Prosjektrapport - blogg.hiof.no · PDF fileFabrication: NORSOK M-101 Denne standarden dekker behovet for fremstilling og inspeksjon av offshore stålkonstruksjoner. (Standard 2011)

Prosjektrapport

Avdeling for ingeniørfag

Prosjektkategori: Forprosjekt Fritt tilgjengelig

Omfang i studiepoeng: 15 studiepoeng

Fritt tilgjengelig etter:

Fagområde: Bachelorgradsprosjekt maskin Tilgjengelig etter avtale

med samarbeidspartner

X

Rapporttittel:

Kraftanalyse og tilvirkning av verktøy til vulkerør – XLPE

sjøkabel

Dato: 08.04.2016

Antall sider: 23

Antall vedlegg: 11

Forfattere:

Espen Brandt Haugen, Henrik Movinkel Berger og

Aatangen Hanssen

Veileder:

Litian Wang

Avdeling / linje:

Ingeniørfag, Maskin

Prosjektnummer:

B16M08

Utført i samarbeid med:

Nexans Norway AS

Kontaktperson hos samarbeidspartner:

Jan Roger Andersen

Mats Johansson

Ekstrakt:

Det skal utarbeides et verktøy som forhindrer at vulkerøret forflytter seg under en

skjøteprosess. Det skal også utføres en kraftanalyse av vulkerøret.

3 emneord: Skjøt

Vulkerør

Kraftanalyse

Innholdsfortegnelse

Prosjektrapport ........................................................................................................................... 1

1. Prosjektinformasjon ............................................................................................................ 3

2. Prosjektbeskrivelse ............................................................................................................. 4

2.1 Bakgrunn .......................................................................................................................... 4

3. Problemstilling .................................................................................................................... 6

4. Prosjektmål ......................................................................................................................... 7

4.1 Kravspesifikasjoner .......................................................................................................... 7

4.2 Rammebetingelser og avgrensinger .................................................................................. 8

5. Prosjektplan med tidsdiagram ............................................................................................. 9

6. Sammenfattet beskrivelse av løsningsmetodikk ............................................................... 10

7. Koder og standarder .......................................................................................................... 11

8. Kontaktinformasjon .......................................................................................................... 12

9. Eventuelle vedlegg ............................................................................................................ 13

CTR 1 ................................................................................................................................... 13

CTR 2 ................................................................................................................................... 14

CTR 3 ................................................................................................................................... 15

CTR 4 ................................................................................................................................... 16

CTR 5 ................................................................................................................................... 17

CTR 6 ................................................................................................................................... 18

CTR 7 ................................................................................................................................... 19

CTR 8 ................................................................................................................................... 20

CTR 9 ................................................................................................................................... 21

CTR 10 ................................................................................................................................. 22

CTR 11 ................................................................................................................................. 23

10. Kilder ............................................................................................................................. 25

1. Prosjektinformasjon

Tittel på prosjektoppgave: Kraftanalyse og tilvirkning av verktøy til vulkerør – XLPE

sjøkabel

Startdato: 16.03.2016

Sluttdato: 11.06.2016

Oppdragsgiver: Nexans Norway AS

Oppdragstaker: Bachelorgruppe B16M08

Gruppedeltagere: Henrik M. Berger, Espen B. Haugen og Marcus A. Hanssen

Prosjektleder: Henrik M. Berger

Kontaktperson: Mats Johansson og Jan Roger Andersen, Nexans

Norway AS

Veileder: Litian Wang, HiØ

2. Prosjektbeskrivelse

2.1 Bakgrunn

Nexans Norway AS (heretter «Nexans») er en av de ledende selskapene innen høyspente

kabler i verden. De utvikler, produserer og markedsfører sjø-, land- og offshore-kabler for

kraft- og telekommunikasjonsoverføring. I Norge har Nexans fabrikker som ligger i Namsos,

Rognan, Karmøy, Halden og Langhus, samt hovedkontoret som ligger i Oslo. Nexans er en

del av det franske konsernet, og er et heleid datterselskap av Nexans Participations SA i Paris.

