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Pétrole et gaz

Power Jacks soulève le couvercle au nouveau Centre d'essai hydrostatique

Le plus grand et le plus moderne centre d'essai hydrostatique de Houston a été récemment inauguré à Balmoral Group Internationals Rankin Road. Ce centre d'essai contient diverses enceintes sous pression, allant de diamètre 800 mm x longueur 2200 mm à diamètre 2500 mm x longueur 8500 mm. Ce centre très complet permet d'effectuer simultanément des essais de pression et des essais d'entrée d'eau, avec tous les instruments nécessaires, jusqu'à des pressions de 5000 psi SWP.

La plus grande enceinte sous pression, de pression nominale 5000 psi SWP, pèse 138 tonnes avec un couvercle de 35 tonnes. Le corps de l'enceinte est enfoncé dans le plancher du centre d'essai, et le couvercle doit être amovible pour la maintenance et l'installation des produits à tester dans l'enceinte.

Pour enlever le couvercle de l'enceinte sous pression, il est soulevé de 1045 mm et déplacé de 6 m sur le côté, ou il est abaissé sur un support où les pièces à tester sont installées. La procédure est inversée pour remettre en place le couvercle. Pour que l'opération se réalise dans des temps appropriés, le couvercle doit être soulevé à la vitesse de 95 mm/min et déplacé transversalement à la vitesse de 2,4 m/min.

Pour acquérir le mécanisme de soulèvement et de déplacement transversal du couvercle, Balmoral Group a contacté Power Jacks pour concevoir et fournir le système complet de véhicule et de commande.

La conception, la fabrication et les essais du véhicule ont été effectués dans l'usine de Power Jacks à Fraserburgh, Ecosse. Trois équipes d'ingénieurs ont travaillé sur le projet en utilisant les derniers logiciels d'ingénierie assistée par ordinateur pour faciliter la conception du système et la coordination du projet.

Le véhicule comprend une structure de type portique, montée sur quatre unités à deux roues se trouvant à chaque coin. Une unité de chaque côté est entraînée pour assurer le mouvement linéaire afin de déplacer le couvercle pour le mettre sur l'enceinte ou pour le retirer. Un système à quatre actionneurs au sommet de la structure sert à soulever et abaisser le couvercle de l'enceinte. Le système de commande du véhicule est monté sur un côté de la structure et se déplace avec le véhicule, une console de télécommande se trouvant à côté de l'enceinte sous pression.

Comme le véhicule devait être construit, testé, démonté pour son expédition, puis reconstruit à Houston, la structure a été conçue en deux sections, chaque section représentant un côté du véhicule. Les sections sont boulonnées ensemble sur deux brides principales à chaque extrémité du véhicule. La structure était ensuite placée sur les unités à quatre roues, chacune comprenant deux roues montées sur des roulements dans une structure autonome. Cet ensemble était boulonné sur la structure à la position initiale et soudé en place à la position finale. Chaque unité présente des options modulaires différentes de roue. Un côté des roues du véhicule comporte des brides de guidage qui sont placées dans une rigole en acier dans le sol pour assurer le positionnement du véhicule. Les deux paires avant d'unité sur roues comportent des pignons d'entraînement raccordés à un motoréducteur monté sur la structure. Comme il n'était pas possible de raccorder mécaniquement les deux motoréducteurs pour l'entraînement du véhicule, ils ont été synchronisés électroniquement.

Le système conçu pour soulever le couvercle comprenait quatre actionneurs raccordés mécaniquement dans une configuration en "U" avec une unité d'entraînement principal à une extrémité. Les actionneurs étaient des actionneurs spéciaux basés sur le modèle de vis mécanique métrique Power Jacks 300 kN. Ils étaient de type inversé, avec un dispositif de contrôle de l'usure des engrenages. Les vis de levage, de conception spéciale, avaient des extrémités coniques de positionnement pour que, lorsque le couvercle était soulevé à sa hauteur maximum, les vis se verrouillent dans la structure, empêchant le couvercle d'osciller pendant son déplacement transversal par rapport à l'enceinte. Un motoréducteur avec des Renvois d'angle coniques assurait l'entraînement de chacun des quatre actionneurs. Le moteur comprenait un frein intégré pour sécuriser le maintien de la charge en stationnement. Pour le positionnement, un contacteur de fin de course à came rotative était connecté au système des actionneurs, assurant un arrêt d'urgence en cas de dépassement des limites et un arrêt normal lorsque les limites étaient atteintes. Le système des actionneurs comporte deux dispositifs de sécurité mécanique. 1), il est auto-verrouillable et donc interdira l'entraînement en sens inverse, même en cas de défaillance du frein du moteur. 2), Le dispositif de mesure d'usure sur chaque actionneur signale lorsque les engrenages sont usés, et indique qu'un actionneur doit être remis en état, ce qui garantit la sécurité. Le mouvement des actionneurs est commandé par le système de commande principal.

Le système de commande principal comprend deux parties, l'entraînement du véhicule et l'entraînement de l'actionneur. Les trois sections du système de commande utilisent des commandes à inverseur de conception avancée. L'entraînement du véhicule comprend deux inverseurs avec cartes de commande de mouvement intégrées reliées ensemble pour synchroniser avec précision la vitesse et le déplacement pour les deux moteurs du véhicule. Un codeur sur chaque moteur assure l'asservissement. Grâce à la carte intégrée de commande de mouvement dans les inverseurs, on n'a pas besoin de dispositif supplémentaire de commande comme des PLC, et cela diminue la place nécessaire pour installer le système. Le programme de commande de mouvement permet au véhicule de se déplacer depuis une position de repos jusqu'à une position cible qui a été fixée via une interface homme-machine (HMI) sur le panneau principal. Cette position a été fixée comme position de l'enceinte, et on peut la modifier pour la mise en service. On peut faire varier la vitesse de l'entraînement de l'actionneur pour soulever le couvercle tout en maintenant le couple maximum.

Le panneau principal comporte des commandes et des interfaces homme-machine (HMI). Cependant, comme il se déplacera en fonctionnement, une console de télécommande supplémentaire a été placée à côté de l'enceinte sous pression. Les systèmes d'entraînement du véhicule et de l'actionneur peuvent fonctionner en mode automatique et en mode pas à pas. Pour des raisons de sécurité, plusieurs arrêts d'urgence sont installés dans des points facilement accessibles autour du véhicule.

Avant d'être expédié à Houston, le système de véhicule complet subit des essais de charge chez Power Jacks. Pour tester le véhicule, Power Jacks a construit un dispositif simulant l'enceinte sous pression installée avec 50 tonnes de poids d'essai. Dès la première fois, le véhicule a passé avec succès les essais de mise en service en usine, et les essais ont à nouveau été satisfaisants à Houston lorsque le véhicule a été réassemblé.

Le véhicule fournit un système automatisé souple et de faibles dimensions pour mettre en place et enlever le couvercle de l'enceinte sous pression.