Bosch Rexroth는 연속 재킹 시스템의 연속 시리즈로 GustoMSC의 최신 모델을 위한 구동과 제어 시스템을 설계, 제작, 시운전에 대한 수주를 했다. 연속 재킹 시스템은 해상에서 정밀한 고속 풍차 설치를 수행할 수 있도록 일본의 건설 작업선에 사용되었다.
연속 재킹 시스템(CJS)은 디지털 제어 작업을 통해 48개 유압 실린더를 연속으로 제어하는 혁신적인 리프팅 기능을 바탕으로 한다. 센서와 변위 센서 시스템은 복잡한 실린더 운동을 위한 피드백을 제공한다. CJS는 한 번의 플루이드 모션(Fluid Motion)으로 선박을 물 밖으로 들어 올려 안정된 해양 ‘건설 플랫폼’으로 전환한다.
Bosch Rexroth는 60년대부터 보통 턴키 기반으로 흔히 재킹 시스템이라 부르는 통합 구동과 제어 솔루션을 개발하고 인도해왔다. Bosch Rexroth는 지금까지 전 세계에 50여 개의 구동과 제어 시스템을 인도해왔다. 인도된 구동과 제어 시스템은 석유와 가스 플랫폼 및 해양 풍차를 인양하고 설치하며, 해양 용도를 위한 준설, 채광, 건설 작업선의 위치를 조정하고 안정화하는 데 사용된다.
재킹 제어
‘재킹’은 사전적으로 리프팅을 의미하며, 정확하게는 Bosch Rexroth 구동과 제어 잭업 또는 재킹 시스템의 기능이다. 연속 재킹 시스템은 한 번의 정확하고 제어된 움직임으로 ‘재킹’ 수행하기 때문에 한 걸음 더 나아간다.
Bosch Rexroth는 재킹 원리와 절차의 특화된 지식을 이용해 전 세계 해양 분야에서 중요한 위치를 확보했으며, GustoMSC와 긴밀한 관계를 구축하고 있다. 또한 완전한 재킹 시스템의 설계와 공급 외에 정상 날씨와 해상 조건에서 하루 만에 해저에 풍차를 설치할 수 있어 소위 ‘물보라 지역’ 전이를 크게 줄이는 일본 선박도 설계해왔다.
안정된 건설 작업선
CJS는 4개의 견고한 강철 다리로 구성되고, 다리 주위에 4개의 이동식 잭이 장착되며, 이동식 잭은 유압 실린더 2개의 피스톤 로드에 연결된다. 다리는 제어된 방식으로 먼저 해저에 고정하고, 고정 후 선박은 선박 탑재 크레인으로 풍차를 설치하기 위한 안정된 ‘건설 플랫폼’을 제공하도록 물 밖으로 완전히 들어올려진다.
다리의 구멍에 장착된 유압 구동 핀을 사용해 3개의 잭은 다리와 선박이 움직이는 동안 항상 다리에 연결되어 있다. 그 다음에 ‘별도의’ 4 번째 잭은 시작 위치로 이동하고, 이동 후 핀으로 고정되며, 다른 잭은 끝 위치에서 시작 위치로 이동된다. 이런 방식으로 한 번의 균일한 움직임으로 다리를 해저 위/내에 배치할 수 있어, 선박의 3차원 안정화 및 일정한 속도로 인양 또는 하강이 가능하다.
운동 패턴은 매우 복잡하다. 운동은 제어장치, 실린더 변위 센서 시스템 및 기타 다양한 센서로 조정한다. 예를 들면 시작 위치로 복귀하는 잭의 실린더는 선박을 물 밖으로 들어 올리는 다른 실린더보다 훨씬 빠르게 움직인다. 이는 유압장치, 전자장치 및 소프트웨어를 통합하는 새로운 방식을 의미한다.
총 32개의 유압식 인양 실린더는 재킹 운동 중 활성화된다. 앵커 핀을 움직이기 위한 다른 16개 실린더가 있고, 재킹 시스템은 밸브 블록, 제어 시스템 및 특수하게 설계된 소프트 웨어로 구성된다. 시험 및 시운전은 GustoMSC가 Bosch Rexroth와 협력해 일본의 현장에서 수행한다.
극한 조건에 대한 보호
해양 산업(특히 염분과 침식 환경)에서 발견되는 극한 조건은 사용하는 장비에 특수한 조건을 요구한다. 이런 특수한 조건은 설계 단계에 고려되어 기능 설계, 소재 선택 및 특수 설비로 변환되는 중요한 요소가 된다.
내구성 유압식 실린더 로드를 만들기 위해 Bosch Rexroth는 HVOF 코팅, 스테인리스강 용접 및 레이저 클래딩과 같은 다양한 Enduroq 표면 보호 기법을 적용한다. 연구와 개발 및 엄격한 품질 기준으로 높은 등급의 보호를 적용하는 절차는 모두 Bosch Rexroth 내부에서 수행되며 품질을 보장하기 위한 방안이다.
Enduroq 2000 HVOF 코팅은 일본 건설 작업선의 CJS에 사용되었다. HVOF는 고속 산소 연료(High Velocity Oxygen Fuel)의 약자로 실린더 통합 측정 시스템(Cylinder Integrated Measuring System: CIMS)을 적용하는 옵션도 제공하는 코팅 기법이다.
Bosch Rexroth에서 개발한 이런 측정 시스템은 로드의 모재 (母材)에 있는 홈(groove)을 바탕으로 하며 보호층을 통해 감응 센서가 판독한다. 이런 방식을 통해 0.1 mm 이내의 정밀도로 정확한 로드 위치를 결정하는 것이 가능하다. 하드웨어와 소프트웨어는 최신 CIMS 센서에 통합되어 Bosch 및 Bosch Rexroth Industry 4.0 개발의 일부인 상태 모니터링 유지보수(Condition Monitored Maintenance)를 위한 기반이 된다.
모듈식 유압 동력 장치(MHPU)
CJS의 유압 제어는 2016년 말에 도입되어 선박 및 해양 (Marine & Offshore) 시장을 위해 특수하게 설계된 Bosch Rexroth의 동력 장치인 모듈식 유압 동력 장치(MHPU)가 제공한다. Lloyd의 형식 승인은 이 사업에 포함되었으며, 이 사업에서의 ClassNK와 같은 다른 선급도 가능하다.
이런 최첨단 동력 장치는 최대 350 bar의 작동 압력에서 350~3,000kW의 동력 범위를 제공한다. MHPU는 옵션 목록을 사용해 구성하기 쉬워 신뢰성과 효율의 저하 없이 시스템을 더 경제적으로 만들 수 있다.
하나 이상의 펌프를 구동할 수 있는 효율적인 IE3 전기 모터는 펌프 장치를 구동하기 위해 사용된다. MHPU에는 Industry 4.0 및 상태 모니터링을 위해 준비하고 있는 인터넷 통신을 위한 추가 센서와 인터페이스도 장착된다. 마지막으로 Bosch Rexroth의 전 세계 서비스 조직은 신속한 현장 예비 부품 서비스(재고에서 반출)를 포함한 전문적인 지원을 보장한다.