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襄阳回收西门子PLC模块
产品时间:2020-11-23
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2020年,在海底开采石油和天然气的自给自足型工厂将投入运行。西门子的电网将为其供电。

Jan Erik Lystad说,他并不担心压力问题。现年60岁的Lystad是挪威人,作为一名工程师,他已在西门子工作了12年。他说话时的那副神情,让人一看就不由得信服。他身穿一件蓝格子法兰绒衬衫和牛仔裤,站在那儿,双手插在裤袋里,仿佛什么事都难不倒他的样子。Lystad这辈子都没离开过特隆赫姆,他在这里念大学,在这里养育子女。Lystad身上有股与这座风景如画的小城相通的气质。在这座仅有18万居民的小城里,处理违章停车的女骑着自行车沿街巡逻,一切看上去都有条不紊。然而,特隆赫姆恬静的表面背后,隐藏着一座迸发了无数奇思妙想和创新的火山,像Lystad这样的科学家、数十所研究机构和位于特隆赫姆的挪威科技大学数以千计的莘莘学子,便是其中沸腾的岩浆。引爆这座火山的震中,往往是距特隆赫姆市中心仅几公里的西门子Bratsbergveien研究中心。2012年,西门子Bratsbergveien研究中心的研究人员开发了艘电动渡轮。现在,另一次喷发即将来临,因为Lystad的实验室正在名副其实的“高压”下工作。

他说:“我们有一间专门用于‘折磨’各种技术组件的测试室。我们将部件置于巨大的压力之下。这项技术必须能承受高达460巴的压力。海平面以下4600米的地方的水压就是这么高。”然而,Lystad的这间举世无双的“折磨室”并不是什么了不得的创举。实验室里,10位工程师正在对各种供电网络组件进行测试。由这些组件构成的电网将向未来的海底工厂输送电力。从2020年开始,挪威能源企业Statoil公司计划采用这样的自给自足型工厂,在海底开采石油和天然气。

西门子解决方案将为泵机和压缩机供应电力。到那时,各网络组件将不得不证明,它们能够承受至少3000米深海底的极端条件。这是一项严峻的挑战,因为在如此之深的海底,网络组件要在无边无尽的黑暗中承受每平方厘米300公斤的压力,而在这方面,研究人员没有任何经验可谈。Lystad指出,“变压器、变频器和开关等组件必须在这样的环境里始终保持正常运行。更重要的是,它们必须在长达30年的时间内保证万无一失,因为到海底对这些组件进行维修是极其困难的。只有在能够提供绝对可靠的电力供应时,才能把现在的开采平台转移到海底。”

一台变压器已顺利通过浅水测试。在此之前,其组件均在压力罐中进行测试(下图)。

在海底工作。这种配备自有电源系统的自给自足型海底工厂尚未问世。不过,已经有少数设施可在海底工作,它们与浮式平台相连接,必须通过数十条电缆单独为其输送电力。此外,这些设施从海底开采的石油和天然气仍需由海面上的浮式设施进行加工。目前,海底系统仅可在浅水区工作,并且成本不菲,十分复杂。因此,如今海上生产的石油和天然气大多数都是由传统生产平台开采的,只有一小部分是直接在海底开采的。Lystad认为,这个比例以后会颠倒过来。他说:“在海底深处和北极地带等开采过去从未开发过的油气藏是大势所趋。但采用传统技术很难触及这些地方。”因此,在这些区域,自给自足型水下工厂不失为明智之选。Lystad解释道,“尽管相比于海面条件,海底条件非常极端,但海底条件也很稳定。在海底,水温常年保持在4℃左右,既不会发生风暴,也没有冰山。因此,深海设施比常规系统的故障率低得多,也更加经济划算。”它们与海面的联系是一条电力电缆和一根管道,只要这些海底设施距离海岸不太远,这些电力电缆和管道就能连接至陆地系统。适于在深海工作的电源系统也能提升海底设施的生产能力,比如,它能确保更多泵机持续运行。Lystad说:“拜这项新技术所赐,我们可将海底油气藏的采收率提高至60%左右,而利用现有的海底技术,采收率最多不超过40%。”

