NO20111235A1 - Undervannsinnretning for likestromslaster - Google Patents
Undervannsinnretning for likestromslaster Download PDFInfo
- Publication number
- NO20111235A1 NO20111235A1 NO20111235A NO20111235A NO20111235A1 NO 20111235 A1 NO20111235 A1 NO 20111235A1 NO 20111235 A NO20111235 A NO 20111235A NO 20111235 A NO20111235 A NO 20111235A NO 20111235 A1 NO20111235 A1 NO 20111235A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- pressure
- underwater
- liquid
- housing
- gas
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 41
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 29
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 11
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims description 8
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000135 prohibitive effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- VZUGBLTVBZJZOE-KRWDZBQOSA-N n-[3-[(4s)-2-amino-1,4-dimethyl-6-oxo-5h-pyrimidin-4-yl]phenyl]-5-chloropyrimidine-2-carboxamide Chemical compound N1=C(N)N(C)C(=O)C[C@@]1(C)C1=CC=CC(NC(=O)C=2N=CC(Cl)=CN=2)=C1 VZUGBLTVBZJZOE-KRWDZBQOSA-N 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J4/00—Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as ac or dc
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
- H02M7/30—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by dynamic converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Anordning for operativ forbindelse mellom en fjernestliggende ende av en undervanns utleggskabel og undervannslaster, så som pumper, kompressorer og reguleringssystemer, som skiller seg ut ved at anordningen vil være en undervanns likestrøms forsyningsenhet (SDCP), og at den vil omfatte: - en SDPC-enhet for å endre strømeffekten mottatt fra utleggskabelen til likestrøms effekt for levering til nevnte laster, - én gass- og / eller væskefylt trykktank, hvor nevnte enhet vil være anordnet, og - minst en penetrator for elektrisk tilkopling av nevnte enhet til utenfor trykktanken.
Description
UNDERVANNSINNRETNING FOR LIKESTRØMSLASTER
Område for oppfinnelsen
Den foreliggende oppfinnelsen gjelder utstyr for produksjon av petroleum under vann, spesielt utstyr som blir plassert langt vekk fra en tørr toppside eller på steder som er på land. Mer spesifikt, oppfinnelsen gjelder utstyr for elektrisk kraftoverføring til undervannslaster som vil kunne befinne seg langt vekk fra overflateplattformer, eller fra land, og som krever høy kraftoverføring. Nevnte laster vil typisk kunne være motorer for pumper og kompressorer, som krever en regulering av rotasjonshastighet ved å regulere den elektriske frekvensen.
Oppfinnelsen vil få bukt med de problemene som er forårsaket av Ferranti-effekten og skinneffekten, som derved åpner for lengre utleggslengder undervanns enn det som tidligere har vært mulig å oppnå.
Bakgrunn for oppfinnelsen og tidligere teknikk
I løpet av de siste titalls år har det globale energiforbruket øket eksponentielt, og man kan ikke se for seg noen ende på den økende etterspørselen. Hvormed utvinning av fossile brensler tidligere var fokusert på felt som var på land, har den begrensede mengden med olje satt i gang seriøse anstrengelser for å kunne finne og utvinne offshore gass- og oljefelt. Dagens teknikk for produksjon fra offshorefelt er anvendelse av faste eller flytende bemannede plattformer, og med tilknytning til undervanns produksjonsrammer med undervannsbrønner til disse plattformene. I noen tilfeller blir produksjonen ledet direkte til en mottaksfasilitet uten en plattform, som vil være på land. For å kunne opprettholde en tilstrekkelig høy produksjon fra undervannssatellitter til en sentral plattform eller direkte til land, kan det tilveiebringes en trykk-forsterkning ved bruk av en multifasepumpe eller -separasjon, etterfulgt av pumping og kompresjon. Det har også blitt installert pumper på havbunnen for direkte injeksjon av sjøvann inn i reservoaret for trykkstøtte til økt oljeproduksjon.
Det finnes flere fordeler som gir motivasjon for undervannsplassering av pumper og kompressorstasjoner sammenlignet med plassering på plattformer: Sikkerhet for mennesker, ved at man ikke arbeider eller bor på en
plattform, og ved at man ikke blir fraktet frem og tilbake med helikopter Ingen brann- og eksplosjonsrisiko
Ingen utblåsningsrisiko fra produksjonsstigerør opp fra havbunnen til
plattformen og ned fra plattformen til havbunnen
Sikkerhet mot sabotasje
Kostnadsbesparelser for både kapital og drift, det vil si reduserte
produksjonskostnader for olje og gass
Øket produksjon fordi sugeeffekten fra kompressorer og pumper er
nærmere brønnhodene
Utstyret har statiske omgivelsesforhold, det vil si nesten konstant, kald temperatur og nesten konstant lav hastighet på havstrømmer rundt utstyret og ingen bølger, mens temperaturen på plattformene vil kunne variere fra for eksempel - 20 °C til + 30 °C, og vindhastigheten vil kunne være ved orkans styrke kombinert med ekstremt høye bølger
Det kalde sjøvannet vil kunne bli benyttet til avkjøling av motorer og
annet elektrisk eller elektronisk utstyr og prosessfluider
Ingen visuelle forurensinger
Betydelig lavere vekt, og dermed lavere material- og energimengder ved
fabrikasjon av et undervannsanlegg
• Mindre karbondioksid, det vil si utslipp av klimagass for fabrikasjon på grunn av mindre materialmengder • Mindre utslipp av karbondioksid ved drift på grunn av eliminering av helikoptertransport og drift av plattform • Mindre utslipp av karbondioksid sammenlignet med plattformer på grunn av at det vil være elektriske motorer som driver kompressorer og pumper, og forsyning av elektrisk strøm fra land eller plattform • Mindre energiforbruk og mindre utslipp av klimagasser per vektenhet av olje og gass
Ulempen med undervanns kompressorer per 2010 er at ingen har blitt installert og blitt driftet under vann, det medfører at dette er en teknikk som ikke har blitt utprøvd. Imidlertid vil dette kun være et spørsmål om tid, og den første kompressorstasjonen under vann vil trolig være i drift i 2015 eller før på grunn av de sterke motivasjonene for denne anvendelsen.
Undervanns trykkforsterkning er en nokså ny teknologi. Trykkforsterkning under vann, hvor det kreves en betydelig undervanns utleggslengde, er en svært ny teknologi som bruker moderne teknologi og som blir stilt opp mot problemer som ikke har blitt møtt tidligere eller som er irrelevante andre steder.
