Frekvensstyrte propanpumper

  • fagartikler

Mongstad: Oljeterminalen på Sture og gassanlegget på Kollsnes er sammenkoplet med en 54 kilometer lang rørledning, Vestprosessrøret til raffineriet på Mongstad. Vestprosess omfatter et destillasjonsanlegg for separering av våtgass til nafta og LPG (liquefied petroleum gases). Mens naftaen brukes som føde ved raffinering av bensin har propan og butan blitt lagret i fjellhaller for videre eksport.

Frem til i vår hadde Vestprosess to fjellhaller, hver på ca. 60.000m 3. For å utvidet kapasiteten har Statoil laget en ny stor fjellhall. I hver hall er det av hensyn til redundans plassert to pumper for å pumpe gassen om bord i gasstankerne.

"Slag" i rørledningen

I de eksisterende fjellhallene har det vært et problem med "slag" i rørene som følge av trykkendringene som oppstår ved direktestart av pumpene. Dette var en av hovedgrunnene til at Statoil bestemte at pumpene til den nye fjellhallen skulle være styrt med frekvensomformere. Denne løsningen vil gi en kontrollert og myk start, og Statoil kan optimalisere driften både med tanke på lastehastighet samt drift- og vedlikeholdskostnader.

Frekvensstyrte pumpedrifter fjerner potensielle farlig trykkendringer i rørene. De kan i verste fall medføre havari av rørledningen, med påfølgende livsfarlig gassutslipp. I tillegg vil den myke oppstarten og optimalisert drift føre til betydelig mindre belastninger på både pumpe- og rørsystemet. Dette fører til reduserte vedlikeholdskostnader og lengre levetid.

Teknisk løsning

Siemens har levert frekvensomformerne til de turtallsregulerte motordriftene. Statoil valgte å bruke to 1500kVA SIimovert MV mellomspenningsomformere (6kV) med Geofal treviklingstransformatorer på inngangen. På utgangen har omformeren et sinusfilter som kombinert med en nøyaktig transvektor-regulering gir tilnærmet sinusformet strøm til motoren.

Dette er den første frekvensomformeren i denne effektklassen som bruker HV-IGBT (High Voltage Insulated Gate Bipolar Transistor) kraft halvledere. Teknologien gir en servicevennlig, modulbasert oppbygging av frekvensomformeren som sparer plass og er pålitelig.

Strenge krav til motordriften

Pumpemotorene i fjellhallen er spesielt utviklet av pumpeleverandøren basert på at motoren står neddykket i flytende propan med omgivelsestemperatur på -43°C. De elektriske karakteristikkene er følgelig noe spesielle. Dette må frekvensomformeren kunne takle. Både motor og kabler har betydelig mindre kobbertverrsnitt enn tilsvarende løsninger i normale temperaturomgivelser. Pumpemotorene er heller ikke utviklet spesielt med tanke på omformerdrift. Dette medfører at det er uakseptabelt med spenningsspikre og de harmoniske strømmer og spenninger som de fleste frekvensomformere genererer.

De harmoniske strømmene fra en normal frekvensomformer kan lett føre til lagerstrømmer/havari og uønsket oppvarming av viklingene, og spenningsspikrene kan kortslutte viklingene. På utgangen til Simovert MV har omformeren et IHV (Integrated High Voltage) sinusfilter som kombinert med en nøyaktig transvektor-regulering gir tilnærmet sinusformet strøm til motoren. Med dette filteret unngår man farlige spenning- og strømspikre og den harmoniske forvrengningen er betydelige mindre enn kravene til en standard motor. Med denne løsningen fungerer omformeren perfekt sammen med pumpemotoren som i utgangspunktet ikke er utviklet for frekvensomformedrift. At utgangsspenningen er på hele 6kV, som er det samme som motorspenningen, medfører også at man unngår behovet for en step-up transformator.

Mulig fremtidig løsning

På Mongstad finnes totalt seks gasspumper i de tre fjellhallene. De to frekvensstyrte pumpene har vært i drift et par måneder og erfaringene viser at de fungerer utmerket til formålet. Ettersom de seks pumpene ikke går samtidig, vurderer Statoil en løsning hvor de to nye frekvensomformerne skal styre de fire eksisterende pumpene i tillegg til de to nye. Statoil oppnår da alle fordelene ved frekvensstyrte pumpedrifter med en relativt liten investering.