(Nexans 2016a)

Under en skjøteprosess på Nexans installeres et vulkerør rundt kabelen. På hver side av

vulkerøret spennes det fast en flens med en pakning imellom. Flensen er av tre og pakningen

er av silikon. Innspenningen er fast på den ene siden og fjærbelastet på motsatt side. Nitrogen

og varme blir tilført og danner et trykk i vulkerøret. Problemet oppstår når kablene som skal

skjøtes sammen er av forskjellig diameter. Da vil det oppstå en kraftforskjell i vulkerøret som

medfører at det forskyver seg mot kabelen med lavest diameter. For å forhindre

forskyvningen spennes flensen fast i kabelen med jekkestropper. Løsningen som brukes til å

forhindre denne forskyvningen er primitiv og ikke ønskelig. Nåværende løsning skal erstattes

ved å utvikle et verktøy som forhindrer vulkerørets forskyvning. Hvilke krefter som får dette

til å forekomme må også defineres.

Arbeidsprosedyre for skjøt av XLPE sjøkabel:

1. Retting av kabel og klargjøring av oppsett til skjøteprosess

2. Sveising av ledere

3. Røntgen

4. Oppbygging, vulkanisering og pussing av indre halvledere

5. Oppbygging, vulkanisering og pussing av isolasjon

6. PD-måling (Partial Discharge Test)

7. Oppbygging og vulkanisering av ytre halvledere

8. Reinstallasjon av vannbarriere f.eks. blykappe

9. Ytre plastkappe legges på (krympeslange)

10. AC-test (Høyspent - Alternating Current)

3. Problemstilling

Gruppen definerte problemformuleringene til å være:

Skaffe oversikt over skjøteprosess

Danne et bilde av kraftsituasjonen i vulkerøret

Tegne og konstruere et verktøy som kan erstatte nåværende løsning

Utføre nødvendige utregninger/beregninger

Verktøyet skal testes og skjøten skal verifiseres

Løsningen/verktøyet skal kunne brukes

4. Prosjektmål

Resultatmål:

Finne ut hva som forårsaker forskyvning av vulkerør og hvilke krefter som virker på

skjøteutstyret

Modellere og produsere en del som på enkel og effektiv måte forhindrer forskyvning

av vulkerøret under skjøteprosessen

Effektmål:

Verktøyet forenkler skjøteprosessen

Verktøyet gjør skjøteprosessen mer stabil

Verktøy adopteres som standard verktøy for skjøting ved Nexans Norway AS

Det hender at pakningene mellom vulkerør og treflenser ødelegges. Det kan være aktuelt å

finne ut hvorfor dette skjer.

4.1 Kravspesifikasjoner

Som nevnt tidligere er Nexans den ledende leverandøren av kraft- og telekabler i Norge, og er

blant verdens ledende innen høyspente sjøkabler. (Nexans 2016b)

Under en skjøteprosess av to kabler med forskjellige diametere forekommer det en uønsket

forskyvning av vulkerøret på grunn av arealforskjellen. For å forhindre forskyvningen av

vulkerøret spennes det i dag fast med jekkestropper.

I denne oppgaven skal et verktøy designes, modelleres og produseres som en erstatning for

jekkestroppen. Det ferdige produktet skal være en fysisk del med følgende spesifikasjoner:

Generelt

Verktøyet skal hindre forskyvning av vulkerøret

Må enkelt kunne tas av og på (Brukes flere ganger)

Må passe til alle skjøteprosesser

Må være skånsom mot kabelen

Må være lett å håndtere

Må være av et egnet materiale

Monteringen må ikke ta for lang tid

Verktøyet må ikke bestå av for mange deler

Må ha mulighet for å henges opp mellom skjøteprosesser

Vekt bør ikke overstige 10 kg

Mål

Minste indre diameter = 60 mm

Største indre diameter = 150 mm

Hensiktmessig lengde (<1000 mm)

Krefter og trykk

Verktøyet må tåle minst 100 kg = 981 N i horisontal retning

Moment og/eller trykk skal ikke være til skade for ytre kappe

Oppsett av skjøteprosses

4.2 Rammebetingelser og avgrensinger

Rammebetingelser for den praktiske delen er gitt av oppdragsgiver, se kapittel 4.1.

