Sistema submarino de conector de potencia y uso del mismo.

Un sistema submarino de conexión de potencia (10) que comprende al menos dos núcleos magnéticos (40,

50) separables, que son operativos cuando se acoplan juntos para formar un circuito magnético, en el que los al menos dos núcleos (40, 50) están provistos, respectivamente, con uno o más arrollamientos, y dichos núcleos (40, 50) incluyen una disposición transversal de miembros magnéticos (60, 80) que soportan extremos magnéticos alargados (70, 90), en el que los extremos (70, 90) comprenden lados laterales y están adaptados para engranar con sus lados laterales que se apoyan mutuamente a tope para proporcionar el circuito magnético cuando el sistema (10) está en su estado montado (210), caracterizado por que los extremos (70, 90) son de forma cónica hacia sus extremos distantes.

Sistema submarino de conector de potencia y uso del mismo Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema submarino de conexión de potencia, por ejemplo para transferir potencia eléctrica en entornos submarinos a través de elementos de conector que se pueden acoplar juntos y desacoplar mutuamente. Además, la presente invención se refiere también a métodos de acoplamiento y desacoplamiento de elementos de conector de sistemas submarinos de conexión de potencia.

Antecedentes de la invención

En instalaciones contemporáneas próximas a la costa, por ejemplo plataformas de producción de petróleo y gas, plataformas de perforación, instalaciones de energía eólica próximas a la costa, instalaciones de energía de olas del océano y actividades mineras, surge con frecuencia una necesidad de transferir potencia eléctrica considerable, por ejemplo para proporcionar potencia eléctrica a motores eléctricos y para acoplar salidas desde generadores eléctricos. Tal transferencia de potencia se consigue de manera ventajosa con potenciales elevados en un orden de kilovoltios (kV) para reducir una cantidad de corriente eléctrica asociada que fluye en hilos y cables eléctricos. Actualmente se ha encontrado que en la práctica es difícil proporcionar conexiones eléctricas de alta fiabilidad en entornos submarinos, especialmente cuando se requieren potenciales elevados de funcionamiento. Las fugas de agua marina salina o incluso la humedad elevada que resulta de la entrada de agua del mar a presiones operativas elevadas, son susceptibles de provocar corrientes parásitas y cortocircuitos asociados en aparatos eléctricos. El daño eléctrico de las corrientes parásitas en con frecuencia permanente cuando los aisladores de polímeros se carbonizan y/o se escinden.

La transferencia de potencia a través de elementos conectores continuos de acoplamiento magnético que son susceptibles de acoplarse juntos y desacoplarse mutuamente se conoce a partir de una patente publicada en el Reino Unido N° GB 2 318 397A (Wilson, GEC). Se describe un conector que comprende una pareja de pistones que definen superficies coincidentes respectivas. Uno de los pistones está montado dentro de un taladro en un primer miembro de soporte para movimiento a lo largo de un primer eje y dispuesto para acoplarse con una junta de estanqueidad elástica montada dentro del taladro. Otro de los pistones está montado dentro de un taladro en un segundo miembro de soporte para movimiento a lo largo de un segundo eje que está paralelo al primer eje y que está dispuesto para acoplarse con una junta de estanqueidad elástica montada dentro del taladro. El primero y el segundo miembros de soporte están dispuestos para movimiento relativo solamente en una dirección en ángulos rectos con respecto al primero y segundo ejes para permitir que los dos ejes estén alineados mutuamente. Se incluyen muelles para desviar los pistones uno hacia el otro, de tal manera que sus superficies coincidentes se frotan operativamente entre sí durante la alineación de los dos ejes. El acoplamiento magnético incluye también un conector de fluido para admitir fluido presurizado entre cada pistón y su miembro de soporte asociado, por lo que, en funcionamiento, los pistones alineados son operativos para presionar las superficies coincidentes juntas.

