El diapasón de Rig permite la física cibernética con actuadores neumáticos

Algunos de los ejemplos más poderosos de movimiento, tanto controlado como no controlado, se pueden encontrar donde se encuentran las plataformas petroleras, lejos de la costa. Es en estos entornos donde el agua de mar impulsada por el viento puede obstaculizar la productividad de las personas que empujan la tubería cada vez más hacia el mar y las personas responsables de asegurarse de que esto se haga de manera segura y eficiente. Los asistentes a la reciente Conferencia de Tecnología Offshore (OTC) en Houston tuvieron la oportunidad de aprender por qué es tan importante para las personas en estas plataformas mantener la tubería de perforación segura en sus plataformas.

El conjunto que ata y asegura verticalmente los tubos utilizados en la perforación se denomina diapasón. A medida que el equipo de perforación perforaba más y más profundamente, continuaron agregando hasta 90 pies de tubería. Una plataforma de perforación típica puede almacenar cientos de estos tubos en la plataforma hasta su uso. Estos tubos pesados ​​​​tienen que sujetarse a la parte superior, que es lo que hacen estos diapasones con forma de taco de billar. En este sistema de estanterías de matriz, un pestillo neumático bloquea la tubería en su lugar, controlado por una válvula piloto aguas arriba.

En un entorno perfecto, esta puede ser una aplicación de automatización muy simple. Sin embargo, el mar odia la sencillez. Esto se demostró cuando se expuso equipo complejo a los efectos corrosivos del rocío de agua salada. La automatización utilizada para garantizar que ocurra un bloqueo a menudo está suspendida en el aire con estos bastidores, por lo que cuando fallan, reemplazar sensores o actuadores simples puede convertirse en una tarea peligrosa.

“Las empresas de la industria de la perforación nos dicen que los tubulares desbloqueados, como la tubería de perforación y el revestimiento, son un desafío constante para la seguridad”, dijo el director Craig Correia. Proceso industrial , América del Norte, por Festo , Islandia, Nueva York

“Todos estos son requisitos difíciles para sistemas electrónicos confiables y reparables”, agrega Correia.»Los sistemas de circuito abierto sin retroalimentación son comunes, pero nos desafían a desarrollar soluciones de circuito cerrado».

La reproducción de este artista muestra el ensamblaje del diapasón utilizado para manejar la tubería de perforación.

La forma más sencilla y segura

En los últimos años, los OEM detrás de estos sistemas de automatización basados ​​en plataformas han estado buscando formas de limitar la exposición directa de sus equipos a estos elementos hostiles. En respuesta, Festo presentó una solución basada en Industria 4.0 a los asistentes de OTC Terminal de control digital VTEM El sistema permite el control remoto, la medición y la observación del enganche del pestillo. Como resultado, la electrónica y los sensores necesarios para un sistema de control de circuito cerrado se mantienen alejados de esos pestillos y los componentes que exponen, pero el personal puede asegurarse de que los pestillos estén cerrados.

Cualquier cambio necesario en este sistema se puede realizar en un entorno descentralizado. Esto reduce el ancho de banda requerido para la comunicación y la complejidad de las tareas de control y programación para el sistema en general.

“Eso significa que no necesitan colocar sensores electrónicos encima del rack”, explica Correia.»Solo tuvieron que poner un actuador neumático con un tubo. El terminal de movimiento VTEM puede determinar con precisión el estado y la posición del actuador neumático en el pestillo. Por tanto, en el rack solo se gestiona el aire, no la electricidad. Esto simplifica los puntos débiles y lleva la inteligencia al nivel de la plataforma, donde estará en un gabinete protegido. «

En la aplicación de bloqueo de diapasón del terminal de movimiento VTEM, la posición de cada bloqueo se puede medir desde cerrado hasta 100 % abierto analizando la presión de aire y el flujo del actuador y las líneas de suministro. Se pueden detectar y comunicar otras condiciones, como tubos bloqueados, fugas de aire y daños físicos en pestillos o actuadores. El sistema puede mostrar gráficamente la posición del pestillo a través de una interfaz hombre-máquina (HMI), comunicarse con un controlador de supervisión y puede enviarse a una solución basada en la nube a través de una puerta de enlace integrada de IoT. Las claves de producto con mapas digitales transmiten claramente la información y aseguran la trazabilidad.

Avances en Cilindros Neumáticos

El segundo avance en esta aplicación está dentro del propio cilindro. Por razones de seguridad, los actuadores de retorno por resorte se utilizan a menudo para pestillos de diapasón. El volumen detrás del resorte a menudo se aspira y se ventila a la atmósfera, lo que puede provocar una corrosión prematura del cilindro estándar. Para los cilindros de Festo, la función neumática «rebreather» guía el aire de entrada y salida a la línea de suministro de aire. Esto asegura que todo el aire comprimido que ingresa a ambos lados del actuador esté limpio y seco. Además, se utilizan sellos limpiadores reforzados en el vástago del pistón y los resortes tienen un revestimiento resistente a la corrosión.

