Positionnement fiable dans des environnements potentiellement explosifs
L'Union européenne a fixé l'objectif de 20 % d'énergie propre pour 2020. Ces 20 % doivent provenir de sources d'énergie renouvelables. Cet objectif vise, d'une part, à soulager l'environnement et, d'autre part, à réduire la dépendance à l'égard du pétrole. Cependant, les domaines d'utilisation du pétrole sont très variés. Ainsi, le pétrole n'est pas seulement utilisé comme source d'énergie, mais aussi comme matière première pour la production dans diverses industries, par exemple la production de matières plastiques. Cela signifie que le pétrole continuera à être l'une des matières premières les plus importantes au cours des prochaines décennies, à mesure que la demande d'énergie et de matières premières augmentera. La demande de pétrole étant plus forte, comme la découverte de nouveaux puits de pétrole et le prix du pétrole étant à un niveau très élevé, l'exploitation de gisements de pétrole difficiles d'accès, par exemple dans le cadre de forages en eaux profondes, devient plus lucrative. Ces forages requièrent un très haut degré d'automatisation et les plus grandes précautions en matière de sécurité. Deepwater Horizon dans le golfe du Mexique, entre autres, montre ce qui peut arriver. Le risque élevé d'explosion est omniprésent dans les usines pétrochimiques. Chaque composant qui y est installé doit donc être certifié antidéflagrant, comme le nouveau codeur rotatif AX65 de Hengstler.
Codeur rotatif antidéflagrant AX65
Codeur rotatif antidéflagrant AX65
Depuis de nombreuses années, Hengstler, en collaboration avec ses clients, a acquis une expérience et un savoir-faire dans le développement et l'application de codeurs dans des environnements difficiles. Le dernier-né de la famille des codeurs antidéflagrants est l'AX65. Il présente un indice de protection élevé (IP66 et IP67) et est certifié ATEX et IECex. La certification couvre l'exploitation minière, la poussière et le gaz, ce qui lui permet d'être utilisé dans le monde entier dans diverses applications telles que les plates-formes pétrolières, l'industrie chimique ou la construction de tunnels.
Robuste, flexible et compact
L'AX65 allie la robustesse requise par l'industrie lourde à la compacité des codeurs industriels. Installé dans un boîtier compact de 59 mm en acier inoxydable résistant à la corrosion, il peut supporter des charges élevées jusqu'à 300 N. Pour l'utilisateur, cela signifie qu'il peut en partie se passer des cages de protection du codeur rotatif, qui servent notamment d'étrier, et donc économiser des coûts. Grâce à sa détection magnétique robuste et à l'utilisation d'un multitour électronique inusable et autonome en énergie, l'AX65 est extrêmement fiable et fournit toujours la position correcte, même après une coupure de courant. Le couvercle de connexion vissé et donc facilement amovible permet d'accéder aisément aux éléments de commande et au bornier. Grâce aux éléments de contrôle, l'utilisateur peut, par exemple, régler localement la vitesse de transmission et l'ID en fonction de l'application. En outre, le codeur peut être remplacé séparément du câble. C'est un grand avantage, car sur certaines plates-formes, les codeurs rotatifs sont montés sur des plates-formes de 30 à 40 m de haut. On peut imaginer que des câbles de 40 m de long sont très lourds et qu'ils doivent être posés dans des conduits de câbles. Jusqu'à présent, le câble devait être complètement déplacé lors du remplacement du codeur, ce qui peut constituer un véritable défi en haute mer. La pose et le remplacement indépendants des câbles et des encodeurs présentent non seulement des avantages en termes de sécurité dans le cadre de l'entretien, mais permettent également de réaliser des économies décisives.
Applications
Sur les plates-formes de forage actuelles, on utilise les Top Drives (tourelles électriques allemandes). Une tourelle motorisée entraîne le train de tiges de forage en remplacement des entraînements à plateau tournant, plus exigeants sur le plan mécanique, qui équipent les plates-formes de forage offshore et onshore. Le puissant moteur principal est situé à l'extrémité supérieure du train de tiges pendant le forage, d'où le nom de Top Drive. Pour pouvoir forer avec le train de tiges, le Top Drive doit être monté de manière mobile dans le mât de l'appareil de forage. Dans la plupart des cas, il est déplacé et maintenu par une poulie entraînée par l'appareil de forage. Le transfert du fluide de forage à haute pression dans le tube de forage raccordé constitue une charge supplémentaire au cours du processus de forage rotatif. En outre, l'entraînement supérieur doit être capable de soulever mécaniquement et de faire tourner simultanément la masse totale du train de tiges, qui peut peser plus de 1 000 tonnes, par une action de levage. Afin de pouvoir déplacer avec précision l'entraînement supérieur en même temps que la tige de forage, plusieurs encodeurs rotatifs du type AX65 de Hengstler se trouvent sur le palan à câble. L'AX65 mesure la course de levage de l'entraînement supérieur afin de fournir un retour d'information sur la position dans différents axes. Une position exacte est par exemple nécessaire pour raccorder des tuyaux de différentes longueurs. En outre, l'AX65 mesure la longueur en combinaison avec des câbles pour la course du Top Drive. En plus de toutes les mesures de déplacement, il est possible de calculer la longueur totale du train de tiges sur plusieurs milliers de mètres de profondeur. Si la tête de forage est usée et doit être remplacée, l'ensemble du train de tiges est remonté. Ce tube est retiré par tube ou après deux ou trois tubes, le tube de forage. La tête de forage a pour tâche de tourner la tringlerie, de soulever les tubes isolés et de les placer latéralement dans des supports. Sachant qu'un seul tube de forage ne mesure que 19 mètres de long, on peut calculer le nombre de fois que de telles opérations doivent être effectuées jusqu'à ce que la tête de forage usée soit exposée à partir de 4000 mètres de profondeur. Pour de telles opérations de levage, de grands ascenseurs à sécurité intégrée et à haute performance sont un élément important de toute installation de forage.
