Seminar Pogon Platformi
-
Upload
blueoceano -
Category
Documents
-
view
1.049 -
download
4
Transcript of Seminar Pogon Platformi
TEHNIČKI FAKULTET RIJEKA
SVEUČILIŠTE U RIJECI
Pogon platformi
Seminar
Kolegij: Objekti morske tehnologije
Katarina Knafelj
MB 0069032054
Diplomski sveučilišni studij
strojarstva- smjer Brodostrojarstvo
Rijeka, siječanj 2010.
Pogon platformi – Seminar
Sadržaj:
1. Uvod...........................................................................................................3
2. Podjela pogona platformi........................................................................4
2.1. Platforma plovilo....................................................................................6
2.2. Platforme ovisne o remorkerima.............................................................7
3. Proizvodnja energije i propulzija platforme..........................................10
3.1. Sustav za proizvodnju energije.............................................................10
3.2. Pomoćni sustavi za pozicioniranje platformi........................................13
4. Budući razvoj.............................................................................................16
Literatura.........................................................................................................17
2
Pogon platformi – Seminar
1. Uvod
U ovom seminarskom radu obrađena je tema pogona platformi. U svijetu stalno rastu
potrebe za energijom dobivenom iz fosilnih goriva, stoga raste i pritisak na otkrivanje
novih nalazišta nafte i zemnog plina, crpljenje ovih goriva, eksploataciju, preradu i
dopremanje do kopna. Iz tog razloga potrebni su odgovarajući objekti koji sadrže
sustave za efikasno iskorištavanje postojećih zaliha- platforme. Razvojem tehnologije
danas su ostvareni značajni pomaci u ovom sektoru industrije. Sustavi se sve više
poboljšavaju suvremenom opremom, a i sam proces ekspolatacije je moderniziran u
odnosu prije 30 godina. Da bi se postigla što veća učinkovitost i smanjili troškovi,
platforme moraju imati što bolji sustav pogona i prateće opreme za propulziju,
neovisno o vrsti i namjeni platforme.
3
Pogon platformi – Seminar
2. Podjela pogona platformi
Veličina same platforme ovisi o pomoćnim dijelovima koji se instaliraju na njoj, tj. gdje
je smješteno postrojenje za naftne bušotine, smještaj osoblja, helipad, itd. Kada je riječ
o pogonu platformi, tu treba razlikovati dvije bitne stvari. Prva se odnosi na samu
namjenu platforme, a druga na njezinu konstrukciju. Ovdje postoje platforme fiksno
povezane za dno mora, poluuronjive i uronjive platforme- tj. platforma može biti
postavljena na umjetni plutajući otok ili plutajuća poluuronjiva.
Slika 2.1. Platforma fiksno vezana za dno
Podjela pogona platformi:
- samostalne platforme (na plovilima) koje imaju valstiti pogon propulzije za
plovidbu
- platforme koje trebaju remorkere za tegljenje jer nemaju vlastiti sustav pogona kao
na slici 2.1.
Obje ove skupine imaju vlastitu proizvodnju potrebne energije za održavanje i rad
različitih sustava strojeva i uređaja koji služe za eksploataciju i preradu nafte i zemnog
plina i njihov transport cjevovodima do najbližeg kopna.
4
Pogon platformi – Seminar
Slika 2.2. Vrste platformi
Platforma za crpljenje nafte i zemnog plina je samodostatna po pitanju opskrbe energijom
i vodom, ima vlastiti električni generator, desalinizator vode i svu prateću opremu potrebnu
za proizvodnju nafte i plina koji će biti dostavljeni na obalu pomoću cjevovoda ili
plutajućih tankova. Velike platforme imaju manja opskrbna plovila (PSV-Platform Supply
Vesssel) koji donose materijal za održavanje i opskrbne zalihe te (ESV- Emergency
Support Vessel) plovila za slučaj nužde ako je nešto u kvaru, tj. kad je potrebna operacija
traganja i spašavanja. Remorkeri služe za tegljenje i dovoženje do određene pozicije, a
koriste se kao pričuvni spasilački i vatrogasni brodovi
5
Pogon platformi – Seminar
2.1. Platforma plovilo
Plovila na kojima su smještene platforme za iskorištavanje nafte nazivaju se još Plutajuća
plovila za proizvodnju, skladištenje i prijenos (Production, Storage and Offloading
facilities (FPSO)). Izvode se kao brodovi, u potpunosti su samostalni, imaju integrirana
skladišta unutar brodskog trupa za teret koji se crpi. Mogu se koristiti za istraživanje u
dubokim i udaljenim vodama i marginalnim dijelovima, gdje nije tehnički i ekonomski
moguće graditi fiksirane platforme i cjevovode. FPSO se održavaju u poziciji iznad
bušotine/rezervoara sustavom sidrenja u jednoj točki (Single Point Mooring (SPM)).
Ovakvi brodovi su zahvaljujući takvom sustavu sposobni održavati poziciju u različitim
vremenskim uvjetima.
