的任務(wù)。盡管開(kāi)發(fā)時(shí)間很短，但目標(biāo)很高，包括820kW(1100HP)的推進(jìn)和泵送能力，及新型DOBI（埋藏深度指示）工具，具有一系列精細(xì)、符合人體工程學(xué)的工作環(huán)境的PLC控制。

　　新的技術(shù)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(guān)鍵。

　　解決方案：ROV配有一個(gè)高壓和低壓系統(tǒng)，通過(guò)先進(jìn)的液壓操作歧管輸送噴射水和反沖洗水。這樣一來(lái)，通過(guò)結(jié)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(mén)主管兼高級(jí)經(jīng)理MadsCarstens對(duì)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(jìn)行切出一條溝渠，在重力作用下，電纜會(huì)緩慢下沉到溝渠中。同時(shí)，低壓泵將挖出的材料向后吹出，掩埋剛沉入的電纜。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，重要的是保持海底物質(zhì)不斷流動(dòng)，確保電纜鋪設(shè)能夠暢通無(wú)阻。”

　　直接安裝在ROV上的高壓泵，可通過(guò)船舶上的VLT?變頻器進(jìn)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(duì)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(jìng)爭(zhēng)供應(yīng)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(wǎng)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(duì)比這些分析情況，CTO選擇了丹佛斯VLT?變頻器團(tuán)隊(duì)提供的解決方案，由以下組件構(gòu)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(shí)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(yīng)減小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸。降低THDv有助于延長(zhǎng)組件使用壽命，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)以及通常與諧波干擾和THDv增加相關(guān)的組件不穩(wěn)定情況。

• VLT?Sine-WaveFilterMCC101

• 將變壓器設(shè)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(jìn)器，在船舶停泊在海床上時(shí)用于控制ROV方向。

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

　　丹佛斯幫助調(diào)試了采用PROFINET的低諧波變頻器，訓(xùn)練有素的PLC工程師也在正式投入運(yùn)行時(shí)提供了幫助。最終丹佛斯工程師與CTO在兩個(gè)階段合作開(kāi)展了變頻器測(cè)試和連接工作。

1. 車間內(nèi)的干測(cè)試：團(tuán)隊(duì)使用發(fā)動(dòng)機(jī)在60Hz時(shí)生成440V的典型船舶電壓。在空載條件下使用50m傳送電纜測(cè)試泵。泵控制狀況良好，確認(rèn)了開(kāi)/關(guān)控制、頻率和泵向。

2. 在船舶上進(jìn)行有水測(cè)試和調(diào)試，同時(shí)ROV泵在水下滿載運(yùn)行：

• 微調(diào)LHD驅(qū)動(dòng)泵參數(shù)

• 糾正泵運(yùn)行狀況

• 控制泵提供的電壓，避免傳送電纜過(guò)熱。

　　“我們可以觀察到ROV電動(dòng)泵的性能，但無(wú)法測(cè)量相關(guān)參數(shù)。因此，我們通過(guò)相關(guān)試錯(cuò)過(guò)程來(lái)確定正確設(shè)置，”DanfossDrives應(yīng)用工程師AndersEriksen解釋道。

　　圓滿完成任務(wù)

　　在進(jìn)行有水測(cè)試后，ROV可用于執(zhí)行商業(yè)任務(wù)。在M?rskRecorder船上調(diào)試了ROV及其動(dòng)力和控件集裝箱，然后在北海德國(guó)區(qū)的DONGGodeWind海上風(fēng)電場(chǎng)投入使用。CTOffffshore首席運(yùn)營(yíng)官HansSchneider解釋道，“感謝實(shí)力雄厚的分包商，是他們幫助我們并高效實(shí)施了Mads及其團(tuán)隊(duì)提出的設(shè)想，我們才取得不錯(cuò)的成就。”

　　海水泵的高精度變速控制功能可確保海底電纜順暢無(wú)礙進(jìn)行埋設(shè)：

• 海底電纜通常連接至兩個(gè)渦輪發(fā)電機(jī)，以正確方向鋪設(shè)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(dòng)挖出的材料。我們必須保持海底物質(zhì)不斷流動(dòng)，確保電纜能夠暢通無(wú)阻下沉鋪設(shè)。

　　所有處理、提升和強(qiáng)制鋪設(shè)電纜的操作都可能導(dǎo)致電纜出現(xiàn)疲勞損傷風(fēng)險(xiǎn)。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(gè)海底電纜生命周期范圍內(nèi)提高安全性和穩(wěn)定性。

　　如何將電纜埋設(shè)在海床下

　　CTO107-1100ROV挖溝機(jī)詳情

• 型號(hào)：挖溝機(jī)ROV

• 序列號(hào)：CTO107-1100

• 制造日期：2015年5月

• 重量9000kg

• 尺寸3940x6340x2670mm

• 額定值：820kW(1100HP)

• 由CTOffshore設(shè)計(jì)

　　集裝箱內(nèi)容

　　CTOffshore海底部門(mén)主管兼高級(jí)經(jīng)理MadsCarstens與丹麥DanfossDrives的Jens-ChristianStrate和AndersEriksen

　　控制室和功率驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)集裝箱中，以便快速方便地轉(zhuǎn)移到船舶甲板上。在測(cè)試期間，集裝箱內(nèi)的發(fā)電機(jī)總共產(chǎn)生了1MW的電力。但是在正常運(yùn)行期間，ROV可利用船舶電機(jī)，其具有1.8MW的剩余容量。

　　動(dòng)力集裝箱的內(nèi)容

• VLT?AutomationDriveFC302LowHarmonicDrive

• 用于海底泵的變壓器400V-3.3kV（經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且免維護(hù)）

• 用于液壓泵的變壓器

• VLT?Sine-WaveFilterMCC101

• 小型遙測(cè)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(gè)工作站和多個(gè)屏幕的控制室

• 安裝在ROV上的攝像機(jī)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(jìn)度

　　海上風(fēng)車不僅可以帶來(lái)清潔環(huán)保能源，高大壯觀的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組巍然聳立在藍(lán)天碧海之間，還成為海岸上一道獨(dú)特亮麗的風(fēng)景。丹佛斯未來(lái)將繼續(xù)努力提高研發(fā)和制造能力，力爭(zhēng)成為變頻器行業(yè)領(lǐng)域的一道亮麗的風(fēng)景。