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Power Jacks lève le couvercle au centre d’essais Hydrospace de Houston

Les vérins à vis lèvent et déplacent un couvercle d’enceinte haute pression de 35 tonnes à l’atelier d’essais d’équipement pétrolier sous-marin

Balmoral Group International de Houston, Texas, est une filiale du groupe Balmoral, fabricant écossais d’équipements marins, bouées, amarrages et composites pour l’industrie du pétrole et du gaz en exploitation sous-marine. Le centre d’essais de Houston de la société teste dans des chambres d’essais les équipements destinés à des applications sous-marines. Les modules sont placés dans une enceinte haute pression puis soumis à la pression fixée, pour simuler la pression à laquelle est soumise l’installation de pétrole sous l’eau.

Le centre d’essais possède une large gamme d’enceintes haute pression, allant de 800mm de diamètre x 2200mm de long, à 2500mm de diamètre x 8500mm de long. Ces installations complètes, totalement instrumentées, permettent d’effectuer simultanément des essais sous pression et des tests de pénétration d’eau, à des pressions allant jusqu’à 5000psi (350 bars) SWP. La plus grande enceinte, dimensionnée pour une pression nominale de 5000psi SWP, pèse 138 tonnes, le poids de son couvercle est de 35 tonnes. Le corps est descendu dans le sol du centre d’essais, le couvercle doit être retiré pour la maintenance et la mise en place de l’équipement à tester dans l’enceinte.

Mise en place de la pièce à tester dans l’enceinte

Le couvercle de l’enceinte est ainsi soulevé de 1045mm, déplacé de 6m sur le côté puis posé sur un support. Le processus est inversé pour remettre le couvercle en place. Afin que la durée de ces opérations soit convenable, le couvercle doit être levé à 95mm/min et déplacé à 2,4m/min. Le groupe Balmoral a fait appel à Power Jacks pour la conception et la réalisation d’un véhicule complet et d’un système de commande permettant le levage et le déplacement du couvercle.

Power Jacks lève le couvercle de l’enceinte haute pression

La conception, la fabrication et les essais du véhicule ont été effectués à l’usine de Fraserburgh, Ecosse, de Power Jacks. Trois équipes d’ingénieurs ont travaillé sur le projet. La mise au point du système et la coordination du projet ont été réalisées à l’aide des tous derniers logiciels de conception assistés par ordinateur.

Le véhicule est constitué d’un châssis type portique posé sur quatre unités de deux roues situées à chaque coin. Une unité de roues par côté est commandée pour assurer le déplacement linéaire du couvercle, de et vers l’enceinte. Un système de vérins à vis en haut du châssis permet de lever et de baisser le couvercle de l’enceinte. Le système de commande du véhicule, monté sur un côté du châssis, se déplace avec le véhicule. Un tableau de commande à distance est également situé à côté de l’enceinte haute pression.

Véhicule-3D_CAD: Modèle CAO du véhicule

Etant donné que le véhicule devait être construit, testé, démonté pour le transport et remonté à Houston, le châssis a été conçu en deux parties, chacune constituant un côté du véhicule. Les deux parties sont fixées par boulons sur deux brides principales à chaque extrémité du véhicule. Le châssis a alors été placé sur quatre unités de roues, chacune constituée de deux roues montées sur roulements dans une structure indépendante. Cet assemblage a tout d’abord été boulonné sur le châssis pour une première mise en place puis soudé à l’emplacement final. Les unités de roues possèdent différentes options modulaires. Un côté des roues du véhicule est muni de brides de guidage insérées dans un rail d’acier pour assurer la position du véhicule. Les deux paires de roues avant sont équipées de pignons d’entraînement reliés à un motoréducteur monté sur le châssis. Etant donné que les deux motoréducteurs ne peuvent pas être reliés mécaniquement à l’entraînement du véhicule, ils ont été synchronisés électroniquement.