Teknikkens stand pr. i dag har blitt definert i patentpublikasjon WO 2009/015670, som foreskriver anvendelse av et første arrangement av en omformer på den nærliggende enden, toppsidene eller på den enden som er på land, av en undervanns utleggskabel og til slutt et andre arrangement av en omformer på den andre enden, den enden som er fjerntliggende under vann, av en undervanns utleggskabel. En variabel hastighets drivmotor, VSD (engelsk: «variable speed drive») har blitt foreskrevet på hver ende av utleggskabelen. Undervanns variabel hastighets drivmotor kalles også variabel frekvens drivmotor (engelsk: «variable frequency drive», VFD) og frekvensomformere eller bare omformere, og disse representerer teknikkens stand. Verken i WO 2009/015670 eller andre publikasjoner har Ferranti-effekten blitt nevnt, og heller ikke har noen av de problemene som er knyttet til undervanns VSD'er blitt omtalt eller antydet.
Så langt finnes det bare noen få undervanns kompressorer som er i drift. Imidlertid er undervanns kompressorstasjoner i stadig utvikling, og de første forventes å bli installert og komme i drift innen få år. For tiden blir alle undervannspumper og -kompressorer drevet med asynkrone motorer. Utleggsavstanden for installerte pumper er ikke på mer enn omtrent 30 km fra plattform eller fra land, og så langt har ikke dybdene vært på mer enn 1800 m. Det er kjent at seriøse studier og prosjekter for tiden utføres innen oljeindustrien, og som har mål av seg å få til installasjon av kompressorer med en utleggsavstand i en størrelsesorden av 40 til 150 km og med vanndybder ned til 3000 m eller mer.
En realistisk motoreffekt vil være fra omtrent 200 kW for små pumper, og opp til 15 MW for kompressorer, og i fremtiden vil man kunne se for seg enda større motorer. De undervannnsmotorene som for tiden blir installert vil være forsynt med strøm via vekselstrømskabler fra det stedet hvor det finnes en strømforsyning, det vil si på en plattform eller på land og, dersom det finnes flere motorer, vil hver av disse motorene ha sin egen kabel og egen frekvensomformer («variable speed drive», VSD) på den nærliggende enden av kabelen for å kunne regulere hastigheten på hver individuelle motor ved den fjernestliggende enden av kabelen, ref. figur 1 og tabell 2.
Innenfor konteksten av denne patentbeskrivelsen betyr den nærliggende enden den enden av kraftoverføringen som vil være i nærheten av kraftforsyningen. For undervanns anvendelser vil dette være et sted som er på en toppside av en plattform eller på land. Tilsvarende vil den fjernestliggende enden vise til den andre enden av overføringslinjen være i nærheten av kraftlastene, typisk motorlaster. Den fjernestliggende enden vil ikke nødvendigvis være begrenset til den høyspente enden av overføringslinjen. Uttrykket vil kunne bli utvidet til busser eller terminaler med lavere spenning, og som vil være en del av den fjernestliggende stasjonen, så som en alminnelig undervannsbuss på den lavspente siden av en undervanns transformator.
Kompressorer og pumper blir ofte driftet ved maksimums hastigheter, som vil ligge på henholdsvis mellom 4000 til 14000 rpm og mellom 2000 til 5000 rpm. Dermed må den elektriske drivmotoren ha en nominell hastighet i størrelsesorden fra 2000 til 14000 rpm når det brukes moderne høyhastighets motorer uten en girkasse mellom motoren og pumpen eller kompressoren. Denne mekaniske hastigheten tilsvarer et elektrisk frekvensområde for det innmatende drivmotoren på omtrent 30 til 230 Hz for det eksempelet som har en to-polet motor. Motorer med flere pol-par vil kunne gi anledning for en lavere maksimumshastighet for de samme elektriske frekvensene.
Figur 1 illustrerer den eneste løsningen som så langt har blitt brukt til overføring av elektrisk strøm til installerte pumper, i noen tilfeller uten omformere mellom
VSD og undervannsmotorer, og dette blir referert til som en Første løsning. Denne løsningen, med én overføringskabel per motor, har den ulempen at den blir dyr ved lange oppskrittinger, for eksempel når de er på mer enn 50 km, på grunn av den høye kostnaden for kablene.
En alvorlig teknisk hindring for denne løsningen vil være at, ved en bestemt undervanns utleggslengde vil det ikke la seg gjøre å kunne overføre elektrisk strøm, på grunn av at overføringssystemet vil bli elektrisk ustabilt og vil være ubrukelig på grunn av Ferranti-effekten, slik som vil bli beskrevet senere. Oppfinnelsen vil løse dette problemet med ustabilitet.
Figur 2 illustrerer en løsning som har blitt foreslått for overføring av elektrisk strøm til flere laster ved lange oppskrittinger, Løsnin<g>To. Denne løsningen, med en felles overføringskabel og et undervanns strømfordelingssystem, som innbefatter en undervanns VSD («Variable Speed Drive») per motor, vil gi en betydelig reduksjon av kabelkostnadene for overføringen, og vil dessuten forebygge problemet med elektrisk ustabilitet ved å begrense strømfrekvensen i overføringskabelen til for eksempel 50-10 Hz, og dessuten vil skinneffekten kunne være akseptabel for slike frekvenser. Frekvensen økes deretter med en VSD for å kunne passe til hastigheten på den motoren som har blitt koplet til VSD'en. Andre Løsning vil imidlertid også ha ulemper. Blant annet vil den ha kostbare VSD'er, som ikke har blitt dokumentert for bruk under vann, og siden slike VSD'er vil være satt sammen med mange elektriske og elektroniske komponenter, inkludert et reguleringssystem, vil de kunne være tilbøyelig til å ha en større hyppighet med feil på elektriske overføringer og fordelingssystemer under vann.
I det som følger nå vil de iboende elektriske problemene med den eksisterende Første løsningen ( figur 1) bli beskrevet, med en motor på den fjernestliggende enden av en lang kabel, og en Tredje løsnin<g>, illustrert i figur 3, med flere motorer på den fjernestliggende enden av en felles lang overføring og en felles VSD ved den nærliggende enden.
For en lang utleggsavstand fra strømforsyning til last, i en størrelsesorden av 50 km eller mer, vil innflytelse fra undervannskabelen være så sterk at et slikt system enda ikke har blitt laget for en begrenset last, så som én enkelt motor. Linjens induktans og motstand vil innebære et stort spenningstap fra strømforsyningen til lasten. Det er kjent at et slikt spenningstap vil være selvforsterkende, og vil kunne føre til null spenning ved den fjernestliggende enden. Jo lengre utleggsavstanden er, jo høyere må overføringsspenningen være for å kunne redusere det spenningstapet som vil være langs overføringslinjen. Imidlertid vil en kabel ha en høy kapasitans, og en lang vekselstrømskabel vil kunne oppvise en betydelig såkalt Ferranti-effekt. Ferranti-effekten er et kjent fenomen, hvor den kapasitive ladningsstrømmen på linjen eller kabelen vil øke med linjens lengde og nivå for spenning. Ved en utleggslengde på 100 km, vil ladningsstrømmen i en kabel kunne være høyere enn laststrømmen, hvilket vil gjøre det vanskelig å rettferdiggjøre et slikt ineffektivt overføringssystem. Et mer kritisk resultat vil være at ikke-last spenningen vil kunne være omtrent 50 % høyere enn tilførselsspenningen, som ville ødelegge kabelen og transformatoren og forbindelsene på den fjernestliggende enden. Ved et plutselig fall ville spenningen på den fjernestliggende enden hoppe til dette høye nivået. I tillegg vil det være en transient topp på for eksempel 50 %, som vil gi noe slikt som 100 % totalt, se Tabell 1 nedenfor hvor de verdiene som har blitt markert med fet kursiv skrift er over spenningsklassemarginen for isolasjonen.