Begge parter er enige om hvilke kostnader som eventuelt vil oppstå.

Prioritere kraftsituasjon i vulkerøret

Finne en enkel løsning på forskyvningsproblemet

Kun ta horisontale krefter i betraktning

Om tiden tillater det:

Se nærmere på kreftene som virker på pakningene

Finne ut hvor mye en pakning tåler

5. Prosjektplan med tidsdiagram

Aktivitet Ansvarlig Startdato Sluttdato

Forprosjektrapport Marcus 28.03.16 11.04.16

Utarbeide løsning til forskyvningsproblemet Espen 11.04.16 02.05.16

Utregninger/Beregninger Marcus 15.04.16 02.05.16

Innkjøp av utstyr og testing Henrik 15.04.16 02.05.16

Modellere prototype Espen 03.05.16 10.05.16

Webside Henrik 02.05.16 23.05.16

Produsere prototype Nexans 11.05.16 25.05.16

Testing av prototype Henrik 26.05.16 02.06.16

Pressemelding Espen 30.05.16 01.06.16

Prosjektrapport Alle 11.04.16 06.06.16

Forberedelse til EXPO Henrik 01.06.16 09.06.16

EXPO Alle 10.06.16 11.06.16

6. Sammenfattet beskrivelse av løsningsmetodikk

Opparbeide nok kunnskap rundt trykk, materialegenskaper og friksjon ved å studere

nødvendig litteratur.

Må ha tilgang til nødvendig utstyr for å utføre nødvendige tester.

Trenger nødvendige mål og dimensjoner for å fullføre beregninger.

Må ha tilgang til Autodesk Inventor og bruke programvaren til å utarbeide

delen/verktøyet som skal produseres.

Må ha tilgang til Ansys for å utføre simulering av modelleringen.

6.1 Autodesk Inventor

3D DAK (Data assistert konstruksjoner) software for modellering og simulering av mekanisk

design inneholder: «Freeform», parametriske modelleringsvalg, design av automatiserte

verktøy, avanserte simulerings- og visualiseringsverktøy. (Autodesk 2016)

6.2 ANSYS

ANSYS er et digitalt verktøy som brukes til å forutse om produktet ditt vil tåle kreftene det vil

bli utsatt for i praksis. Programmet skaper en fullstendig virtuell prototype av komplekse

produkter og systemer. (Ansys 2016)

7. Koder og standarder

Toleranse standard: NS-ISO 2768-1

Meningen med denne standarden er å forenkle beskrivelsen av en tegning, og spesifisere

generelle toleranser i fire toleranseklasser. Standarden gjelder for dimensjoner av

arbeidsstykker som er tilvirket ved fjerning av metall, eller utformet fra en metallplate.

Standarden består av tre tabeller og en informativ tilføyelse om konseptet bak generelle

toleranser av dimensjoner. (Iso 2012)

Materiale: NORSOK M-001

Denne standarden gir veiledning under evaluering av materialvalg og korrosjon. Når det er

snakk om spesielle materialvalg, beskyttelse mot korrosjon, design av materialer og hvilke

behov som er nødvendig for nye materialer eller nye anvendelsesmetoder. (Standard 2004)

Fabrication: NORSOK M-101

Denne standarden dekker behovet for fremstilling og inspeksjon av offshore

stålkonstruksjoner. (Standard 2011)

Surface preparation and coating: NORSOK M-501

Denne standarden dekker maling, metallisk belegg og bruk av «spray-on»

flammebeskyttelsesbelegg. Målet med denne standarden er å få optimal beskyttelse av

installasjonen, samtidig som det er behov for minst mulig vedlikehold. Det vedlikeholdet som

skal gjennomføres skal også være enkelt. Samtidig skal alt som er HMS relatert bli evaluert

og dokumentert. (Standard 2015)

