新加坡，馬來西亞- 挑戰(zhàn)與憤怒的大海一樣強(qiáng)大：設(shè)計(jì)一個船板系統(tǒng)，將每天三小時，每天24小時輕輕地將近三英里的石油和天然氣輸送管道鋪設(shè)在海底。這樣的系統(tǒng)不僅要承受超過660噸的張力，因?yàn)?英尺的鋼 - 混凝土管道下沉到3000英尺的深度，它必須對抗經(jīng)常充滿敵意的環(huán)境的滾動，俯仰和撞擊。這些是荷蘭Allseas公司在將其M / V紙牌(一艘985英尺的前散貨船)改裝成世界上最大的鋪管船時發(fā)布的規(guī)格。滿足它們需要集成三個關(guān)鍵系統(tǒng)：有史以來最大和最強(qiáng)大的履帶式線性管張緊器;緊急放棄和恢復(fù)系統(tǒng)，旨在使船舶可以突然出現(xiàn)狂風(fēng)或大風(fēng);還有一個船上管組裝廠，可以與岸上最高效的作業(yè)相媲美。

它是交流電機(jī)，可調(diào)速驅(qū)動器和交流齒輪電動機(jī)的組合，可優(yōu)化這三個系統(tǒng)。通過具有通用操作員界面的分布式控制系統(tǒng)，交流網(wǎng)絡(luò)從尺寸和效率的角度來看都超越了更傳統(tǒng)的直流和/或液壓系統(tǒng)。所有電力，驅(qū)動和控制單元的設(shè)計(jì)和集成都?xì)w功于位于俄亥俄州克里夫蘭市的分包商Reliance Electric。

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船板組裝。管道以40英尺直徑裝在船上。從供應(yīng)船或駁船運(yùn)出，并堆放在貨艙的甲板下面，鋼部分預(yù)先涂有四英寸的混凝土。這個沉重的套管固定管子，否則管子會在空的時候彈到表面。

在甲板下方，在配備多個管道輸送機(jī)的雙連接工廠中，焊工將40英尺長度轉(zhuǎn)換為80英尺長的管道。較長的段允許不間斷地生產(chǎn)連續(xù)管道 - 這一過程發(fā)生在船舶“射擊線”的下游。由位于俄克拉荷馬州塔爾薩的CRC Evans設(shè)計(jì)和建造，車載裝配廠具有前所未有的自動化程度。

例如，Reliance交流齒輪電動機(jī)和GP2000逆變器，堅(jiān)固耐用，適用于劇烈振動和腐蝕性鹽水環(huán)境，可對角度滾輪組件輸送機(jī)進(jìn)行可調(diào)速控制，從而將管道從一個站點(diǎn)移動到另一個站點(diǎn)。在每個焊接站，附加驅(qū)動器與焊機(jī)一起提升和旋轉(zhuǎn)管段。

暴露的鋼法蘭經(jīng)過對接焊接，X射線檢查，并用瀝青/瀝青化合物密封，然后轉(zhuǎn)移到船上的射擊線。在這里，焊工“在飛行中”工作。他們的工作是：在通過船舶的巨型張緊器進(jìn)入海洋之前，將每個80英尺的段加入管道的末端，利用矢量控制的驅(qū)動器將最終的組件送入到位。

由WesTech Gear Corp.，Lynwood，CA建造的履帶式張緊器在連續(xù)管道從船尾下降時施加張力。如果沒有這種受控的減速率，巨大的混凝土質(zhì)量上的引力可能會紊亂，甚至?xí)勾幌鲁?。張力還確保系統(tǒng)將管道舒適地放在海床上，保護(hù)其完整性。

每個張緊器包括上部和下部軌道。每個軌道有兩個300馬力的電機(jī)，每個張緊器總計(jì)1200馬力，是有史以來最大的。此外，倫敦的保險公司Lloyds需要三個張緊器，共計(jì)3600馬力的可調(diào)速驅(qū)動器。他們計(jì)算出這個數(shù)字，使船舶能夠以最快的速度鋪設(shè)最大的管道，同時保持可接受的安全系數(shù)。

為什么交流?在運(yùn)行過程中，由兩個300馬力的馬達(dá)控制的上部和下部履帶軌道將管道推過各自的張緊器。同時，每個軌道28個液壓缸施加擠壓力，用于將管道保持在適當(dāng)位置所需的張力。傳統(tǒng)上，DC或液壓馬達(dá)用于為這些履帶提供動力，但是對于船板應(yīng)用存在若干缺點(diǎn)。