Dagens systemer med utleggsavstander i en størrelsesorden av 30 km vil ikke ha dette problemet, fordi undervanns utleggslengde og elektrisk last i kombinasjon fortsatt vil kunne la seg gjøre.
Ferranti-effekten og skinneffekten - noen betraktninger:
Ferranti-effekten er en økning av en spenning, som oppstår på den fjernestliggende enden av en lang overføringslinje, i forhold til den spenningen som vil være ved den nærliggende enden, og som forekommer når linjen er ladet men når det er en svært liten last eller når lasten har blitt frakoplet. Denne effekten oppstår på grunn av spenningstapet over linjeinduktansen (på grunn av ladningsstrømmen) som er i fase med de spenningene som er på den enden som sender ut. Av denne grunn vil både kapasitans og induktans være ansvarlig for at dette fenomenet oppstår. Ferranti-effekten vil være mer fremhevet jo lengre linjen er og jo høyere spenning det er som blir brukt. Den relative spenningsøkningen vil være proporsjonal med kvadratet av linjens lengde.
På grunn av en høy kapasitans vil Ferranti-effekten være mye mer fremhevet for undergrunns- og undervannskabler, selv over korte lengder, sammenlignet med luftspente overføringslinjer.
En foreslått ligning for å kunne bestemme Ferranti-effekten for et gitt system er:
hvor:
Vf = den fjernestliggende spenningen
vn= den nærliggende spenningen
w = 2x3,14xf
f = frekvens
C = linjens kapasitans
L = linjens induktans
I = linjens lengde
I<2>= linjens lengde i kvadrat
I litteraturen vil det også kunne bli funnet andre uttrykk for Ferranti-effekten, men det er i alle fall enighet om at effekten vil øke med overføringsfrekvens, kabelkapasitans, kabellengde og spenning.
Ut fra ovenstående ligning kan det sluttes at Ferranti-effekten for en lang linje vil kunne bli kompensert for med en passende reduksjon i den elektriske frekvensen. Dette er årsaken til Andre løsning, med en undervanns VSD. Overføringsfrekvensen vil for eksempel kunne være den vanlige europeiske frekvensen på 50 Hz.
En annen fordel med en lav overføringsfrekvens vil kunne være en sterk reduksjon av den elektriske skinneffekten for overføringskabelen, det vil si bedre utnyttelse av tverrsnittsarealet til kabelen. I praksis vil overføring av en høyfrekvent elektrisitet, for eksempel 100 Hz eller mer over lengre avstander, for eksempel 100 km eller mer, være prohibitivt på grunn av skinneffekten og den tilsvarende høye motstanden i kabelen.
Innflytelsen fra Ferranti-effekten og skinneffekten må naturligvis beregnes fra tilfelle til tilfelle for å kunne vurdere hvorvidt de er akseptable eller ikke for overføring ved en gitt frekvens. Det er etterspørsel etter å få frem elektriske kraftoverføringssystemer under vann, som vil være gunstige med hensyn til de ovenfor nevnte problemene og uten å introdusere undervanns VSD'er.
Figurer
Oppfinnelsen vil bli illustrert med figurer, av hvilke
Figurer 1 - 3 illustrerer utførelsesformer ved tidligere teknikk, og
Figurer 4 og 5 illustrerer en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen.
Oppsummering av oppfinnelsen
Oppfinnelsen tilveiebringer en innretning for operativ tilkopling mellom en fjernestliggende ende av en undervanns utleggskabel og undervannslaster, så som pumper, kompressorer og reguleringssystemer, som skiller seg ut ved at innretningen er en undervanns likestrøms forsyningsenhet (engelsk: «subsea DC provider» (SDCP)), og den omfatter: - en SDCP-enhet for å kunne endre strømeffekten som blir tatt i mot fra utleggskabelen til likestrømseffekt for levering til nevnte laster, - én gass- og / eller væskefylt trykktank i hvilken minst en av motoren og generatoren er anordnet i, og - minst én penetrator for elektrisk kopling av nevnte enhet til utenfor trykktanken.
Anordningen i henhold til oppfinnelsen omfatter et av: et sett med motor - likestrømsgenerator eller en statisk likeretter, og fortrinnsvis omfatter anordningen en trykk-kompensator.
I én foretrukket utførelsesform vil anordningen være en SDPC, for undervanns plassering ved en fjernestliggende ende av en utleggskabel tilkoplet minst en kraftkilde ved en fjernestliggede ende av en undervanns utleggskabel koplet til minst en kraftkilde ved utleggskabelens nærliggende ende ved et tørt sted på land eller på en toppside, og utleggslengden er lang, som betyr at den er lang nok til å kunne forårsake problemer på grunn av Ferranti-effekten ved de frekvens- og kraftnivåene som er mulig for undervanns pumpe- og kompressormotorer, og hvor innretningen via utleggskabelen vil kunne ta i mot en inngang av elektrisk kraft ved en tilstrekkelig lav frekvens til å kunne ha en stabil overføring, og hvor innretningen, som er operativt koplet til undervannsmotoren, leverer en utgang av elektrisk frekvens, ampére og spenning som vil kunne la seg gjøre for de tilkoblede motorene, og innretningen blir satt inn i en trykktank eller et -hus som vil være fylt med væske eller gass. En VSD vil kunne bli tilkoplet ved en nærliggende ende av utleggskabelen for å justere en lavfrekvent kraftoverføring i utleggskabelen. Fortrinnsvis vil overføringsfrekvensen fra kraftkilde ved den nærliggende enden være fast. Ingen tidligere undervanns trykkforsterkningssystemer har tatt hensyn til Ferranti-effekten. De tidligere systemversjonene med en undervanns VSD vil derfor kunne være ubrukelig i mange applikasjoner, siden isolasjonen på utleggskabelen vil kunne bli ødelagt av en ukontrollert høy spenning på den fjernestliggende enden på grunn av Ferranti-effekten. Anordningen i henhold til oppfinnelsen vil være en passiv slaveenhet, nemlig en passiv likeretter. En undervanns VSD vil være svært kompleks, stor og kostbar, - den er typisk omtrent 12 m høy, 3 m i diameter og veier rundt 200 tonn. I motsetning til dette, vil den passive anordningen være mye mindre og enklere, og vil typisk være omtrent 6 m lang og 2 - 3 m i diameter, med en vekt på rundt 50 tonn. Anordningens pålitelighet har blitt anslått å være flere ganger bedre enn den som er for en undervanns VSD. Dette er på grunn av at en undervanns VSD er svært kompleks, og selv om alle komponenter i en undervanns VSD vil være av topp kvalitet, vil i praksis det store antallet av komponenter og kompleksitet kunne føre til en dårligere pålitelighet. Kostnaden for anordningen eller et system av oppfinnelsen vil bli betydelig redusert sammenlignet med de systemene som har dagens teknikk av en undervanns VSD. Uttrykket andre laster omfatter strøm til reguleringssystemer og andre laster som ikke nødvendigvis er knyttet opp til trykkforsterkning.