Vue du système de vérins à vis sur le véhicule

Le système de levage du couvercle est constitué de quatre vérins à vis reliés mécaniquement en "U", avec une unité d’entraînement principale à une des extrémités. Les vérins à vis sont des modules spéciaux fondés sur le modèle de Power Jacks CE1829, avec vis de levage métrique, série E 300kN. Ces vérins à translation, type inversé, comprennent un dispositif de contrôle d’usure des roues bronze. Les vis de levage spécialement conçues possèdent des extrémités coniques de positionnement. Elles sont ainsi bloquées dans le châssis lorsque le couvercle est levé de toute la hauteur, le couvercle n’oscille donc pas lorsqu’il est déplacé, de et vers l’enceinte. Un motoréducteur avec engrenages coniques entraîne les quatre vérins à vis. Le moteur comprend un frein pour assurer le maintien de la charge en position de « garage ». Un contacteur fin de course à came rotative est raccordé au système des vérins à vis pour le contrôle de la position du chariot. Les fins de course de fonctionnement du système ainsi que les limites maximales de dépassement de course sont ainsi détectées. Le système de vérins est équipé de deux mécanismes de sécurité. Le premier est un système d’autoblocage qui empêche tout recul, même dans l’éventualité peu probable d’une défaillance du frein du moteur. Le second, un dispositif de contrôle d’usure sur chaque vérin à vis, signale l’usure des roues bronze. Un signal de détection indique lorsque leur remplacement est nécessaire. Le déplacement des systèmes de vérins est contrôlé par le système principal de commande.

Le système principal de commande comprend deux parties, la commande du véhicule et la commande de levage. Les trois éléments du système de commande sont basés sur des commandes électroniques d’une haute technicité. La commande du véhicule comprend deux variateurs avec cartes de commande de déplacement intégrées, reliées entre elles pour assurer une synchronisation précise de la vitesse et du déplacement des deux moteurs du véhicule. Un codeur sur chacun des moteurs assure l’asservissement. Une carte de commande de déplacement intégrée dans les variateurs évite l’emploi de dispositifs supplémentaires de commande tels qu’automates programmables et réduit ainsi l’encombrement du système. Le programme de commande permet de déplacer le véhicule de la position initiale à la position finale définie via une interface machine sur le tableau de commande principal. Cette position, correspondant à la position de l’enceinte, est variable pour la mise en service. La commande de levage permet de faire varier les vitesses de levage du couvercle tout en maintenant la totalité du couple.

Le tableau principal comprend les commandes de fonctionnement ainsi que les interfaces machine. Toutefois, comme celui-ci se déplace pendant le fonctionnement, une console supplémentaire de commande à distance a été installée sur le côté de l’enceinte haute pression. Les deux systèmes de commande, du véhicule et de levage, peuvent fonctionner en mode automatique ou en mode pas à pas . Pour des raisons de sécurité, plusieurs unités d’arrêt d’urgence ont été montées autour du véhicule à des emplacements facilement accessibles.

L’ensemble du système du véhicule a été testé sous charge sur le site de Power Jacks, à Fraserburgh, avant son transport à Houston. Power Jacks a construit à cette fin un dispositif simulant l’installation de l’enceinte haute pression et fixé un poids d’essai de 50 tonnes. Le véhicule a passé avec succès, dès le premier essai, les tests de mise en service, résultat qui a été confirmé à Houston quand le véhicule a été remonté.

Plan de l’installation d’essai

Le véhicule a permis d’atteindre l’objectif : fournir un système automatique, flexible et compact, pour retirer et poser le couvercle de l’enceinte haute pression.

Pour de plus amples informations sur les systèmes de transmission linéaire et de transmission de puissance de Power Jacks, visitez le site de la société sous www.powerjacks.com. Vous y trouverez des informations complètes sur la société et sur les produits et pourrez télécharger des catalogues, CAO et manuels.

Author: Bruce Hamper, Product & Marketing Director, Power Jacks

A propos du groupe Balmoral Group Ltd. :
Balmoral Group Ltd. est une entreprise privée écossaise de fabrication d’équipements marins, de bouées, d’amarrages et de composites. Fondée en 1980, située à Aberdeen, Ecosse, le groupe

Power Jacks Group
Maconochie Road , Fraserburgh
Aberdeenshire AB43 8TE
Scotland ( UK)

Tel: +44 (0) 1346 513131
Fax: +44 (0) 1346 516827
Email: sales@powerjacks.com

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