8. Kontaktinformasjon

Studenter

Ved Høgskolen i Østfold: Marcus Aatangen Hanssen

Mobil: +4748239971

E-post: [email protected]

Ved Høgskolen i Østfold: Espen Brandt Haugen

Mobil: +4745633901


Ved Høgskolen i Østfold: Henrik Movinkel Berger

Mobil: +4741475738


Lokal veileder

Ved Høgskolen i Østfold: Litian Wang

Mobil: +4747288765


Eksterne veiledere

Ved Nexans Norway AS: Jan Roger Andersen

Mobil: +4790601061

Kontor: +4769173376


Ved Nexans Norway AS: Mats Johansson

Mobil: +4795745488

Kontor: +4769173174


mailto:[email protected]






9. Eventuelle vedlegg

CTR 1 COST TIME & RESOURCE

Prosjekt: Kraftanalyse av vulkerør – XLPE sjøkabel

Prosjekt ID: B16M08


Planlagt start: 28.03.2016

Planlagt ferdig: 11.04.2016 Varighet: 15 dager

CTR ( Aktivitetsnummer): 1

Tittel: Forprosjektrapport Dato: 28.03.2016

Rev: 1

Mål: (Hva skal oppnås med aktiviteten)

Forprosjektet er en beskrivelse av hvordan hovedprosjektet skal gjennomføres.

Arbeidsbeskrivelse: (Hva skal gjøres)

1. Definere alle prosjektets aktiviteter

2. Aktivitetene skal være beskrevet i form av CTR (Cost, Time & Resource)

3. Hovedoppgavens forløp skal kartlegges

4. Avgrensing av oppgave

5. Gantdiagram som viser en oversikt over aktivitetene og tidsbruk (Milepælsplan)

6. Prosjektmål skal utarbeides

Inngangsdata: (Hva må være på plass for å starte aktiviteten (avhengighet))

Definert problemstilling

Informasjonsmøte med veileder og oppdragsgiver

Leveranser:

Generell informasjon fra oppdragsgiver

Kommentarer, antagelser

Definere problemstilling og avgrensning av oppgaven slik at arbeidsmengden ikke blir for

stor

Ressursbehov

Anskaffelser: Timer:

Litteratur, generell informasjon, Word,

Gantt Project

105

Utarbeidet av: Kontrollert av:

Henrik M. Berger

Marcus A. Hanssen



Prosjekt ID: B16M08





Tittel: Prosjektrapport Dato: 28.03.2016

Rev: 1


Komme med en idé til fastspenning av vulkerør.

Utføre en kraftanalyse av vulkerør.


1. Utarbeide løsning til forskyvningsproblemet

2. Utregninger/Beregninger

3. Kjøpe inn utstyr til testing

4. Modellere prototype

5. Gjøre forsøk på prototype


Forprosjektrapporten må være ferdig, samt problemstillingen må være definert og

avgrenset.

Leveranser:

Må kontakte en bedrift som kan produsere en prototype.


Ingen.

Ressursbehov


Autodesk Inventor, litteratur, Word og 399

verktøy til testing.


Espen Brandt Haugen

Henrik Movinkel Berger



Prosjekt ID: B16M08





Tittel: Utarbeide løsning til

forskyvningsproblemet

Dato: 28.03.2016

Rev: 1


Utvikle et verktøy som kan produseres og benyttes i skjøteprosessen ved Nexans Halden.


1. Idémyldre eventuelle løsningsforslag

2. Utvikle egnet design på valgt løsningsforslag


1. Ha god forståelse av skjøteprosessen

2. Anskaffelse av tegninger til prosessen

3. Vite hva slags problem som skal løses

Leveranser:

Informasjon om prosessen og problemet fra oppdragsgiver, samt få tilsendt arbeidstegning.


