Subsea-Ventilantrieb „reduziert den Energieverbrauch um bis zu 75 Prozent“, sagt Rexroth

Der vor weniger als einem Jahr auf den Markt gebrachte innovative Subsea Valve Actuator (SVA) von Bosch Rexroth – ein völlig neues Konzept für Unterwasser-Aktuatoren, das SIL3-Sicherheitsstufen und einen bis zu 75 Prozent geringeren Energieverbrauch bietet – wurde mit einem Mechanical Engineering Design Award ausgezeichnet .

Der SVA wurde entwickelt, um einige der Herausforderungen und Mängel anzugehen, die entweder mit rein elektromechanischer oder elektrohydraulischer Stellantriebstechnologie verbunden sind, die auf dem Meeresboden für Öl- und Gasexplorations- und Produktionssysteme verwendet werden.

Bisher erforderten Unterwasserantriebe große, zentrale Hydraulikaggregate über Wasser. Die Flüssigkeitsleitungen, die dafür ausgelegt sind, die Aktuatoren mit Flüssigkeit zu versorgen, können kilometerlang sein.

Neben zusätzlicher Komplexität und Kosten können die langen Leinen und Kupplungen möglicherweise Flüssigkeit ins Meer auslaufen lassen.

Rein elektromechanische Lösungen haben dagegen sicherheitstechnische Nachteile, da sie keinen mechanischen Eingriff zur Verstellung von außen zulassen.

Durch Reibung entsteht am Kraftübertragungssystem ein mechanischer Verschleiß, der es den Systemen erschwert, ihre erwartete 25-jährige Betriebsdauer ohne Wartung zu erreichen.

Der SVA bietet eine energieeffiziente und sichere Alternative zu den bisher in der Offshore-Öl- und Gasförderung eingesetzten Stellantrieben. SVAs sind autarke Aggregate mit eigenem Fluidkreislauf und drehzahlvariablem Pumpenantrieb.

Dadurch entfallen ein zentrales Aggregat und kilometerlange Fluidleitungen. Die SVAs benötigen lediglich eine Stromversorgung und Datenleitung. Eine Verdrängungsregelung regelt den Durchfluss nahezu verlustfrei in Abhängigkeit von der Drehzahl.

Das vereinfacht die Konstruktion und erhöht die Energieeffizienz deutlich:Im Vergleich zu rein elektromechanischen Aktuatoren benötigen SVAs bei Spitzenlast bis zu 75 Prozent weniger Strom.

Der integrierte Zylinder öffnet und schließt Bohrventile auf dem Meeresboden. Ein Sicherheitsventil mit mechanischer Feder sorgt dafür, dass der Zylinder auch bei Ausfall der Stromversorgung das Bohrventil ohne Fremdenergie zuverlässig schließen kann.

Außerdem kann der Zylinder über eine Spindel von außen von einem Unterwasserroboter bedient werden. Alle Komponenten im Antriebsstrang sind doppelt redundant ausgelegt. Dadurch bietet die Lösung mehrere Sicherheitsstufen.

Kompatibel mit der Industrie 4.0-Technologie erfasst die eingebaute Sensorik kontinuierlich Betriebszustände innerhalb des Stellantriebs – darunter Position, Temperatur und Druck – und leitet die Daten an die übergeordnete Steuerung weiter.

Dieses Leitsystem ist in der Lage, Trends auszuwerten und Abweichungen vom normalen Betriebszustand frühzeitig zu erkennen und zu beheben – das reduziert die Ausfallwahrscheinlichkeit und ermöglicht bei Bedarf eine vorausschauende Wartung.

Dr. Alexandre Orth, Manager of Marine and Subsea Technologies bei Rexroth, sagt:„Der SVA bietet die Vorteile sowohl der elektromechanischen als auch der elektrohydraulischen Betätigung:Er bietet die Leistungsdichte der hydraulischen Betätigung für große Absperrschieber mit einer einfacheren elektrischen Schnittstelle, die die Notwendigkeit einer elektrischen Betätigung überflüssig macht hydraulische Versorgungsleitungen.“

Als einzigartiges Unterwassersystem bietet das SVA deutliche Vorteile für den Benutzer und die Umwelt. Das SVA bietet eine sicherere, sauberere, effizientere und modulare Lösung für die Aktivierung von Unterwasserventilen und hat bereits internationale Aufmerksamkeit erregt.

Im Mai 2019 erhielt die SVA den Award of Merit als einer von fünf Finalisten des Woelfel Best Mechanical Engineering Achievement Award 2019. Die Auszeichnung wurde auf der Offshore Technology Conference im Mai 2019 von der American Society of Mechanical Engineers verliehen.