Installation de levage sur une plate-forme de forage
Installation de levage sur une plate-forme de forage
L'ascenseur fait monter et descendre le câble de la poulie, ce qui déplace l'entraînement supérieur en même temps que le train de tiges. En outre, l'ascenseur peut être utilisé pour contrôler la charge sur le trépan. Les palans diffèrent principalement par leurs performances, le diamètre du câble utilisable, le type de transmission (par chaîne ou par engrenage) et leur mode de fonctionnement (en chute libre ou à quatre quadrants). Les codeurs rotatifs fixés sur les entraînements des ascenseurs ont pour fonction de restituer la position exacte sur les distances de déplacement résultant des charges particulièrement lourdes de la tourelle d'alésage et du très long train de tiges de forage, y compris le trépan. Pour garantir la sécurité de la procédure, le codeur doit assurer un retour de vitesse précis et à sécurité intégrée pour le mouvement du câble.
Exigences extrêmes sur la plate-forme
Les conditions extrêmes sont un défi pour le codeur. En voici les grandes lignes : la zone dangereuse, ainsi que des conditions difficiles telles que l'eau de mer, la tempête, la glace et la neige. Le codeur rotatif doit être conçu de manière mécaniquement stable pour résister aux chocs et aux impacts violents qui se produisent sur une plate-forme de forage lors du montage des tubes. Un raccordement électrique sûr ainsi qu'une mise en service rapide du codeur rotatif sur le site permettent d'économiser du temps et de l'argent. Chaque minute d'immobilisation sur la plate-forme coûte des milliers d'euros.
La solution pour ces applications extrêmes est fournie par Hengstler:
Codeur rotatif AX65 en version antidéflagrante pour service intensif
Avec le codeur AX65, Hengstler propose une solution adaptée à la fois pour une utilisation offshore sur des plateformes de forage et dans d'autres zones potentiellement explosives. Sa version Heavy Duty antidéflagrante présente un degré de protection élevé allant jusqu'à IP67. Grâce à son boîtier en acier inoxydable de haute qualité, l'AX65 résiste aux agressions de l'eau de mer. Le disque de décodage n'étant pas en verre mais magnétique, l'AX65 est particulièrement résistant aux chocs et aux vibrations. La construction extrêmement robuste est caractérisée par l'utilisation de roulements à billes très puissants. Les roulements absorbent des forces axiales et radiales allant jusqu'à 300 N. L'AX65 est conçu pour résister à des chocs allant jusqu'à 200 g. La résistance aux vibrations a été testée avec succès jusqu'à 20 g. Avec des dimensions de 70 mm et 59 mm de diamètre, l'AX65 est l'un des codeurs les plus compacts de sa catégorie. Autres avantages de l'AX65 :
- installation facile sur le terrain
- accès facile à l'élément de contrôle (DIP), qui est situé avec le bornier sous le capot en acier inoxydable boulonné
- installation rapide lors de l'installation ou de la maintenance
- Choix du câble approprié sur place
- En cas de réparation, le capteur et le câble peuvent être remplacés séparément.
L'AX65 est préparé avec les interfaces de bus suivantes : SSI, CANopen et Profibus. Avec l'AX65, Hengstler a réussi à proposer un codeur pour zones potentiellement explosives qui est non seulement conforme aux importantes certifications ATEX et IECex reconnues dans le monde entier, mais qui résiste également aux exigences d'une utilisation intensive grâce à sa conception robuste et compacte.
Sans usure grâce à la détection magnétique
Le codeur AX65 utilise la détection magnétique pour le monotour et le multitour. Pour le balayage monotour, un élément Hall spécial détecte une résolution de 12 bits. Par défaut, une résolution multitours de 12 et 16 bits est possible. L'AX65 est équipé d'un nouveau multitour électronique pour l'enregistrement et la sortie du nombre de tours. Celui-ci fonctionne de manière totalement autonome en énergie, sans contact et sans engrenages ni autres composants mobiles. Comme aucune batterie n'est utilisée, l'AX65 fonctionne de manière totalement autonome.