Wind und Wellen trotzen

Bei Tiefen unterhalb 2.500 m stoßen konventionelle Windensysteme durch das hohe Gewicht der Stahlseile an ihre Grenzen. Sekundärgeregelte Antriebe lösen dieses Problem. Rolls Royce Marine

Der hohe Erdölpreis treibt die Erschließung neuer Offshore-Ölfelder voran. Dabei stoßen die Förderunternehmen in immer größere Tiefen vor. Kran- und Windenantriebe positionieren hier Lasten bis über 250 t auf dem Meeresboden. Die durch Wind und Wellen bedingten Bewegungen des Schiffes stellen beim Absetzen dieser Lasten für jeden Kranführer eine Herausforderung dar. Denn der Kran folgt der Bewegung des Schiffes und verändert so ständig die Entfernung der Last zum Meeresboden. Die Nachfrage nach Seegangskompensations-Systemen steigt dadurch seit einigen Jahren kontinuierlich an.

Auch auf hoher See stabil

Die aktive Seegangskompensation erfasst Hub-, Senk- und Driftbewegungen des Schiffes und bindet sie in den Regelungsprozess ein. Die Kranwinde berücksichtigt die daraus errechneten Korrektur­werte. Schiffsbewegungen, die sich auf die Last übertragen, lassen sich so verringern. Hydraulische sekundärgeregelte Antriebe von Bosch Rexroth sind seit Jahren in zahlreichen Systemen zur Seegangskompensation im Einsatz und erreichen dabei ein hohes Kompensationsergebnis von bis zu 97 % der Seegangsbewegungen. Kranführer können so auch größere Lasten sicher auf dem Meeresgrund absetzen. Die Hydraulik bietet hier die erforderliche Dynamik und Regelbarkeit in Kombination mit Energierückgewinnung und -speicherung. Das hydraulische Antriebssystem arbeitet dabei an einem Konstantdrucknetz und ist daher nahezu unabhängig von Leitungslängen.

Bei Aktivierung der Seegangskompen­sa­tion erfasst eine Motion Reference Unit die Beschleunigungen der Plattform. Basierend auf den erfassten Beschleunigungswerten berechnet die Regelelektronik die Kompensationswerte und gibt den erforderlichen Drehzahlsollwert an die Antriebseinheiten der Kranwinde aus. Ein langsames Einblenden der aktiven Seegangskompensation nach der Aktivierung verhindert eine Überlastung des Windensystems oder des Stahlseils. Nach wenigen Sekunden regelt die aktive Seegangskompensation die Schiffsbewegungen nahezu vollständig aus. Jetzt kann die ­Winde die Last kontrolliert absetzen.

Gewinnt Energie zurück

Sekundärgeregelte Antriebseinheiten erreichen ein Kompensationsergebnis von bis zu 97 %. National Oilwell Norway

Sekundärgeregelte Antriebe arbeiten im Seegangskompensations-Betrieb sowohl als Pumpe als auch als Motor. In der Abwärtsbewegung des Schiffes wickeln sie die Winde auf, um die Last auf Position zu halten. Die Antriebseinheiten arbeiten als Motor und verbrauchen Energie. In der Aufwärtsbewegung des Schiffes wickeln sie das Windenseil ab, um die Last in Position zu halten. Dabei treibt die Last die Antriebseinheiten an. Diese arbeiten jetzt als Pumpen im Generatorbetrieb und speisen die so gewonnene Energie zurück ins hydraulische System. Der Hydrospeicher stellt diese Energie für die nächste Abwärtsbewegung des Schiffes zur Verfügung. So gewinnt das Antriebssystem bis zu 70 % der Energie zurück. Das verringert die notwendige zu installierende Leistung für das Aggregat erheblich.

Unabhängig platzieren

Eine Motion Unit misst die Schiffsbewegungen und errechnet den Korrekturwert auf einen Kompensationspunkt – normalerweise der letzten Rolle, an der das Seil ins Meer geführt wird. Die Lage dieses Kompensationspunktes muss der Motion Unit bekannt sein. Da aber Kräne in der Regel sowohl ihre Drehposition als auch die Lage des Auslegers ändern, bleiben eigentlich nur folgende Möglichkeiten: eine Positionskorrektur am Sensor, die Installation der Motion Unit an der Spitze des Auslegers oder die Definition einer festen Arbeitsposition des jeweiligen Krans. Die Funktion Ship Motion Control (SMC) löst dieses Problem: Sie ermöglicht das positionsunabhängige Platzieren des Sensors für das Erfassen der Schiffsbewegung. Nach Einnahme der neuen Arbeitsposition des Krans erhält die Regelelektro­nik sowohl Lage des Drehwerks als auch die Winkel des Knickarms von der Kran-SPS via Bus und übermittelt die Positionskorrektur an den SMC-Motion-Sensor. Feste Arbeitspositionen des Krans beziehungsweise die Montage des Sensors an der Auslegerspitze entfallen damit. Die Störeinflüsse des Kranauslegers für den Rahc-Betrieb (Rotary Active Heave Compensation) sind verringert.

(dl)