Viktig og ikke henge seg opp i én løsning med en gang

Ressursbehov


Litteratur, informasjon om prosessen, Word 154


Espen Brandt Haugen Henrik Movinkel Berger



Prosjekt ID: B16M08





Tittel:

Utregninger/Beregninger

Dato: 31.03.2016

Rev: 1


Utføre nødvendige utregninger og beregninger på kraftsituasjonen i vulkerøret


1. Finne “worst case/best case scenario” og sammenligne

2. Utføre beregninger med overnevnte dimensjoner

3. Danne et bilde av kraftsituasjonen i vulkerøret


Nødvendig data/info fra oppdragsgiver:

- Dimensjoner på kablene

- Dimensjoner på flensene

- Dimensjoner på vulkerøret

- Trykk og temperatur i vulkerøret

- Materialindex

Leveranser:

- Arbeidstegning av skjøteprosessen

- Oversikt over mål og dimensjoner

- Oversikt over materialtyper


Ingen.

Ressursbehov


Nødvendig litteratur 119



Marcus A. Hanssen



Prosjekt ID: B16M08





Tittel: Innkjøp av utstyr og

testing

Dato: 31.03.2016

Rev: 1


Lage en modell av skjøteprosess.

Danne et bedre bilde av problemet som oppstår.


1. Handle utstyr og deler

2. Sette opp en miniatyr modell av skjøteprosessen

3. Teste modellen med trykk for å få forskyvning av “vulkerør”


- Tilgang til deler som kan brukes til testingen

Leveranser:

Ingen.


Ingen.

Ressursbehov


Diverse rør, to kabellengder av forskjellige

dimensjoner, flenser, pakninger, ventil,

126

kompressor eller høytrykkspyler


Marcus A. Hanssen




Prosjekt ID: B16M08



Planlagt ferdig: 10.05..2016 Varighet: 8 dager


Tittel: Modellere prototype Dato: 31.03.2016

Rev: 1


Modellere en ferdig prototype av delen i Autodesk Inventor som kan sendes til produksjon


1. Modellere prototype

2. Lage idw (tegningsvedlegg) av prototype

3. Kvalitetssikre med oppdragsgiver

4. Videresende til produksjon

5. Eventuelt teste modellen i Autodesk Ansys


Nødvendig data/info fra oppdragsgiver:

- Dimensjoner på kabler

- Dimensjoner på vulkerør

- Dimensjoner på flens

Nødvendig programvare installert

- Autodesk Inventor

- Ansys

Leveranser:

- Arbeidstegning av skjøteprosessen

- Oversikt over mål og dimensjoner


Ingen.

Ressursbehov


Nødvendig litteratur, Autodesk Inventor,

Ansys

56



Espen Brandt Haugen



Prosjekt ID: B16M08





Tittel: Testing av prototype Dato: 28.03.2016

Rev: 1


Undersøke om prototypen fungerer som den skal og/eller om den kan forbedres.


1. Sette opp og gjøre klart utstyr/verktøy som trengs for å utføre testingen

2. Teste produktet

3. Gjøre nødvendige justeringer underveis

4. Konkludere


1. Prototypen må være ferdig produsert.

2. Planlegge en dag med oppdragsgiver og de som jobber med skjøting i produksjon

for å utføre tester.

Leveranser:

Prototype


Ressursbehov


Ingen.

56


Espen Brandt Haugen




Prosjekt ID: B16M08





Tittel: Webside Dato: 31.03.2016

Rev: 1


Opprette en webside for presentasjon av prosjektgruppe og forprosjektrapport


1. Sette opp en webside som beskriver oppgaven i sin helhet

2. Innhold: Forprosjektrapport, hovedoppgave, informasjon om prosjektgruppen,

informasjon om oppdragsgiver, pressemelding, informasjon om hvilke verktøy som

blir tatt i bruk for å løse oppgaven

3. Skal konstrueres ved hjelp av hostingserver fra hiof.no

4. Websiden skal ligge på domene www.blogg.hiof.no/B16M08


- Forprosjektrapport ferdig

- Kontinuerlig prosjektinformasjon

Leveranser:

