Der Meeresboden ist die extremste Umgebung f\u00fcr mechanische Ger\u00e4te, in der sie funktionieren k\u00f6nnen. Druck, Temperatur und die korrosive Natur des Wassers machen die Umgebung sehr rau zum \u00dcberleben.<\/p>\n\n\n\n
In Kombination mit der Unm\u00f6glichkeit, manuell einzugreifen, haben solche Aktuatoren ein v\u00f6llig neues Niveau an technischen Anforderungen im Vergleich zu ihren oberirdischen Pendants.<\/p>\n\n\n\n
Eine ordnungsgem\u00e4\u00dfe Spezifikation erfordert Kenntnisse der Umgebung und der geltenden Industriestandards.<\/p>\n\n\n\n
Es handelt sich um ein mechanisch-elektrisches Ger\u00e4t, das Ventile unter Tage bet\u00e4tigt, \u00f6ffnet, schlie\u00dft oder den Ventiltrieb regelt.<\/p>\n\n\n\n
W\u00e4hrend die oberirdischen Aktuatoren vom Betreiber gewartet werden k\u00f6nnen, arbeiten subsea-Aktuatoren monate- oder sogar jahrelang von selbst.<\/p>\n\n\n\n
Die \u00fcberwiegende Mehrheit der subsea-Ventilaktuatoren sind druckkompensierte Aktuatoren, da der Geh\u00e4usedruck mit dem Meerwasserdruck ausgeglichen wird.<\/p>\n\n\n\n
Andernfalls w\u00fcrde der Druckunterschied in einer Tiefe von 1.000 Metern Wasser, 100 bar, das Standard-Aktuatorgeh\u00e4use vollst\u00e4ndig zerquetschen.<\/p>\n\n\n\n
Diese Einheiten werden in subsea-Produktionsb\u00e4umen, Verteilerk\u00e4sten, Pipeline-Endverbindungen und Verteilungssystemen eingesetzt.<\/p>\n\n\n\n
In jeder Anwendung ist ein Ausfall nicht nur ein Wartungsproblem. In 3.000 Metern Tiefe kosten ungeplante Eingriffe Millionen von Dollar pro Tag.<\/p>\n\n\n\n
Die hydraulische Bet\u00e4tigung hat die subsea-Ventilautomatisierung seit Jahrzehnten dominiert, haupts\u00e4chlich weil hydraulische Zylinder kompakte, bew\u00e4hrte ausfallsichere Funktionen boten.<\/p>\n\n\n\n
Der Kompromiss ist die Infrastruktur.<\/p>\n\n\n\n
Oberirdische hydraulische Aggregate erfordern mehrere Kilometer Hydraulikleitungen, die bis zum Meeresboden reichen. Dies f\u00fchrt zu kumulativen Druckverlusten, Energieverschwendung und einer langen Liste potenzieller Leckstellen.<\/p>\n\n\n\n
Elektrische Aktuatoren eliminieren diese Abh\u00e4ngigkeit von der Versorgungseinheit.<\/p>\n\n\n\n
Die bereits f\u00fcr Sensoren und Steuerungssysteme installierte Stromversorgung reicht oft aus, um einen elektrischen Aktuator anzutreiben. Dies beseitigt die Notwendigkeit einer dedizierten hydraulischen Infrastruktur.<\/p>\n\n\n\n
Einige subsea-elektrische Designs haben den Betrieb in Tiefen von bis zu 4.000 Metern gezeigt. Dies nutzt nur die vorhandene elektrische Versorgung anstelle einer hydraulischen Verbindung.<\/p>\n\n\n\n
Pr\u00e4zise Steuerung ist ein weiterer Treiber. Elektrische Aktuatoren erm\u00f6glichen eine feingranulare Positionsr\u00fcckmeldung und eine variable Geschwindigkeitsregelung, die hydraulische Zylinder einfach nicht erreichen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n
Da die Offshore-Produktion auf All-Electric-Subsea-Systeme setzt, w\u00e4chst der technische und wirtschaftliche Fall f\u00fcr die elektrische subsea-Ventilautomatisierung weiter.<\/p>\n\n\n\n
Die korrekte Spezifikation eines subsea-Ventilaktuator-Designs bedeutet die \u00dcberpr\u00fcfung der Konformit\u00e4t in acht verschiedenen technischen Bereichen.<\/p>\n\n\n\n
Der Aktuator muss f\u00fcr die maximale Wassertiefe am Installationsort ausgelegt sein, wobei die hydrostatische Drucktoleranz durch hyperbare Tests best\u00e4tigt werden muss.<\/p>\n\n\n\n
ISO 13628-6 regelt die Ausr\u00fcstung von subsea-Produktionssystemen, und Tiefenklassifizierungen von 3.000 Metern sind Standard f\u00fcr Tiefwasseranwendungen. Einige Systeme sind f\u00fcr Ultra-Tiefwasserarbeiten bis 6.000 Meter qualifiziert.<\/p>\n\n\n\n
Druckkompensationssysteme verwenden Balg- oder Kolbenkompensatoren, die mit dielektrischer Fl\u00fcssigkeit gef\u00fcllt sind. Dies gleicht den internen Aktuator-Druck \u00fcber den gesamten Tiefenbereich mit dem externen Meerwasserdruck aus.<\/p>\n\n\n\n
Geh\u00e4usematerialien m\u00fcssen der kontinuierlichen Meerwassereinwirkung, Schwefelwasserstoff in saueren Umgebungen und galvanischer Korrosion durch unterschiedliche Metalle widerstehen.<\/p>\n\n\n\n
Super-Duplex-Edelstahl und Titan sind die Standardmaterialien f\u00fcr Geh\u00e4use. NACE MR0175-Grenzwerte sind f\u00fcr jede Anwendung obligatorisch, bei der H2S vorhanden ist.<\/p>\n\n\n\n
F\u00fcr saueren Dienst definiert ISO 15156 den Schwellenwert. Ein H2S-Partialdruck von \u00fcber 0,3 kPa und ein pH-Wert unter 3,5 l\u00f6sen die vollst\u00e4ndigen NACE-Materialanforderungen f\u00fcr alle benetzten Komponenten aus.<\/p>\n\n\n\n
IP68 ist die Mindestschutzart f\u00fcr jeden unter Wasser arbeitenden elektrischen Aktuator in der Tiefe.<\/p>\n\n\n\n
F\u00fcr subsea-\u00d6l- und Gasanwendungen wird dies durch Designverifizierung in einer hyperbaren Kammer bei Dr\u00fccken, die die Nenn-Tiefe \u00fcberschreiten, erg\u00e4nzt.<\/p>\n\n\n\n
Dynamische Dichtungen m\u00fcssen \u00fcber Temperaturschwankungen hinweg intakt bleiben. Das bedeutet von Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt am Meeresboden (ca. 2\u00b0C bis 4\u00b0C in der Tiefsee) bis zu erh\u00f6hten Temperaturen w\u00e4hrend der Produktion.<\/p>\n\n\n\n
Die Klassifizierung der Safety Integrity Level (SIL) gem\u00e4\u00df IEC 61508 und IEC 61511 definiert die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls bei Anforderung f\u00fcr sicherheitsbezogene Aktuatorfunktionen.<\/p>\n\n\n\n