對于初學(xué)者來說，“船上沒有足夠的空間容納12臺300馬力的液壓馬達(dá)和所有相關(guān)的管道，”Reliance項(xiàng)目工程師Tom Renner解釋道。另一方面，直流電機(jī)必須完全封閉，因?yàn)楹Ｋ畷杆俑g換向器電刷。他說，冷卻這些裝置所需的空氣/水熱交換器也會導(dǎo)致大規(guī)模裝配。

Renner補(bǔ)充說“DC在失速時不能承受全扭矩”，并描述了必須保持管道以便進(jìn)行閥門連接的情況。“用直流電機(jī)保持張力和扭矩，”他說，“加熱換向器桿，開始膨脹。如果桿擴(kuò)展超過換向器的正常同心布置，它將像銼刀一樣，破壞刷子，最終電機(jī)。“

常見的解決方案 - 機(jī)械制動器 - 無法解決問題。“你能想象除了已經(jīng)超大的電機(jī)之外還有3600馬力的制動器嗎?”雷恩問道。因此，WesTech Gear使用Reliance DutyMaster交流感應(yīng)電機(jī)為每個張緊器提供主要動力;12個Reliance Invertrona再生，矢量控制逆變器提供張緊器控制。

WesTech項(xiàng)目經(jīng)理Kurt Schantz表示，他的公司選擇了這些電機(jī)和驅(qū)動器，因?yàn)樗麄円呀?jīng)在空間非常重要的重型采礦應(yīng)用中證明了自己。雖然水套馬達(dá)占用的空間很小，但它們也與船上現(xiàn)有的動力系統(tǒng)相匹配。Schantz也可以剔除其他幾個優(yōu)點(diǎn)：

中央控制。Reliance Electric的AutoMax分布式控制系統(tǒng)與公司的SIGMA操作員界面系統(tǒng)相結(jié)合，可協(xié)調(diào)管道裝配廠和張緊器的運(yùn)行，以確保連續(xù)的管道裝配率。它還補(bǔ)償了船舶的滾動作用。當(dāng)船尾和船首交替上升和下降時，必須將管道降低到海洋中，就像船舶始終保持水平一樣。

因此，整個系統(tǒng)必須考慮各種變量，例如船舶總排水量，所需管道重量，張力和鋪設(shè)速度，以及海浪和波浪頻率對船舶和管道的影響。AutoMax DCS通過其多任務(wù)操作系統(tǒng)，多處理硬件和多語言編程功能，適應(yīng)這些不同的輸入和要求。

Reliance Electric的SIGMA通用操作員界面和通用過程監(jiān)控系統(tǒng)可用作鋪管操作的監(jiān)控級架構(gòu)。它們位于船橋上，將數(shù)據(jù)采集，監(jiān)控和信息管理集成到一個綜合包中。自定義屏幕指示分布式電源驅(qū)動器狀態(tài)，維護(hù)和故障排除工具，過程概述，趨勢和事件歷史記錄。

SIGMA系統(tǒng)在IBM PC兼容的情況下運(yùn)行;使用Microsoft(R)Visual Basic(R)生成屏幕。定制的實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)稱為SIGMA Kernel，通過標(biāo)準(zhǔn)ISA卡將整個軟件包鏈接到AutoMax驅(qū)動系統(tǒng)。為了防止干擾導(dǎo)航聲納和雷達(dá)，每個驅(qū)動器，控制臺和機(jī)柜都具有光纖連接。

海上安全。通過AutoMax / SIGMA的中央命令也控制緊急放棄和恢復(fù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)也是由WesTech Gear開發(fā)的，是該船的第一道防線。當(dāng)海面粗糙時，它會在一條標(biāo)有浮標(biāo)的重型鋼索上將加蓋的管道下降到海底 - 使船上的潛在致命系繩脫落。颶風(fēng)過后，該船使用荷蘭Bodewes設(shè)計(jì)的雙鼓電纜絞車收回管道。

操作類似于任何阻擋和解決方法，其中圍繞幾個絞盤的多個纏繞產(chǎn)生大量的拉力。然而，AC控制為電纜絞盤的固有機(jī)械優(yōu)勢增加了電效率。由八個400馬力的水冷矢量驅(qū)動器和電機(jī)驅(qū)動，絞車 - 就像張緊器一樣 - 可以再生直接進(jìn)入船舶電網(wǎng)的額外能量。這種情況發(fā)生在放棄期間，當(dāng)重力克服電動機(jī)并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣靼l(fā)電機(jī)時。

一旦放棄和恢復(fù)系統(tǒng)卷入其電纜以使管端通過張緊器，管道操作就可以恢復(fù)。設(shè)計(jì)用于在任何氣候下全年運(yùn)行 - 從寒冷的北極到熱帶的熱帶地區(qū) - 世界上最大的鋪管船目前正在新加坡建造。北海的測試計(jì)劃于1997年初進(jìn)行。