Slika 2.3. Brod platforma (FPSO)
6
Pogon platformi – Seminar
2.2. Platforme ovisne o remorkerima
Ova vrsta platforme zbog svoje konstrukcije i nedostatka vlastitog sustava propulzije kojim
bi se izvelo manevriranje i plovidba, u potpunosti ovisi o tegljenju remorkerima ili većim
brodovima u slučaju premještanja sa jedne pozicije na drugu ili premještaja u luku.
Veličina i snaga remorkera ili plovila koje vrši tegljenje kalkuliraju se ili određuju prema
prijašnjim iskustvima. Ako je platforma velikih dimenzija, koriste se brodovi za tegljenje.
Izbor remorkera uključuje procjenu duljine rute tegljenja, blizinu sigurnih luka, predviđene
vremenske uvjete i uvjete na moru. Kao minimum, za remorker se predviđa da je u stanju
održavati poziciju pri brzini vjetra 15 m/s i valovima. Međutim, ovaj kriterij ovisi o
lokaciji, npr. zahtjevi Mediterana predviđaju održavanje pozicije pri brzini vjetra 20 m/s,
visini valova 5,0m, struji brzine 0,5 m/s. Vremenske prognoze uključuju mogućnost lošeg
vremena i zato je unaprijed sastavljen popis sigurnih luka duž zadane rute tegljenja
platforme.
Slika 2.4. Platforma Scarabeo 4 koju tegle 2 broda
7
Pogon platformi – Seminar
Slika 2.5. Remorker u blizini platforme
Postoje 2 varijante: platforma je novogradnje i treba je dovesti do lokacije nalazišta gdje će
početi sa eksploatacijom ili je platforma u radnom stanju pa je treba odvesti na novu
poziciju/nalazište ili na remont. U prvom slučaju dijelovi platforme se stavljaju na baržu
koju remorkeri vuku na lokaciju a u drugom slučaju remorkeri tegle direktno, bez
prisutnosti barže.
Slika 2.6. Dijelovi nove platforme na barži, u plovidbi
8
Pogon platformi – Seminar
Iskustveno je dokazano da je prva faza tegljenja platforme zavarena na baržu najopasnija.
Postoji više razloga za to. u luci veliki remorker može normalno proći uz malo
manevriranja i kratki plovni put. Postoji visoka opasnost od pucanja veze/kabela barža-
remorker, stoga se u praksi standardno koristi što manja veza/kabel između barže i
remorkera. Isto tako, zbog topografskih uvjeta mnogih luka, bliska kontrola je potrebna
kako bi se izbjegle nesreće.
Slika 2.7. Dijelovi platforme na barži, u luci
Uobičajeno, lučki remorkeri prepuštaju tegljenje barže vođenju pilotinama koje poznaju
luku. Jednom kad barža napusti područje luke, remorkeri preuzimaju od pilotina vođenje
ali problem još nije u potpunosti riješen jer se mora pretpostaviti najgori mogući scenarij,
tj. pucanje kabela. Remorkeri moraju imati dovoljno vremena za uspostavljanje rezervnog
kabela (towline) i kontrolu smjera barže prije nego ona otpluta u plitke vode. Odlazak
platforme iz luke je uvjetovan strogim vremenskim uvjetima koji predviđeno traju dok je
brzina tegljenja remorkera između 1 – 2 čvora prvih 100 nautičkih milja dalje od obale.
Zbog toga je potrebna vremenska prognoza za min. predstojećih 48 sati i mirno more.
9
Pogon platformi – Seminar
3. Proizvodnja energije i propulzija platforme
Platforme za crpljenje nafte i zemnog plina su konstruirane kao samodostatne jedinice po
pitanju opskrbe energijom i vodom. Za to imaju vlastiti električni generator, desalinizator
morske vode, sustav napajanja akumulatorskim postrojenjem i ostalu prateću opremu za
sustav iskorištavanja fosilnih goriva koje se crpe iz morskog dna.
3.1. Sustav za proizvodnju energije
Kao primjer sustava za proizvodnju energije i opskrbu na platformi uzeta su rješenja
kompanije Converteam®
Jedna od mogućnosti je proizvodnja kompletne energije i sustav propulzije koji uključuju
generatore, električnu distribuciju, pomoćni propulzijski sustav, fiksne i varijabilne
konvertere i motore za propulzore te velike električne sisteme srednje i niske voltaže. Ovaj
paket je u potpunosti integriran sa kontrolnim sustavom plovila (Vessel Control Systems), i
dinamičkim sustavom pozicioniranja (Dynamic Positioning Systems).