Driftsfrekvensen for utleggskabelen vil måtte tas med i betraktningen, hvor det vil bli tatt hensyn til Ferranti-effekten og de elektriske tapene. Isolasjonen vil være et nøkkelelement. Mest foretrukket vil dimensjoner på ledere og isolasjon, og valg av driftsfrekvens, være slik at ved den fjernestliggende enden av kabelen vil Ferranti-effekten, når den er ved det maksimale under drift, øke spenningen like mye som de elektriske tapene, og således vil man unngå overspenning ved den fjernestliggende enden på grunn av Ferrant-effekten og kabelutformingen vil bli forenklet. Den veiledningen som har blitt tilveiebragt i dette dokumentet, kombinert med god teknisk praksis, antas å være tilstrekkelig for å få en ordentlig utforming av utleggskabelen, inkludert valg av driftsfrekvens: Løsningen bør kunne finnes for hvert enkelt tilfelle. Anordningen i henhold til oppfinnelsen, SDPCen, vil da likerette driftsfrekvensen for utleggskabelen til likestrøm eller vil den produsere likestrøm undervannsmotor - likestrømsgenerator sett (SDCS) for undervannslastene, det vil si undervannskompressorer eller -pumper eller, mer spesifikt, de motorene som er for undervannskompressorer eller -pumper, eller andre laster så som utstyr for reguleringssystem.
Ytterligere utførelsesformer og særtrekk har blitt definert i de avhengige kravene. De særtrekkene som har blitt beskrevet eller blitt illustrert i dette dokumentet vil kunne bli innbefattet i oppfinnelsens anordning i en hvilken som helst kombinasjon, og hver slik kombinasjon vil være en utførelsesform av oppfinnelsen. Motivasjonen for slike kombinasjoner vil være basert på det som har blitt beskrevet eller har blitt illustrert, eller kombinasjonene vil kunne være opplagte for fagpersoner på området etter å ha studert dette dokumentet grundig.
Inngangsfrekvensen, driftsfrekvensen for utleggskabelen, vil være i området av 0,1 - 150 Hz, så som 2-60 eller 4 - 50 Hz eller 1 - 10 Hz, mens utgangsfrekvensen vil være 0, det vil si likestrøm DC. Undervannsinnretningen vil kunne være anordnet i ett eller flere hus, som ett eller flere elementer, imidlertid må alle deler kunne stå i mot det tøffe undervannsmiljøet uten at det må feile. Med den foreliggende oppfinnelsen vil langtidskostnaden og påliteligheten for nevnte anordning, og tilhørende systemer, bli betydelig forbedret i forhold til det som for tiden vil kunne oppnås med for eksempel undervanns turtallsregulerte drivmotorer i fast tilstand.
I tillegg vil oppfinnelsen tilveiebringe anvendelse av en anordning for undervanns likestrøms forsyningsenhet i henhold til oppfinnelsen for å kunne omforme de karakteristiske kraftskarakteristikkene for en undervanns utleggskabel til likestrøm for drift av tilkoplet undervannsutstyr, et system med minst én undervanns likestrøms forsyningsenhet i henhold til oppfinnelsen anordnet på den fjernestliggende enden av en undervanns utleggskabel, og en fremgangsmåte for å drifte nevnte system, ved reguleringsjusteringer bare for systemgjenstander ved slike steder som på en tørr toppside eller på land.
Det vil være noe effekttap i en undervanns likeretter, for eksempel 2 til 5 %, men en undervanns VSD vil også ha tap, selv om disse kanskje vil være lavere.
Utforming av undervanns forsyningsenhet for likestrøm («Subsea DC Provider» - SDCP) av SDCS-type
Oljefylt trykkhus
SDCS'en blir satt sammen i et felles trykkhus med et passende antall flenser med tetninger. Videre er det flere valg for praktisk utforming, som blir listet opp som følger:
SDCS'en har et passende antall radielle lagringer.
Rotasjonshastigheten for SDCS'en er lav nok til å holde et akseptabelt friksjonstap, og det felles trykkhuset blir fylt opp med en passende væske, for eksempel olje, som smører lagringene og dessuten avkjøler motor og generator, og egenskapene for den valgte oljen burde fortrinnsvis være slik at den vil kunne tjene som en elektrisk isolator.
Istedenfor olje, vil huset kunne bli vannfylt med vann eller en blanding av vann og et middel mot frysing, for eksempel MEG, som krever en fullstendig elektrisk isolasjon av SDCS-viklingene.
Trykket inne i huset vil kunne velges fritt ved ikke å fylle det opp fullstendig med væske og ha et gassvolum ved noe trykk.
En gunstig løsning vil være å fylle opp huset med væske og ha en trykkbalanseringsenhet mellom det omgivende sjøvannet og den innvendige væsken i trykkhuset. Dette vil føre til en minste tykkelse på trykkhuset og vil dessuten redusere lasten og kravene for flenser og tetninger. Dersom den direkte kjølingen av SDCS'en, ved varmeflyt gjennom trykkhuset og til sjøen, er for lav, må det tas med en ekstern kjølekrets med varmeveksling til det omgivende sjøvannet.
Pumpen for kjølekretsen vil på en fordelaktig måte kunne bli koplet til SDCS-akslingen, eller den kan være en separat pumpe med elektrisk motor. Dersom magnetiske lagre for drift i væske er tilgjengelig, vil dette kunne være en opsjon for væske-smurte lagre. For mer detaljer om dette, vil det bli vist til beskrivelsen nedenfor for gassfylt hus.
Gassfylt hus
Trykkhuset vil kunne være fylt opp med en inert gass, for eksempel tørr nitrogen eller tørr luft. Fordelen med dette er lavere friksjonstap enn for oljefylte, som tillater høyere hastighet på motor - generator. I tillegg vil den praktiske løsningen kunne innbefatte følgende: - Væskesmurte lagre (for eksempel olje, vann eller vann / MEG) med en sirkulerende krets gjennom en ekstern varmeveksler eller bare inne i huset. - Minimum en pumpe for smøremidlet, enten drevet med SDCS-akslingen eller en separat elektrisk pumpe. - Om nødvendig vil en kjølekrets for gassen være innbefattet, ved å ha minst en vifte til å sirkulere gassen gjennom en ekstern varmeveksler
eller bare inne i huset.