Tal acoplamiento magnético conocido tiene varios problemas operativos potenciales asociados con ello. Por ejemplo, la conexión de fluido a los pistones crear complicación con los tubos que llevan todavía más fluido que son susceptibles de romperse a altas presiones operativas. Además, la acción de fricción de las superficies de tope es potencialmente inadecuada para evitar la formación significativa de crecimiento no magnético sobre las superficies coincidentes de tope. Además, los acoplamientos magnéticos conocidos son también potencialmente difíciles de manipular y de alienar durante la fijación en entornos submarinos cuando la visión óptica es reducida, por ejemplo como una consecuencia de limo o de microbios marinos.

Estos sistemas conocidos actuales adolecen de muchos problemas, que los hacen inadecuados para acoplamiento de potencia significativa en un orden de magnitud de decenas, o incluso centenas de kilovatios (kW).

Sumario de la invención

La presente invención pretende proporcionar un sistema submarino de conexión de potencia mejorado que es capaz de funcionar más fiablemente y/o de transferir magnitudes mayores de potencia eléctrica a través de ellos.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema submarino de conexión de potencia de acuerdo con la reivindicación 1.

La invención es ventajosa porque el sistema submarino de conexión de potencia, por medio de sus extremos magnéticos alargados de engrane, es capaz de al menos uno de los siguientes: realización más fiable en funcionamiento, acoplamiento de cantidades mayores de potencia continua.

Opcionalmente, el sistema submarino de conexión de potencia está implementado de manera que los extremos son alargados en una dirección que corresponde a una dirección, en la que los núcleos están acoplados mutuamente

juntos y/o son desacoplados unos de los otros.

Opcionalmente, el sistema submarino de conexión de potencia está implementado de manera que los núcleos son fabricados a partir de al menos uno de: laminado de lámina permeable magnéticamente, alambre permeable magnéticamente, materiales de ferrita.

Opcionalmente, el sistema submarino de conexión de potencia está implementado de manera que los núcleos tienen arrollamientos múltiples asociados con ellos para permitir que el sistema se acople con potencia eléctrica alterna multi-fase continua.

Opcionalmente, el sistema submarino de conexión de potencia está implementado de manera que los arrollamientos están incluidos dentro de cerramientos metálicos no magnéticos huecos que incluyen fluido de aislamiento que está dispuesto para ser mantenido e una presión sustancialmente similar a un entorno operativo submarino del sistema.

Opcionalmente, el sistema submarino de conexión de potencia está implementado de manera que incluye unidades de conversión de frecuencia acopadas a los arrollamientos para permitir que la potencia sea transferida a través de los núcleos a una frecuencia alterna incrementada.

Opcionalmente, el sistema submarino de conexión de potencia está implementado de manera que incluye un mecanismo de enganche para mantener los al menos dos núcleos acoplados juntos cuando se encuentran en un estado acoplado mutuamente.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un método de acoplamiento de un sistema sub marino de conexión de potencia de acuerdo con la reivindicación 8.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se proporciona un método de desacoplamiento de un sistema submarino de conexión de potencia de acuerdo con la reivindicación 9.

Descripción de los diagramas

A continuación se describirán formas de realización de la invención, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los siguientes diagramas, en los que:

La figura 1 es una vista de la sección transversal de un sistema submarino de conector de potencia de acuerdo con la presente Invención.

La figura 2A es una vista esquemática de los dos núcleos magnéticos de un sistema submarino de conexión de potencia de acuerdo con la presente Invención, en una primera etapa de su acoplamiento.

La figura 2B es una vista esquemática de los núcleos de la figura 2A, en una configuración acoplada.

La figura 2C es una vista esquemática de los dos núcleos magnéticos en un sistema submarino de conexión de potencia de acuerdo con la presente Invención, en una primera etapa de su desacoplamiento.

La figura 3 es una vista de la sección transversal de una ¡mplementación modificada del sistema conector de potencia de la figura 1.

En los diagramas que se acompañan, se emplea un número subrayado para representan un elemento sobre el que el número subrayado está posicionado o un elemento adyacente al cual está dispuesto el número subrayado. Un número no subrayado se refiere a un elemento Identificado por una línea de une el número no subrayado al elemento. Cuando un número no está subrayado y acompañado por una flecha asociada, el número no subrayado se emplea para Identificar un elemento general, al que apunta la flecha.