Slika 3.1. Postrojenje za pretvorbu i proizvodnju električne energije
Projektiranje i specifikacije sistema, kalkulacije i analiza koji uključuju:
- Analizu operativnosti i zahtjevnosti izvođenja pogona platforme
- Utvrđivanje potrebnog propulzijskog sustava
- Studija dostupnosti, pouzdanosti i koncepta održavanja postrojenja za proizvodnju
energije
10
Pogon platformi – Seminar
- Dizajn i operativne specifikacije kompletnog propulzijskog sustava
- Potrebni sklop strojeva i nacrti za instalacije
- Proračun konačnih elemenata strukturalnog i strojnog sustava
- Dinamičke simulacije kretanja broda i ponašanje propulzijskog sustava
Slika 3.2.: Električne instalacije
Integracija sustava
- Tehnička koordinacija i korisničko sučelje
- Revizija proizvedene opreme i tehničke dokumentacije brodogradilišta
- Tehnička podrška izvođača tijekom probnog rada
- Utvrđivanje konačnih nacrta sustava propulzije i specifikacije potrebne opreme
- Instaliranje kompjuterskog paketa, testiranje, probni rad i upravljanje
- Finalno definiranje opreme i izbor prema dobivenim ponudama
- Korisnička podrška i održavanje od proizvođača
- Integrirana logistička podrška
11
Pogon platformi – Seminar
Slika 3.4.: Testiranje postrojenja za distribuciju proizvedene električne energije
Slika 3.5. Generator za proizvodnju pogonske energije za prateće sustave
12
Pogon platformi – Seminar
Slika 3.6. Dizelski motor za proizvodnju energije
Napredak u razvoju indukcijskih motora
Razvoj izoliranih bipolarnih tranzistora IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) i
njihovih komponenti otvorio je nove mogućnosti u pretvorbi energije. Tako su nastali puno
učinkovitiji pretvarači zahvaljujući boljem dizajnu i press-pack tehnologiji. U kombinaciji
sa visokim okretnim momentom motora, ovi sustavi značajno poboljšavaju električnu
propulziju u pogledu učinkovitosti, lakšeg održavanja, niske razine buke i vibracija.
Isključena je potreba za harmonijski filterima i jakim kontrolnim jedinicama, koje
osiguravaju optimimalni dizajn postrojenja za proizvodnju energije i propulziju.
Koriste se indukcijski motori koji mogu razviti veliku snagu, omogućuju sporohodni pogon
te zamjenjuju srednjohodne motore i reduktore.
Slika 3.7. Postrojenje u kojem su smještene akumulatorske baterije
3.2. Pomoćni sustavi za pozicioniranje platformi
Pomoćni sustavi za pozicioniranje platformi koriste se kako bi platforma mogla držati
zadani položaj iznad nalazišta, bez pomoći remorkera ili drugih brodova. To se odnosi
na sustav sidrenja i vezivanje konstrukcije korištenjem različite opreme kao što su
različita sidra, lanci i užad, sustava za podizanje, spuštanje i pozicioniranje te lociranje.
13
Pogon platformi – Seminar
Sidra i vezovi platformi:
– Koriste se za stabiliziranje/ fiksiranje platforme na mjestu
– Izrađuju se od sljedećih materijala i dijelova: čelični lanci, čelična užad, teški
sidreni lanci otporni na koroziju, užad od sintetičkih vlakana
– Izvedba ovisi o tipu platforme
Slika 3.8. : Sustav sidrenja i vezanja zaFPSO
Sustav podizanja platformi ( Riser system):
- cijevi se koriste za bušenje i eksploataciju nafte i plina iz dubine mora
- sustav podizanja platformi je ključna komponenta za offshore nalazišta i projekte
proizvodnje u plutajućoj poziciji na platformi
14
Pogon platformi – Seminar
- troškovi i tehnički izazovi sustava podizanja platformi se značajno povećavaju sa
dubinom mora
- dizajn ovog sustava ovisi o površini morskog dna, mogućnostima platforme ili
plovila ako je tako izvedena, svojstvima vode i uvjetima okoliša.
Slika 3.9. Različiti načini pozicioniranja platformi
15
Pogon platformi – Seminar
4. Budući razvoj
Razvoj tehnologije za pogon i propulziju platformi stalno ide korak dalje s obzirom na
sve zahtjevnije lokacije sa kojih se crpe nafta i zemni plin. Konstruktorska rješenja idu
u smjeru poboljšanja i većih mogućnosti platformi brodova (FPSO), sukladno tome
modernizaciji njihovih pogona da još bolje održavaju poziciju i kvalitetnije
iskorištavaju nalazišta. Nastoje se graditi snažniji remorkeri sa kvalitetnijim sustavom
propulzije kako bi mogli brže, sigurnije i učinkovitije tegliti barže i radne platforme na
nove pozicije. Sve veći pritisak na korištenje obnovljivih izvora energije stavlja
naglasak na izgradnju platformi koje bi koristile energiju vjetra i/ili valova za
dobivanje energije za kopnene potrošače i ujedno proizvodile enegiju za vlastiti pogon
i propulziju. Činjenica je da u ovom sektoru ima još puno mogućnosti i načina za
poboljšanja, stoga umjesto zaključka možemo reći da nas u razvoju sustava za pogon
platformi očekuju noviteti.
16
Pogon platformi – Seminar
Literatura i izvori informacija
[1] Offshore Structures introduction.pdf – www.pdf-search-engine.com
[2] www.converteam.com – power and propulsion system
[3] www.howstuffworks.com
[4] Propulsion of Offshore support vessel MAN B&W Diesel A/S,Frederikshavn, Denmark
[5] Vlastite fotografije i bilješke sa Stručne prakse II, ljeto 2009.
17