2008.TEL.7289 Development of a Pile Anti Running Clamp
8
Summary (in Dutch)
Inleiding tot het probleem
Vanwege het wereldwijde tekort aan olie worden er steeds meer boorplatformen in zee geplaatst. De constructies worden gefundeerd met behulp van stalen fundatiepalen. Op sommige plaatsen kan de fundatiepaal, ten gevolge van de bodemstructuur, wegschieten tijdens het heien. Dit kan ertoe leiden dat een project niet op tijd kan worden afgemaakt, wat kan resulteren in grote financiële verliezen voor de betreffende oliemaatschappij.
Huidig concept: Pile Anti Running Clamp
IHC Handling Systems heeft de Pile Anti Running Clamp (PARC) ontwikkeld om een vallende heipaal te stoppen. Tijdens het heien ligt de PARC tegen de fundatiepaal aan door toedoen van voorspanning. De voorspanning bestaat uit een druk in de klemcilinders, die geregeld wordt met behulp van een instelbaar overdrukventiel. De voorspanning verkort de reactietijd tot afremmen, maar veroorzaakt ook slijtage van de frictieblokken. De operator detecteert visueel een wegschietende fundatiepaal en start het afrem-proces. Vervolgens wordt de druk in de klemcilinders verhoogd door de toevoer van olie, waardoor de fundatiepaal wordt afgeremd.
Nadat de PARC is toegepast om een vallende heipaal af te remmen, bleek het frictie materiaal onderhevig te zijn aan overmatige slijtage. Dit rapport beschrijft verbeteringen betreffende de PARC om de slijtage van het frictie materiaal te verminderen.
Krachtverdeling
Tijdens klemmen veroorzaakt een ongelijke krachtverdeling over de frictieblokken grote krachten op verscheidene frictieblokken. Hierdoor ontstaat slijtage van het wrijvingsmateriaal. De volgende aanpassingen van de PARC constructie verbeteren de krachtverdeling.
• Plaatsing van de montagepunten van de klemcilinders en de scharnieren in de buiglijn van de PARC constructie.
• Verlengen van de rij frictieblokken, zodat een grotere paalomtrek omsloten wordt.
Uit de krachtverdeling blijkt dat de frictieblokken te zwaar belast worden. Om dit tegen te gaan dienen de frictieblokken groter te worden.
Voorgestelde concept: No-contact
De voorspanning veroorzaakt slijtage tijdens het heien. Speling tussen de PARC en de fundatiepaal tijdens heien vermindert de slijtage van de frictieblokken. Tevens is een sensor toegevoegd bij dit no-contact concept om een wegschietende fundatiepaal te detecteren. Hierdoor wordt de reactietijd lager ten opzichte van de menselijke reactietijd van de operator. Ondanks de sensor resulteert de speling in een toegenomen tijd om een wegschietende paal af te remmen en dient het concept verder verbeterd te worden.
2008.TEL.7289 Development of a Pile Anti Running Clamp
9
Verminderen van de reactietijd
Om de reactietijd van de PARC te verkleinen dient de reactietijd van het hydraulische systeem verkleind te worden. In het huidige systeem wordt de oliestroom vanuit de accumulator beperkt door de klep die deze oliestroom regelt. Tevens dient de betreffende oliestroom beide klemcilinders in te trekken. Verder blijft de accumulatorklep open als de accumulator zijn werk gedaan heeft. Hierdoor wordt de accumulator weer op druk gebracht tijdens het afremmen van de fundatiepaal. Beide beperkingen dienen volgens de volgende aanpassingen verbeterd te worden om de reactietijd van het hydraulische systeem te verkleinen.
• De benodigde tijd om de klemcilinders in te trekken wordt gehalveerd door beide cilinders apart aan te sturen.
• De hydraulische druk neemt sneller toe door de accumulatorklep na ontladen van de accumulator te sluiten, waardoor ook de benodigde tijd om een wegschietende paal af te remmen wordt verkleind.
Simulatie
De voorgestelde verbeteringen zijn vergeleken met de prestaties van het huidige ontwerp met behulp van een simulatie, die de beweging van een wegschietende fundatiepaal benadert. Uit de simulatie blijkt dat de reactietijd van de operator belangrijk is in het huidige ontwerp. De sensor vermindert de benodigde tijd om een wegschietende paal af te remmen aanzienlijk. Verder blijkt, dat de prestaties van het no-contact concept vergelijkbaar is met het huidige ontwerp als er een extra klep wordt toegevoegd en de accumulator klep wordt gesloten.
Conclusie
De volgende verbeteringen worden voorgesteld:
• Aanpassen van de PARC constructie, waardoor de krachtenverdeling wordt verbeterd.
• Verminderen van de slijtage met behulp van het no-contact concept. Hierdoor is er geen contact tijdens het heien. Bovendien is een sensor toegevoegd om een wegschietende fundatiepaal te detecteren.
