CompactRIO 協助奈克森 (Nexans) 公司的蜘蛛挖掘 (Spider Dredging) 系統，於海床區域進行石油與天然氣的探勘

Author(s):
Halvor Snellingen - Nexans

Industry:
Oil and Gas

Products:
CompactRIO, LabVIEW

The Challenge:
在北海的挪威海岸區域，針對 Ormen Lange 油氣田的天然氣管線鋪設作業，整理管線將經過的海床。

The Solution:
使用 NI LabVIEW 與 CompactRIO 控制遠端操作機具 (ROV) 蜘蛛的液壓系統，於海床區域清理出管線將經過的路徑。

「由於 HMI 與嵌入式控制的一致性程式設計概念，LabVIEW 平台協助 Nexans 所開發的系統，即便是在嚴苛環境中，亦可輕鬆進行維護。」

Ormen Lange 油氣田為 1997 年於挪威的西部海岸所發現。此為目前挪威所發現的第二大天然氣田，可於每年達到約 200 億立方公尺的產量。Ormen Lange 意即「大蛇」；面積長達 40 公里，寬達 8 公里，並於海底延伸約有 1 公里長。

此油氣田將於 2007 年開始運作，並具有 0.8 至 1.1 公里深度不等的海床設施。天然氣將經過傳輸管線，由生產平台輸送至挪威 Nyhamna 的處理廠。接著再經過 1,200 公里的海底管線，輸送至英國東部海岸的伊辛頓 (Easington)；另 1 條管線則通過北海斯雷普納 (Sleipner) 島的分配中心，到達歐洲大陸的海岸區。

此專案的特殊情況則包含低溫、常發生暴風雨的海域，與強大的洋流；均需要許多特殊的工具以完成此工作。由於這些特殊狀況，Ormen Lange 油氣田無法使用一般的近海平台。相反的，海床上的油氣田必須透過管線，直接連至 Nyhamna 岸邊的處理廠。

除了嚴苛的環境條件之外，海床的地形亦十分嚴峻。管線必須通過多礁岩的地形，並須設法讓管線不受損壞。為了解決此問題，Nexans 開發了遠端控制的水下挖掘機器「蜘蛛」；為了在其區的海床上進行管線鋪設所設計。「蜘蛛」是以瑞士的林業機器為基礎，進而開發為可於水下作業的設備。並將進一步用於海床的管線鋪設作業。

操控「蜘蛛」的方式，包含新開發的 3D 軟體、機器所有可活動部份所架設的感測器，與海床上的聲音傳感器網路。透過 NI LabVIEW 的人機介面 (HMI)，將可即時更新海床的 3D 模型，以顯示海底的岩層變化。此外，具有迴聲聲納探測器的遠端控制水下載具，將執行每日的檢驗工作。即便在 1 公里的深度下，「蜘蛛」仍可進行精確度 10 至 20 公分的作業。

NI LabVIEW  軟體安裝於指揮船的控制室中，以控制「蜘蛛」的作業。透過許多不同的 LabVIEW 視窗，操作者可完整監控「蜘蛛」的週遭環境與行動。固定於「蜘蛛」上的數架相機，亦可顯示即時視訊。挖掘程序則顯示於 LabVIEW 人機介面上的 3D ActiveX 控制。3D 軟體顯示海床模型，而透過「蜘蛛」的多個感測器，則可顯示機器位置的即時影像。使用現成的搖桿，即可控制「蜘蛛」與其觸手。即便是在超過 1 公里的深度下，LabVIEW 亦可由搖桿 VI 讀取搖桿的指令，並透過連接至「蜘蛛」的光纖線路傳送控制訊號。

在 IP62 外殼中裝置了 3 組分散式工業級控制與擷取的 NI CompactRIO 系統；該外殼長期暴露於北海中的嚴苛海洋環境中，包含極大的溫差、高鹽分的海風，與極高的溼度。此 3 組 CompactRIO 系統執行極為重要的補整 (Compensation)、控制絞盤，並控制電源；亦必須溝通主要的 LabVIEW 應用。CompactRIO 均即時執行這些運算式。

由於 HMI 與嵌入式控制的一致性程式設計概念，LabVIEW 平台協助 Nexans 所開發的系統，即便是在嚴苛環境中，亦可輕鬆進行維護。

 

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Halvor Snellingen
Nexans
Tel: 4790038384
halvor.snellingen@nexans.com

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