Som alternativ til væske-smurte lagre, kan magnetiske lagre benyttes. Kjølesystemet for gassen må da bli dimensjonert for også å kjøle ned de magnetiske lagrene.
Et reguleringssystem for de magnetiske lagrene må være innbefattet, plassert i nærheten av SDCS-huset eller inne i huset. Dersom reguleringssystemet blir plassert i en kapsel utenfor SDCS-huset, vil det være nødvendig med penetratorer gjennom husveggen så vel som ledninger for kraft og signaler mellom reguleringssystemet og de magnetiske lagrene. Dersom reguleringssystemet er i en kapsel, vil kapselen eventuelt kunne bli utformet til å bli hentet opp separat. Trykket inne i huset vil kunne bli valgt ut fra et område fra én bar og opp til det som er likt med det omgivende vanntrykket eller høyere. Fordelen med lavt trykk vil være lav friksjon og lite tap. Fordelen med høyt trykk er at varmekapasiteten for gassen øker med trykket og vil derfor gi bedre kjøling. En annen fordel med høyt trykk er også redusert krav til veggtykkelse og mindre belastning på flenser og tetninger. Dersom det blir valgt et trykk som er tett opp til eller likt med det omgivende trykket fra sjøvannet, vil de resulterende kravene til trykkhus og flenser og tetninger være tilsvarende de som er for en væskefylt trykkbalansert tank.
Undervannsroterende statisk likeretter ( SSR - «subsea static rectifier») Alternativt til en SDCS vil det kunne bli brukt en undervanns statisk likeretter (SSR) forutsatt at en slik anordning kan lages i en forenklet versjon sammenlignet med en undervanns variabel hastighet drivmotor og med akseptabelt høy robusthet, pålitelighet og tilgjengelighet.
Noen elementer i en praktisk løsning vil kunne innbefatte:
Komponentene i en undervanns SSR vil kunne bli satt sammen i en trykktank som er fylt opp med en egnet væske, for eksempel isolerende olje som også vil avkjøle de elektroniske og elektriske komponentene.
Den innvendige oljen vil kunne være trykkbalansert mot det omgivende sjøvannet, eller trykket vil kunne bli holdt på et nivå som er på mellom én bar og et omgivelsestrykk som blir bestemt ut fra trykktoleransen for komponentene.
Reguleringssystemet vil kunne være plassert inne i trykkhuset, men mer foretrukket i en separat ekstern kapsel (det vises til beskrivelsen ovenfor om Gassfylt hus for detaljer).
Reguleringssystemet vil kunne være plassert på overflaten (på en toppside eller på land). Alternativt til en væskefylt tank kan det brukes en tank som blir fylt opp med inert, tørr gass, for eksempel tørr nitrogen. Trykket inne i huset vil kunne bli valgt fra området av én bar og opp til det som er likt med det omgivende vanntrykket eller høyere. Fordelen med høyt trykk vil være at varmekapasiteten for gassen da øker med trykket og derfor vil gi bedre avkjøling. En annen fordel med høyt trykk er at det vil bli mindre krav til veggtykkelse og mindre belastning på flenser og tetninger. Dersom trykket blir valgt tett opp til det som er det omgivende sjøvannstrykket, vil de kravene som følger for trykktanken og flenser og tetning være tilsvarende de som er for en væskefylt trykkbalansert tank. Det er trykktoleransen for komponentene inne i tanken (det vil si elektroniske, elektriske, eller annet) som vil bestemme trykkbegrensningen.
Dersom det er å foretrekke, vil komponentene for undervanns SSR'en kunne bli segregert på en optimal måte i samsvar med deres toleranse for: væske, trykksatt væke og trykksatt gass. De komponentene vil kunne bli anordnet i tanker på følgende måte: - De mest robuste komponentene kan bli installert i en tank fylt opp med trykksatt væske. - Komponenter som er tolerante for væsker, som har lav toleranse for trykk, kan bli installert i en annen lavtrykks væskefylt tank. - Komponenter som ikke tolererer væske, men tolererer høytrykks gass kan bli installert i en høytrykks tank. - Komponenter som bare tolererer lavtrykksgass kan bli installert i en tank med lavtrykks gass.
Passende avkjøling må anvendes for de forskjellige tankene.
Komponenter i de forskjellige tankene vil bli koplet slik som vil være nødvendig, med ledninger som går gjennom penetratorer i tankveggene. Undervanns koplingsenheter, som er i stand til å gå i pardannelse, vil også kunne bli anordnet mellom tankene for å få de installerbare og opphentbare hver for seg.
Det skal nevnes at den ovenfor beskrevne segregeringen, for å få til et optimalt arrangement av komponentene i en SSFSD i forskjellige tanker, hvor det blir tatt hensyn til nødvendig antall penetratorer og koplingsenheter, også vil kunne bli anvendt for undervanns variabel hastighets drivmotorer (VSD).
Noen betraktninger
Hastigheten på en likestrømsmotor vil være direkte proporsjonal med tilførselsspenningen. Arrangementet med undervanns likerettere koplet til variable undervannstransformatorer i figur 4 vil derfor kunne tillate individuell hastighetsregulering av likestrømsmotorene og individuell oppstart av motorer.
De ovenfor nevnte anordningene og fremgangsmåtene vil gjøre det mulig å kunne håndtere Ferranti-effekten og skinneffekten, og dermed gi en betydelig forlengelse av avstanden for statisk undervanns høyspent strømoverføring. Dermed vil den maksimalt praktiske utleggsavstanden kunne bli øket svært mye.
Dersom SDCS'en har oljesmurte lagringer, vil det ikke være noe behov for noe reguleringssystem for enheten, og mulig instrumentering vil kunne bli begrenset til overvåking, av for eksempel vibrasjoner og temperatur, hvis dette blir funnet fordelaktig.
Hastigheten på kompressorene vil typisk kunne spenne fra for eksempel 4000 til 14000 rpm og fra for eksempel 2000 til 5000 rpm for pumpene.
I tabell 2 er det forklart betydningen av de gjenstandene som er i figurene.