“折磨室”里传来低沉的嗡嗡声。地板上井然有序地铺放着电缆和接头。研究人员在这座崭新的“压力测试实验室”里开展研究工作已有大约一年时间;过去,这栋建筑物曾是一座电热采暖系统工厂。戴好护目镜,Lystad缓步穿过走廊。他身旁是一排采用加固型混凝土建成的测试室。这样的测试室一共有19间,其中每间都有一扇蓝色的金属门。每扇门上都悬挂着一台便携式电脑,屏幕上显示了各种图表和数据。透过一扇开着的门,可以看到一个银色的圆筒位于测试室中部。几条电缆从这个长约两米的管状圆筒两端伸出。Lystad一边敲击其中一个圆筒,一边说道,“这些是我们的压力罐。每个圆筒都是由重达150公斤的金属制成。如果我们想要测试某个组件,我们就将之放到这种圆筒中。然后,在圆筒中灌满油并将之密闭。这样一来,圆筒内部压力将升高至460巴。”

在3000米深的海底,组件必须能够承受每平方厘米300公斤的压力。

Lystad透露,油的作用是让这种巨大的压力在筒内均匀分布。他说:“在实际将电网组件安装到海底之前,将在其整个外壳内灌满油。这样,相比于常规充气式容器,我们的系统更加小巧。更重要的是,我们不再需要复杂的散热系统,因为油能够消散热量。”Lystad走了三步,来到测试室的另一头。他说:“圆筒周围的小空室是从顶部开口的,能够起到安全屏障的作用。如果压力测试期间发生任何差错,圆筒可通过这个顶部开孔释放压力,被测部件则飞快地打到内壁上。”

晶体管、接头及其他组件均在圆筒内部持续运行长达6个月时间,备受“折磨”。工程师不仅要查验这些组件能否经受住这样的高压,始终保持正常功能;他们还想查明这些部件在经过20年的工作之后,是否会被用坏。为了进行这样的耐用性测试,工程师为圆筒配备了一个加热回路,以保持95℃的恒温,从而模拟老化过程。当西门子专家“折磨”完这些组件之后,他们将从压力罐中取出部件并清除其上残余的油——过滤后,这些油将被重复使用。Lystad说:“然后,我们将进行机械检查。基本上,我们的检查是将组件拆开,并查看是否有细微的裂缝或变形。”直到检查员凭其训练有素的火眼金睛也找不出任何缺陷时,这项技术才能被视为适于在海底深处使用。然而,Lystad指出,部件并不总是能达到标准。“找到能够承受这样的极端条件的组件是一项艰巨的挑战,因为没有哪家制造商提供专门针对如此之深的海底而设计的产品。我们不断进入未知领域。”

西门子研究人员正在位于挪威特隆赫姆的压力测试实验室对开关组件(上图)等深海电网组件进行测试。

无边无尽的黑暗。当所有部件都顺利通过测试之后,将把这些部件装配成网络组件,并利用螺丝将之牢牢地固定到一个平台上——这个平台四周包裹着一层锌板,以防止含盐水造成腐蚀。最后,工程师将把系统装到一个机壳内。他们已经完成了台深海变压器,并将这个巨型容器沉入了大海,尽管这次“泡澡”只是在特隆赫姆港湾执行的一项测试。Lystad和他的团队打算在今年装配一台重达35吨的开关站。这个已完成一半的庞然大物矗立在大厅内靠近压力实验室的位置,看起来就像是一艘停在干船坞内的潜水艇。工程师计划在2014年年底之前装配一台变频器,它的作用是确保为油泵或天然气压缩机提供适当工作电压的电源。届时,该装置的重量将达到约100吨。Lystad说:“然后,我们将把这三个组件组成一个网络,进行最终测试。”测试期间,这些组件将首次被沉入海底,陷入无边无尽的黑暗之中。

Lystad得意地挠了挠胡子。他说:“能在大多数人都认为人类绝对无法到达的地带工作,是多么令人心驰神往啊。”他为他的年轻同事们取得的进展而欣喜。“我们是一个幸福的大家庭,我们与位于特隆赫姆的挪威科技大学合作密切,那是我和我们团队的所有工程师的母校。”Lystad不仅在西门子Bratsbergveien研究中心的工作中体现了一以贯之、再接再厉的精神,他在生活中也始终怀有一颗进取之心。在特隆赫姆附近的一座小岛上,他有一块小农场。他经常与孙子一起到那儿去垂钓——坐在海边,思绪却飘到了另一个他倾注毕生热情的地方——幽暗的海底深处。

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