Esta imagen muestra un pestillo con un cilindro de Festo para abrir y cerrar el pestillo. Cuando se utiliza con el terminal de movimiento VTEM de Festo, se puede confirmar la apertura y el cierre correctos sin el uso de sensores electrónicos en el pestillo.

aplicación para casi cualquier cosa

La plataforma controlada por aplicaciones de VTEM Motion Terminal es parte de un movimiento de toda la industria que lleva otro acrónimo importante: Cyber-Physical Systems (CPS). Este Fundación Nacional de Ciencia Definición de estados CPS Estos son sistemas de ingeniería creados a partir de la integración perfecta de algoritmos computacionales y componentes físicos, y se basan en la integración perfecta de algoritmos computacionales y componentes físicos. Se espera que esto cambie la forma en que las personas interactúan con los sistemas de ingeniería, al igual que Internet cambió la forma en que las personas interactúan con la información. CPS promete reducir la complejidad del sistema e impulsar la innovación y la competencia en el proceso y la fabricación.

La tecnología de actuador inteligente en el terminal de movimiento consta de un circuito puente con un sensor integrado que consta de cuatro válvulas de 2/2 vías en forma de válvula piloto piezoeléctrica y un asiento de diafragma. Estas válvulas son capaces de presurizar y ventilar independientemente una de la otra, lo que permite a los usuarios acceder a una variedad de funciones de válvulas convencionales usando una sola válvula. Esta tecnología de válvulas también se puede utilizar para la regulación de presión proporcional y soluciones de control complejas. Además de los sistemas basados ​​en plataformas petroleras que se acaban de describir, aquí hay más ejemplos de aplicaciones de movimiento que sirven a otras industrias:

Detención suave de la aplicación Ayudando a los fabricantes de máquinas y usuarios finales a lograr movimientos de posicionamiento dinámicos y suaves sin amortiguadores resistentes al desgaste.

Aplicación de conducción ecológica Opera como un actuador con la presión mínima requerida por la carga, ahorrando hasta un 70% de energía.

Aplicación de diagnóstico de fugas Detecte y localice fugas con ciclos de diagnóstico individuales y umbrales definidos;

Aplicación de función de válvula de control direccional Permite a los fabricantes de máquinas y a los usuarios finales modificar las funciones de control direccional estándar de la válvula digital, incluida la duplicación de 4/2, 4/3 y 3/2 en cualquier momento y con la mayor frecuencia posible, incluso durante el funcionamiento. Esto permite a las organizaciones responder a muchas solicitudes con solo presionar un botón utilizando una plataforma de válvula única.

Aplicación de regulación de presión proporcional Ahorre espacio y costos de hardware al combinar las funciones de dos reguladores de presión proporcionales separados e independientes en una válvula (que también maneja el vacío).

Aplicación de regulación de presión proporcional basada en modelos El almacenamiento de menos parámetros límite (p. ej., longitud del tubo, diámetro del tubo y tamaño del cilindro) para el sistema garantiza la máxima precisión cuando la aplicación compensa las reducciones de presión y volumen.

Aplicación de nivel de estrés seleccionable Ahorre energía configurando múltiples niveles de presión;Puede controlar la velocidad ajustando la configuración de la válvula de control de flujo.

Aplicaciones de control de flujo de aire de suministro y escape Reemplaza una válvula de control de flujo separada en el actuador y permite a los diseñadores establecer velocidades de desplazamiento a prueba de manipulaciones;Una opción para habilitar el ajuste de control de flujo dinámico.

Aplicación de tiempo de viaje preestablecido. La función de control de flujo de escape se ajusta y se mantiene de acuerdo con el tiempo de viaje;Ajusta automáticamente el valor para evitar efectos como el aumento de la fricción debido al desgaste.

Aplicación de válvula de control direccional proporcional. Dos funciones de control de flujo proporcional están integradas en una válvula y una plataforma.

En conclusión, la «aplicación» de un sistema neumático reducirá la complejidad, así:

  • Reducir los errores humanos y las fallas del sistema;
  • menos trabajo de montaje;
  • más fácil de replicar el sistema;
  • Menos tiempo de inactividad y errores de producción;
  • diagnóstico más rápido;
  • Menores tiempos de preparación y ajuste de la máquina.

En este nuevo entorno, un solo terminal de movimiento reemplazará hasta 50 componentes de hardware diferentes según la combinación de aplicaciones. El concepto Motion Terminal abrirá la puerta a conceptos de plataforma estandarizados para sistemas y módulos de sistema en diversos entornos. Esto reducirá los costos de hardware a lo largo de la cadena de suministro, ya que reduce la cantidad de componentes diferentes que el fabricante de la máquina o el usuario final definen e inventarian como repuestos. Por ejemplo, los tipos de válvulas se reducen a uno y se integran sensores de presión y válvulas de control de flujo.

Al centrarse en una plataforma CPS flexible al comienzo de un proyecto, incluso durante la fase de planificación, el tiempo para encontrar los productos y proveedores adecuados puede incluso acortarse. Con menos componentes, CPS puede minimizar los pasos del proceso necesarios para la logística y el almacenamiento, y reducir el costo de administración y mantenimiento de datos.

error: Content is protected !!