Detaljert beskrivelse
Det vises til Figur 4, som illustrerer en spesifikk utførelsesform av SSR-typen av den foreliggende oppfinnelsen. Node 1 vil bli koplet til en kilde for elektrisk kraft; kilden vil være et lokalt strømnett eller, for eksempel, være et lokalt kraftgenereringssystem. En VSD 3 vil være tilkopling til en strømkilde. En VSD-inngang transformator 2 vil ofte være koplet i mellom, for å kunne justere tilførselsspenningen, for eksempel 13,8 kV for en plattform til den klassifiserte VSD-spenningen, for eksempel 6 kV. Transformatoren vil kunne være en integrert del av VSD'en, slik som tilbys av noen leverandører. Normalt vil det være nødvendig med en oppsteppingstransformator 4 for å kople VSD 3 til den høyspente overføringslinjen 5, som i det eksempelet med en undervannsapplikasjon består av en kabel. En typisk spenning som blir brukt på kabelen vil for eksempel kunne være omtrent 120 kV. Kabelen vil bli lagt ned i sjøen for å kunne strekke seg fra den nærliggende enden 8 til en undervanns fjernestliggende ende 9; kabelen vil kunne ha en operativ lengde hvor Ferranti-effekten vil begynne å bli registrert inntil der hvor den sterkt vil dominere laststrømmen. Dette vil kunne bli oversatt til en lengde i en størrelsesorden av 20 km, til 100 km og trolig mer enn dette, som blir bestemt av det stedet og de egenskapene som er for undervannslastene. På den fjernestliggende enden 9 av kabelen blir det anordnet en undervanns transformator 6, som stepper ned spenningen til for eksempel 20 kV som passer med kretsbryterne 7, 7', 7", 7"', etterfulgt av transformator 13, 13', 13", 13"', som stepper ned til for eksempel 6 kV som er egnet for SSR (Figur 4) eller SDCS (Figur 5). Det har blitt illustrert fire undervannsmotorer, som for eksempel vil kunne være to kompressormotorer M1, M2 og to pumpemotorer M3, M4.
Nedsteppingstransformatorene 13, 13', 13" og 13"' vil i prinsippet kunne være valgfrie, fordi nedsteppingstransformatoren 6 (ref. figurer 4 og 5) direkte vil kunne steppe ned den spenningen som vil være egnet for SSR eller SDCS. Å inkludere 13, 13', 13" og 13"' vil være et spørsmål om optimalisering av kraftfordelingssystemet på den fjernestliggende enden.
Det skal understrekes at nøkkelkomponentene i kraftoverføringssystemene av figur 4' vil være kraftkilden 1, transformatoren 2, transformatorene 13, 13', 13"
og 13"', overføringskabelen 5 og SSR'en 16, 16', 16" og 16"' eller SDCS'en i figur 5. De andre komponentene vil kunne være inkludert i samsvar med behovet fra tilfelle til tilfelle.
Kostnaden for lange undervannskabler og undervanns VSD'er vil være høy, og undervanns VSD'er i figur 2 har en negativ innvirkning på systempålitelighet så vel som at de er dyre. En felles overføringskabel sammenlignet med den løsningen som er i figur 1 vil derfor representere en betydelig besparelse på investeringene.
Det skal nevnes at selv om én felles overføringskabel vil være gunstig ut fra kostnadshensyn, vil det ikke være noen tekniske problemer med å ha én overføringskabel for hver undervanns SDCP. Dette vi kunne være den optimale løsningen for mellomliggende utleggslengder, for eksempel fra 35 til 75 km, det vil si opp til de avstandene hvor kabelkostnaden ikke vil være prohibitiv.
Kondensert beskrivelse av oppfinnelsen
Det er problematisk, eller til og med ikke mulig, å overføre høyspent høy-effekts elektrisitet med høy frekvens, for eksempel mer enn 100 Hz, over lange oppsteppingsavstander under vann, for eksempel mer enn 40 km, for å forsyne motorer som opererer ved høy hastighet for undervannspumper og - kompressorer. Dette er på grunn av Ferranti-effekten, som kan danne overspenning og ustabilitet i overføringssystemet, så vel som den skinneffekten som skaper stor ohmsk motstand, og følgelig stort tap av spenning og effekt.
Undervanns drivmotorer med variabel hastighet, hvor overføringsfrekvensen kan være lav, for eksempel 50 Hz, tilveiebringer en løsning på dette. Imidlertid vil de være store, og de vil være utstyrt med en stor mengde av sensitive, skjøre elektriske og elektroniske komponenter og reguleringssystemer, som i tillegg til å gjøre dem dyre også antas å kunne føre til en høy feilhyppighet.
Oppfinnelsen gir en løsning på dette ved å ha en VSD eller annet reguleringselement bare på overflaten, elektrisk kraft blir overført ved nettfrekvensen, for eksempel 50 eller 60 Hz eller mindre dersom det er påkrevet på grunn av Ferranti-effekten og tapene.
Oppfinnelsen med undervanns vekselsstrøm / likestrøms likeretting ( SSR) eller sett med undervannsmotor - likestrømsgenerator for å kjøre likestrømsmotorer Oppfinnelsen gjør det mulig å ha en overflateplassert frekvensregulering eller ingen frekvensregulering for hastighetsregulering av undervannsmotorer ved lange utleggsavstander, ved å likerette overført vekselstrøm til likestrøm eller produsere likestrøm med et sett med motor - likestrømsgenerator ved en undervannslokasjon i nærheten av motorene. I nærheten betyr i denne konteksten nære nok til å kunne holde det ohmske motstandstapet akseptabelt, og dermed effekttapet, mellom likeretteren og motorene. Det gjøres henvisning til figur 4, som illustrerer et overføringssystem fra en overflateplassert VSD til en undervanns likeretter som gir likestrøm til undervannsmotorer, og dessuten til figur 5 med SDCS.
I det som følgende vil det bli mer beskrevet anvendelse av den statiske typen med dioder i fast tilstand. Beskrivelsen er også gyldig for en hvilken som helst annen type av likeretter.
Rotasjonshastigheten for motorene vil bli den etablerte måten for likestrømsmotorer, det vil si styring av shunt-, serie- eller kompoundmotorer.
Hastigheten for en likestrømsmotor vil være direkte proporsjonal med forsyningsspenningen. Av denne grunn vil en egnet måte å justere hastigheten på være å ha en transformator med justerbar utgangsspenning oppstrøms for SSR'en og dermed motorspenningen og hastigheten, for eksempel ved endring av uttak. Mest opplagt vil dette kunne være undervanns transformatorene13, 13', 13", 13"' direkte oppstrøms for likeretteren 16 i figur 4, men det vil også kunne være transformator 6 eller den overflateplasserte transformatoren 4 eller en kombinasjon av disse.
I tilfellet av SDCS, vil utgangsspenningen på likestrømsgeneratoren kunne bli justert med en spenningsregulator for generatoren, og dermed justere hastigheten på den tilkoplede motoren, for eksempel en kompressormotor.
Alternativt vil en felles SDCP kunne brukes forflere motorer. Individuell hastighetsregulering kan i slike tilfelle gjøres med shunt-, serie- eller kompoundarrangement.
Claims (57)
1. Anordning for operativ forbindelse mellom en fjernestliggende ende av en undervanns utleggskabel og undervannslaster, så som pumper, kompressorer og reguleringssystemer,karakterisert vedat anordningen vil være en undervanns likestrøms forsyningsenhet (SDCP), og at den vil omfatte: - en SDPC-enhet for å endre strømeffekt mottatt fra utleggskabelen til likestrøms effekt for levering til nevnte laster, - én gass- og / eller væskefylt trykktank, hvor nevnte enhet vil være anordnet, og - minst en penetrator for elektrisk tilkopling av nevnte enhet til utenfor trykktanken.