Ingen


Ingen

Ressursbehov


Domene

154


Marcus A. Hanssen

Espen Brandt Haugen



Prosjekt ID: B16M08



Planlagt ferdig: 01.06..2016 Varighet: 3 dager


Tittel: Pressemelding Dato: 31.03.2016

Rev: 1


Skrive en interessant melding til pressen om prosjektet


1. Skriv et A4 ark (maks 25 linjer)

2. Skal inneholde HVEM, HVA, HVOR, NÅR, HVORFOR

3. Skal sendes til lokalavisen Halden Arbeiderblad


Ferdig prototype og løsning på hovedoppgave

Leveranser:

Ingen


Ingen

Ressursbehov


Ingen

21



Espen Brandt Haugen



Prosjekt ID: B16M08




CTR ( Aktivitetsnummer):

10

Tittel: Forberedelse til

EXPO

Dato: 31.03.2016

Rev: 1


Ferdig stand, ferdig EXPO-katalog og klargjøre foredrag av hovedprosjekt


1. Presentasjon og foredrag skal forberedes

2. Stand skal lages og forberedes

3. EXPO-katalog skal lages


Ferdig hovedprosjekt

Leveranser:

Plakater til stand


Ingen

Ressursbehov


EXPO-katalog

63


Marcus A. Hanssen




Prosjekt ID: B16M08




CTR ( Aktivitetsnummer):

11

Tittel: EXPO Dato: 31.03.2016

Rev: 1


Fremstille hovedprosjektet på stand

Gjennomføre muntlig fremføring


- Presentere prosjektet på stand på Inspiria, Sarpsborg

- Ha en muntlig fremføring for eksterne veiledere, lokal veileder og sensor


- Ferdig hovedprosjekt

Leveranser:

Ingen


Ingen

Ressursbehov


Ingen

16



Espen Brandt Haugen

10. Kilder

Ansys (2016). "Realize Your Product Promise." Retrieved 04.08., 2016, from

www.ansys.com.

Autodesk (2016). "3D CAD software for modeling and simulation." Retrieved 08.04., 2016,

from http://www.autodesk.com/products/inventor/features/all.

Iso (2012, 10.2.2012). "ISO 2768-1:1989." Retrieved 04.04.2016, from

http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=7748.

Nexans (2016). "Nexans i Norge." from http://www.nexans.no/eservice/Norway-

no_NO/navigate_217577_2371_40_6045/Overview.html.

Standard (2004). "M-001 Materials selection." Retrieved 04.04.2016, 2016, from

http://www.standard.no/en/sectors/energi-og-klima/Petroleum/NORSOK-Standard-

Categories/M-Material/M-0012/.

Standard (2011, 05.10.2011). "M-101 Structural steel fabrication." from

http://www.standard.no/en/sectors/energi-og-klima/Petroleum/NORSOK-Standard-

Categories/M-Material/M-1013/.

Standard (2015, 06.02.2012). "M-501 Surface preparation and protective coating." from

https://www.standard.no/en/sectors/energi-og-klima/petroleum/norsok-standard-categories/m-

material/m-5014/.

http://www.ansys.com/

http://www.autodesk.com/products/inventor/features/all

http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=7748

http://www.nexans.no/eservice/Norway-no_NO/navigate_217577_2371_40_6045/Overview.html

http://www.nexans.no/eservice/Norway-no_NO/navigate_217577_2371_40_6045/Overview.html

http://www.standard.no/en/sectors/energi-og-klima/Petroleum/NORSOK-Standard-Categories/M-Material/M-0012/




https://www.standard.no/en/sectors/energi-og-klima/petroleum/norsok-standard-categories/m-material/m-5014/

https://www.standard.no/en/sectors/energi-og-klima/petroleum/norsok-standard-categories/m-material/m-5014/

Documents

Prosjektrapport - blogg.hiof.no · PDF fileFabrication: NORSOK M-101 Denne standarden dekker behovet for fremstilling og inspeksjon av offshore stålkonstruksjoner. (Standard 2011)