25/06/2015
Door Bart Driessen
Halverwege 2014 vierde Van Oord de tewaterlating van de Nexus, een DP2 kabellegger met een lengte van 123 meter. Een van de eerste klussen voor de Nexus is het leggen van elektriciteitskabels tussen de windmolens van het Gemini-park; 55 kilometer uit de kust van Schiermonnikoog en het vasteland. Om schade aan de kabels tijdens het leggen te voorkomen ontwikkelde systemintegrator Pliant met behulp van 3D-simulatie een intelligente oplossing.
Een van de grotere uitdagingen bij werkzaamheden in de offshore zijn de bewegingen van de werkschepen. Of het nu gaat om het plaatsen van windmolens of het overzetten van personeel, telkens zie je weer nieuwe projecten met een oplossing voor de deining die nu eenmaal onvermijdelijk is op zee. In het geval van kabelleggers zorgt de deining van het schip voor de bekende uitdagingen bij het leggen van de kabel. Alex Heurkens, directeur van Pliant in Breda: “Elektriciteitskabels worden op een kabellegger vanuit een grote trommel midscheeps afgerold en naar de achterkant van het schip gebracht. De kabel loopt dan via de chute naar het zeebed. Het probleem is nu dat het schip bij veel deining aan de achterkant een behoorlijk aantal meters van laag naar hoog en omgekeerd beweegt. Voor het schip zelf is dat geen probleem, ook voor de bemanning niet. Maar voor de kabel kan het wel degelijk een probleem worden. Bij heftige deining kan er zo veel spanning op de kabel komen te staan dat deze zelfs kan beschadigen. Een extreme neerwaartse beweging is minstens zo negatief; het gevolg daarvan kan zijn dat de kabel kan knikken. In beide gevallen krijg je te maken met enorm dure reparaties; iets dat bedrijven als Van Oord absoluut willen voorkomen.” Begrijpelijk, zoals in deze sector vaker voorkomt werkt ook Van Oord met EPC-contracten. Dat wil zeggen dat zij verantwoordelijk zijn voor engineering, procurement en construction ofwel ontwerp, inkoop en uitvoering. Dus dan weet je het wel.
Kabelspanning meten met vision
Om het afrollen van de kabel gecontroleerd laten te verlopen is de Nexus uitgerust met tensioners. Tensioners zijn elektrisch-hydraulische systemen die tijdens het afrollen de kabel daadwerkelijk op de juiste spanning kunnen houden. Deze tensioners worden gestuurd door een regeling die op zijn beurt weer steunt op metingen van de spanning op de kabel. “De kritische factor in dit verhaal is de juiste kabelspanning. Om die spanning tijdens het afrollen te meten en controleren verzamelen we de data van de vertrekhoek van de kabel. In de offshore heet die meting een DAM of Departure Angle Measurement; het gaat immers om de hoek die de kabel maakt ten opzichte van het schip op het moment dat deze het schip verlaat. Deze hoek geeft namelijk een betrouwbare indicatie van de spanning van de kabel. Uiteraard moet die indicatie en dus ook de spanning binnen een bepaalde bandbreedte blijven. Met deze data kunnen we de regeling van de tensioners op het schip voeden. In dit geval draait die regeling trouwens op een Bachmann PLC.”
3D-simulatie
Het meetsysteem dat Pliant daarvoor ontwikkeld heeft, bestaat uit een sensorbox met drie boven elkaar geplaatste LMS 511pro laserscanners voor afstandsbepaling. Met een frequentie van 25 Hz zorgen deze scanners voor een zeer precies en betrouwbaar beeld van die hoek. “Om de betrouwbaarheid van ons ontwerp te testen hebben we een proefopstelling gemaakt. Voor dit project is de 3D simulatie heel belangrijk geweest. Vooral om de juiste positie van de sensorbox te bepalen. Natuurlijk zou je de beste metingen kunnen uitvoeren als je de sensorbox precies plaatst waar de kabel in zee gevoerd wordt. Maar daar was onvoldoende ruimte voor. Daarom hebben we de sensorbox verder weg geplaatst. De consequentie was wel dat we de meting onder een onmogelijke hoek moesten uitvoeren. In onze proefruimte hebben we daarom veel posities nagebootst en getest. Daarvoor hebben we onze eigen simulatiesoftware PSS (Pliant Simulation Studio) gebruikt. Met die software konden we heel veel verschillende posities van de sensorbox dichtbij de chute simuleren. Zonder 3D-simulatie waren de testen in de praktijk nooit zo gelukt. Ons resultaat is nu een betrouwbare positiebepaling voor de sensorbox. We weten nu zeker dat onze sensorbox ook op minder ideale plaatsten betrouwbare meetresultaten levert.”
Sprong in het diepe
“De gebruikte software is in eerste instantie door ons ontwikkeld voor het maken van 3D-weergaven van besturingen. Maar hij is ook uitstekend geschikt voor simulaties. Dat is nu wel gebleken. Het is in feite onderdeel van een modulair opgebouwd pakket dat ook geïntegreerd kan worden met andere applicaties, waaronder robotbesturingen. We kunnen daarmee besturingen, robots en visualisaties koppelen en bijvoorbeeld een HMI in 3D maken. Met de ontwikkeling van Pliant Simulation Studio hebben we de sprong in het diepe gewaagd. Onder meer dankzij onze ervaringen met de ontwikkeling van de sensorbox kunnen we nu complete projecten engineeren en door simulatie testen.”
5000 ton kabel meenemen
Inmiddels is de Nexus op de werf van Damen in Vlissingen afgebouwd en kan zij deze zomer in de buurt van Schiermonnikoog worden gespot. Met haar lengte van 123 meter en breedte van 28 meter kan het schip 5000 ton kabel meenemen. Logeerruimte is er ook voldoende; 90 personen kunnen er terecht in comfortabele hutten. CEO Pieter van Oord zegt over de Nexus: ‘Deze investering onderstreept onze ambitie om continu in te spelen op nieuwe en bestaande markten met modern materieel en vindingrijkheid.’