2. Anordning i henhold til krav 1,karakterisert vedat anordningen omfatter en av: et sett med motor - likestrømsgenerator (SDCS) eller en statisk likeretter (SSR).
3. Anordning i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat den vil omfatte en trykk-kompensator.
4. Anordning i henhold til krav 1, hvori anordningen er en SDCP, for undervannsplassering ved en fjernestliggende ende av en undervanns utleggskabel som vil være koplet til minst en kraftkilde ved den nærliggende enden av utleggskabelen ved et tørt sted på land eller på en toppside, og utleggslengden vil være lang, som betyr lang nok til å kunne forårsake problemer på grunn av Ferranti-effekten ved de frekvens- og effektnivåene som vil være mulig for undervannsmotorer for pumper og kompressorer, og hvor anordningen via utleggskabelen vil kunne ta i mot elektrisk kraft ved en tilstrekkelig lav frekvens til å kunne ha en stabil overføring, og anordningen, som er operativt koplet til undervanns motoren, leverer en utgang av elektrisk frekvens, ampére og spenning som skal være mulig for drift av de tilkoplete motorene, og anordningen vil bli installert i en trykktank eller -hus som vil være blitt fylt opp med væske eller gass.
5. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1-4, karakteris ert v e d at en VSD har blitt tilkoplet ved den nærliggende enden av utleggskabelen for å kunne justere den lavfrekvente overføringsfrekvensen.
6. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1-5, karakteris ert v e d at overføringsfrekvensen fra kraftkilden ved den nærliggende enden vil være fast.
7. Anordning i henhold til krav 1 og et hvilket som helst av kravene 2 og 3,karakterisert vedat undervanns likeretteren vil være av SDCS-typen.
8. Anordning i henhold til krav 7,karakterisert vedat trykktanken eller-huset vil være fylt opp med væske.
9. Anordning i henhold til krav 8,karakterisert vedat væsken vil smøre lagrene for SDCS'en.
10. Anordning i henhold til krav 8,karakterisert vedat væsken vil avkjøle SDCS'en.
11. Anordning i henhold til krav 8,karakterisert vedat væsken vil være en olje.
12. Anordning i henhold til krav 8 eller 11,karakterisert vedat oljen vil tjene som en elektrisk isolator.
13. Anordning i henhold til krav 8,karakterisert vedat væsken vil være vann eller en blanding av vann og et middel mot frysing.
14. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 8-13, karakteri sert v e d at huset vil være fylt opp med væske og vil ha en anordning for trykkbalansering mellom det omgivende sjøvannet og den innvendige væsken for huset.
15. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 8-14, karakteri sert v e d at det innvendige trykket på trykkhuset vil kunne bli valgt fritt ved å ikke fylle det fullstendig opp med væske og ha noe gassvolum ved noe trykk.
16. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 8 til 15, k a r a k t e r i sert v e d at væsken blir avkjølt med en ekstern kjølekrets uten varmeveksling mot det omgivende sjøvannet.
17. Anordning i henhold til krav 16,karakterisert vedat pumpen for kjølekretsen vil være koplet til en roterende likeretter-aksling.
18. Anordning i henhold til krav 16,karakterisert vedat pumpen for kjølekretsen vil være koplet til en separat pumpe med elektrisk motor.
19. Anordning i henhold krav 1 og et hvilket som helst av kravene 5 og 7 til 15,karakterisert vedat den vil omfatte magnetiske lagre.
20. Anordning i henhold krav 19,karakterisert vedat reguleringssystemet for de magnetiske lagrene vil være plassert i en kapsel utenfor SDCS-huset.
21. Anordning i henhold krav 19,karakterisert vedat reguleringssystemet for de magnetiske lagrene vil være plassert i en kapsel inne i SDCS-huset.
22. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 21, k a r a k t e r i sert v e d at det er én SDCP per motor.
23. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 21, k a r a k t e r i sert v e d at flere motorer vil være tilkoplet én undervanns SDCP.
24. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1-7, karakteris ert v e d at huset vil være fylt opp med gass.
25. Anordning i henhold krav 24,karakterisert vedat trykket inne i huset vil kunne bli valgt fra et område av én bar opp til det som vil være likt med det omgivende vanntrykket eller høyere.
26. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 23 - 25, k a r a k t e r i s e r t v e d at gassen vil være inert.
27. Anordning i henhold til krav 25 eller 26,karakterisert vedat den vil omfatte oljesmurte lagre med en sirkulerende krets gjennom en ekstern varmeveksler.
28. Anordning i henhold til krav 27,karakterisert vedat det vil være minst én pumpe for det smøremiddelet som vil bli drevet av SDCS-akslingen.
29. Anordning i henhold til krav 27,karakterisert vedat det vil være minst én separat elektrisk pumpe for det smøremidlet.
30. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 19-26, karakter i s e r t v e d at lagrene vil være magnetiske lagre.
31. Anordning i henhold til krav 30,karakterisert vedat reguleringssystemet for de magnetiske lagrene vil være plassert i en kapsel i nærheten av SDCS-huset.
32. Anordning i henhold til krav 30,karakterisert vedat reguleringssystemet for de magnetiske lagrene vil være plassert inne i SDCS-huset.
33. Anordning i henhold til krav 24 til 32,karakterisert vedat den vil omfatte en vifte for å kunne sirkulere gass internt i trykkhuset.
34. Anordning i henhold til krav 24 - 33,karakterisert vedat det vil være minst én vifte for å kunne sirkulere gassen gjennom en ekstern varmeveksler.
35. Anordning i henhold til krav 1-4,karakterisert vedat undervanns likeretteren vil være av den statiske typen (SSR).
36. Anordning i henhold til krav 1 - 4 eller 35,karakterisert vedat undervanns likeretteren vil være av den statiske typen (SSR) med dioder i fast tilstand.
37. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 1 - 4 eller et hvilket som helst av krav 35 til 36,karakterisert vedat trykktanken eller -huset vil være fylt opp med væske.
38. Anordning i henhold til krav 37,karakterisert vedat væsken vil være en isolerende olje.
39. Anordning i henhold til krav 37 eller 38,karakterisert vedat væsken vil avkjøle de elektroniske og elektriske komponentene.
40. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 36 til 39,karakterisert vedat det innvendige trykket vil kunne være ved et nivå som vil være på mellom én bar og det omgivende trykket.
41. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 36 til 39,karakterisert vedat det innvendige trykket vil bli trykkbalansert med det omgivende sjøvannet.
42. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 36 til 41,karakterisert vedat væsken vil bli avkjølt med en ekstern kjølekrets med varmeveksling til det omgivende sjøvannet.
43. Anordning i henhold til krav 42,karakterisert vedat pumpen for kjølekretsen vil være en pumpe med elektrisk motor.
44. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 1 - 4 og et hvilket som helst av krav 24 til 26,karakterisert vedat huset vil bli fylt opp med en gass.