Descripción de formas de realización de la Invención

Con referencia a la figura 1, se muestra un sistema submarino de conector de potencia de acuerdo con la presente Invención. El sistema de conector se Indica en general por el número 10,... [Seguir leyendo]

1.- Un sistema submarino de conexión de potencia (10) que comprende al menos dos núcleos magnéticos (40, 50) separables, que son operativos cuando se acoplan juntos para formar un circuito magnético, en el que los al menos dos núcleos (40, 50) están provistos, respectivamente, con uno o más arrollamientos, y dichos núcleos (40, 50) incluyen una disposición transversal de miembros magnéticos (60, 80) que soportan extremos magnéticos alargados (70, 90), en el que los extremos (70, 90) comprenden lados laterales y están adaptados para engranar con sus lados laterales que se apoyan mutuamente a tope para proporcionar el circuito magnético cuando el sistema (10) está en su estado montado (210), caracterizado por que los extremos (70, 90) son de forma cónica hacia sus extremos distantes.

2.- Un sistema submarino de conexión de potencia (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los extremos (70, 90) son alargados en una dirección (100) que corresponde a una dirección (110), en la que los núcleos (40, 50) están acoplados mutuamente juntos y/o son desacoplados unos de los otros.

3.- Un sistema submarino de conexión de potencia (10) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que los núcleos (40, 50) son fabricados a partir de al menos uno de: laminado de lámina permeable magnéticamente, alambre permeable magnéticamente, materiales de ferrita.

4.- Un sistema submarino de conexión de potencia (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los núcleos (40, 50) tienen arrollamientos múltiples asociados con ellos para permitir que el sistema (10) se acople con potencia eléctrica alterna multi-fase continua.

5.- Un sistema submarino de conexión de potencia (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los arrollamientos están incluidos dentro de cerramientos metálicos no magnéticos huecos que incluyen fluido de aislamiento que está dispuesto para ser mantenido a una presión sustancialmente similar a un entorno operativo submarino del sistema (10).

6.- Un sistema submarino de conexión de potencia (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye, además, unidades de conversión de frecuencia (300, 310) acopadas a los arrollamientos para permitir que la potencia sea transferida a través de los núcleos (40, 50) a una frecuencia alterna incrementada.

7.- Un sistema submarino de conexión de potencia (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye, además, un mecanismo de enganche para mantener los al menos dos núcleos (40, 50) acoplados juntos cuando se encuentran en un estado acoplado mutuamente (210).

8 - Un método de acoplamiento de un sistema submarino de conexión de potencia (10) que comprende al menos dos núcleos magnéticos (40, 50) separables, que son operativos cuando se acoplan juntos para formar un circuito magnético, en el que los al menos dos núcleos (40, 50) están provistos, respectivamente, con uno o más arrollamientos, caracterizado porque dicho método Incluye:

(a) disponer los al menos dos núcleos magnéticos (40, 50) separables para que incluyan una disposición de miembros magnéticos transversales (60, 80), soportar extremos magnéticos alargados (70, 90), en el que los extremos (70, 90) comprenden lados laterales y son de una forma cónica hacia sus extremos distantes;

y

(b) engranar los extremos (70, 90) en sus lados laterales de una manera que se unen a tope mutuamente para proporcionar el circuito magnético cuando el sistema (10) está en su estado montado (210).

9.- Un método de desacoplamiento de un sistema submarino de conexión de potencia (10) que comprende al menos dos núcleos magnéticos (40, 50) separables, que son operativos cuando se acoplan juntos para formar un circuito magnético, en el que los al menos dos núcleos (40, 50) están provistos, respectivamente, con uno o más arrollamientos, caracterizado porque dicho método incluye:

(a) disponer los al menos dos núcleos magnéticos (40, 50) separables para que incluyan una disposición de miembros magnéticos transversales (60, 80), soportar extremos magnéticos alargados (70, 90), en el que los extremos (70, 90) comprenden lados laterales y son de una forma cónica hacia sus extremos distantes;

y

(b) separar los extremos (70, 90) desde un estado engranado (210), en el que sus lados laterales están unidos mutuamente a tope en un estado desmontado (210) para romper el circuito magnético.