45. Anordning i henhold til krav 44,karakterisert vedat gassen vil være inert.
46. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 44 og 45, k a r a k t e r i s ert ved at trykket inne i huset vil kunne bli valgt fra området av én bar og opp til det som vil være likt med det omgivende vanntrykket eller høyere.
47. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 44 til 46, k a r a k t e r i s ert ved at den vil omfatte minst én vifte for å sirkulere gassen gjennom en ekstern varmeveksler.
48. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 1-6,karakterisertv e d at komponentene for anordningen vil være segregert på en optimal måte i henhold til deres toleranser for: væske, trykksatt væske og trykksatt gass.
49. Anordning i henhold til krav 48,karakterisert vedat komponentene vil være anordnet i tanker på følgende måte: • de mest robuste komponentene vil bli installert i en tank fylt opp med trykksatt væske • komponenter som vil være tolerante for væsker, men som vil ha lav toleranse for trykk, vil bli installert i en annen lavtrykks væskefylt tank • komponenter som ikke tolererer væske, men som tolererer høytrykks gass, vil bli installert i en høytrykks tank • komponenter som bare tolererer lavtrykksgass vil bli installert i en tank med lavtrykks gass.
50. Anordning i henhold til krav 49,karakterisert vedat det vil bli anvendt en egnet kjøling for de forskjellige tankene.
51. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 48 til 50,karakterisert vedat komponenter i de forskjellige tankene vil være forbundet som nødvendig med ledninger som går gjennom penetratorer i tankveggene.
52. Anordning i henhold til krav 51,karakterisert vedat undervanns pardannende koplingsenheter vil være anordnet til tankene.
53. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 35 til 52,karakterisert vedat reguleringssystemet for SSR'en vil være overflateplassert.
54. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 35 til 52,karakterisert vedat reguleringssystemet for SSR'en vil være plassert i en separat ekstern kapsel.
55. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 35 til 52,karakterisert vedat reguleringssystemet for SSR'en vil være plassert inne i trykkhuset.
56. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 35 til 55,karakterisert vedat det vil være én SSR per likestrømsmotor.
57. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 35 til 55,karakterisert vedat flere motorer vil være koplet til én undervanns SSR.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20111235A NO334248B1 (no) | 2011-09-12 | 2011-09-12 | Undervannsinnretning for likestrømslaster |
PCT/NO2012/050173 WO2013039403A1 (en) | 2011-09-12 | 2012-09-11 | Device for stable subsea electric power transmission to run subsea high speed dc motors or other subsea dc loads |
AU2012309235A AU2012309235B2 (en) | 2011-09-12 | 2012-09-11 | Device for stable subsea electric power transmission to run subsea high speed DC motors or other subsea DC loads |
US14/238,130 US20140197764A1 (en) | 2011-09-12 | 2012-09-11 | Device for stable subsea electric power transmission to run subsea high speed dc motors or other subsea dc loads |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20111235A NO334248B1 (no) | 2011-09-12 | 2011-09-12 | Undervannsinnretning for likestrømslaster |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20111235A1 true NO20111235A1 (no) | 2013-03-13 |
NO334248B1 NO334248B1 (no) | 2014-01-20 |
Family
ID=47883515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20111235A NO334248B1 (no) | 2011-09-12 | 2011-09-12 | Undervannsinnretning for likestrømslaster |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140197764A1 (no) |
AU (1) | AU2012309235B2 (no) |
NO (1) | NO334248B1 (no) |
WO (1) | WO2013039403A1 (no) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO334144B1 (no) | 2011-09-12 | 2013-12-16 | Aker Subsea As | Roterende undervannsinnretning |
EP2822136B1 (en) * | 2013-07-03 | 2018-08-29 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and arrangement for transferring electrical power for subsea applications |
EP2822137B1 (en) * | 2013-07-03 | 2018-01-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and arrangement for transferring electrical power for subsea applications |
CN104937182A (zh) * | 2013-09-17 | 2015-09-23 | Abb技术有限公司 | 泵站的混合电气***及其优化的运行方法 |
US9951779B2 (en) | 2013-12-27 | 2018-04-24 | General Electric Company | Methods and systems for subsea boosting with direct current and alternating current power systems |
NO340118B1 (en) | 2015-07-03 | 2017-03-13 | Fmc Kongsberg Subsea As | Method and a system for operating a variable speed motor |
CN105449702A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-03-30 | 西安许继电力电子技术有限公司 | 一种无通讯互联线微网储能***及直流电压偏差控制方法 |
US11491935B2 (en) | 2019-10-25 | 2022-11-08 | Sea Clear Power Inc. | Systems and methods for distribution of power in a marine vessel, ATVS, and vehicles |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19715468C1 (de) * | 1997-04-14 | 1998-10-01 | Piller Gmbh | System zur Stabilisierung eines Stromversorgungsnetzes |
GB2448928B (en) * | 2007-05-04 | 2009-12-09 | Dynamic Dinosaurs Bv | Power transmission system for use with downhole equipment |
WO2009015670A1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Energy transmission system, particularly for offshore oil installations |
NO328415B1 (no) * | 2008-03-17 | 2010-02-15 | Vetco Gray Scandinavia As | Innretning relatert til et offshore kabelsystem |
EP2293407A1 (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-09 | Converteam Technology Ltd | Power transmission and distribution systems |
-
2011
- 2011-09-12 NO NO20111235A patent/NO334248B1/no not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-09-11 US US14/238,130 patent/US20140197764A1/en not_active Abandoned
- 2012-09-11 AU AU2012309235A patent/AU2012309235B2/en not_active Ceased
- 2012-09-11 WO PCT/NO2012/050173 patent/WO2013039403A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140197764A1 (en) | 2014-07-17 |
AU2012309235B2 (en) | 2016-07-14 |
WO2013039403A1 (en) | 2013-03-21 |
NO334248B1 (no) | 2014-01-20 |
AU2012309235A1 (en) | 2014-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO20111235A1 (no) | Undervannsinnretning for likestromslaster | |
RU2571117C2 (ru) | Система передачи электроэнергии под водой для обеспечения работы высокооборотного двигателя | |
NO20111233A1 (no) | Roterende undervannsinnretning | |
US9859805B2 (en) | Subsea electrical architectures | |
US10581360B2 (en) | Power supply assembly and associated method | |
Midttveit et al. | SS on Implications of subsea processing power distribution-subsea power systems-a key enabler for subsea processing | |
RU2618517C2 (ru) | Система для передачи переменного тока на сверхдальние расстояния | |
US9951779B2 (en) | Methods and systems for subsea boosting with direct current and alternating current power systems | |
NO20111237A1 (no) | Statisk undervannsinnretning | |
US9774183B2 (en) | Methods and systems for subsea direct current power distribution | |
US20230163592A1 (en) | High voltage ac transmission systems and methods | |
OA16664A (en) | Subsea electrical architectures. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: AKER SOLUTIONS AS, NO |
|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |