Nyheter & Events


Vill du prenumerera på Automation Today?

Ladda ner hela pdf:en

Automation Today

Nyheter

Huvudartikel

Teknikbevakning

Energibesparingar med mellanspänning


Fluxys LNG i Zeebrügge, Belgien, är ett viktigt europeiskt nav för transport och lagring av flytande naturgas (LNG, Liquefied natural gas). Genom att utnyttja ny frekvensomriktareteknologi från Rockwell Automation blev Fluxys LNG nyligen en av de första LNG-anläggningarna som använder varvtalsreglering för att styra högtryckspumpar.

Fluxys transporterar gas från Norge till Zeebrügge i en pipeline under vattnet där den går samman med en länk till Storbritannien som gör det möjligt att handla gasen via navet ”Huberator”. Det finns ytterligare två naturgasanläggningar på reservanläggningen i Zeebrügge vars uppgift är att balansera ut eventuella konsumtionstoppar under vintern.

Naturgasen flyttas från lågtryckstankar med högtryck-spumpar
Lagringsterminalen tar emot flytande naturgas från tankfartyg som håller -160°C och har ett arbetstryck på 110-150 mbar. För närvarande tar terminalen emot 60 tankbåtar per år men vid en planerad expansion kommer denna siffra att öka till 110. Naturgasen pumpas från tankbåten till en av de tre lagringstankarna som var och en klarar 87000 m3 – en fjärde tank med en kapacitet på 140000 m3 håller på att byggas. När gasen pumpas skickas returgas till tankbåten för att jämna ut trycket i lagringstankarna och i fartygets tank.
Naturgasen flyttas från lågtryckstankar med högtryckspumpar som ökar trycket till 80 barg. Den förångas sedan i förångare som höjer dess temperatur från -150 till 3°C. Den värme som krävs för denna process kommer initialt från brännare som är nersänkta i varje förångares vattenbad och slutligen från ett kraftvärmeverk som består av en gasturbin på 40 MW med 72 MW värmeåtervinning. Det varmvatten som processen genererar returneras in i förångarens vattenbad igen.

”Fluxys LNG uppnådde en minskning av energikostnaderna på 37 % på sina högtryckspumpar och installationskostnaderna minimerades.”
Som en del av ett antal planerade uppgraderingar – avsedda att förbättra anläggningens effektivitet och reducera underhållskostnaderna – bestämde sig Fluxys LNG för att undersöka möjligheten att använda en mellanspänningsomriktare på en av högtrycks-pumparna. Målsättningen var att uppnå det önskade flödet genom att reglera pumphastigheten istället för den befintliga metoden med ventilstyrning. Användning av en drivning med variabel hastighet på detta sätt ger betydande energibesparingar och, tack vare mindre slitage på pumpen, minskade underhållskostnader. En implementeringsplan upprättades därför för att ersätta den ineffektiva ”tryck/ventilen”-styrningen med en 6 kV, 1,4 MW mellanspänningsomriktare för direkt reglering av pumphastigheten.

En marknadsstudie som utfördes som en del av anbud-sprocessen avslöjade att de flesta omriktare behöver en nertransformering/upptransformering av drivspänningen som kräver en 6 kV transformator både vid in- och utgången. Transformatorerna tar mer plats än omriktaren själv och leder till extra kapital- och driftkostnader för en luftkonditionering på grund av värmeförluster. En leverantör kunde dock erbjuda ett alternativ. Tack vare de senaste teknologiska utvecklingen kräver inte Allen-Bradley PowerFlex 7000 Direct-to-Drive någon in- eller utgångstransformator vilket ger större drifteffektivitet samtidigt som den ger betydande platsbesparingar.

Med tanke på miljöriskerna krävdes det en isoler-ingstransformator för att begränsa störningarna i nätverket. Eftersom det bara krävdes en sådan transformator var de totala kostnaderna för PowerFlex-lösningen jämförbara med vad mindre avancerade ”traditionella” omriktare kostar. Installationen av den första PowerFlex 7000 18-pulslikriktare – konstruerad för att eliminera de 5:e, 7:e och 11:e övertonerna – slutfördes 2004, vilket gjorde Fluxys LNG till ett av de första företagen som implementerade en omriktare med variabel frekvens på en högtryckspump för naturgas.

När LNG-terminalen i Zeebrügge byggdes ut 2005 bestämde man sig för att utöka användningen av mellanspänningsomriktare till de gaskompressorer som skickar returgasen till båtarnas tankar. Samma kompressorer används även för att hantera gasen i lagringstankarna på terminalen. Det befintliga regleringssystemet tillhandahöll flödesreglering på mellan 10000 och 24000 m3/timma så ett byte mot en lösning med en mellanspänningsomriktare var ett logiskt val. Än en gång ledde marknadsanalyser till att mellanspänningsteknologin PowerFlex 7000 Direct-to-Drive blev förstahandsvalet.

Till följd av lyckade resultat beslutade man att utrusta två av de fem pumparna som skulle installeras med en mellanspänningsomriktare och att installera en mellanspänningsomriktare på den kompressor som levererar returgasen till fartygets tankar. Isen på kompressorn syns i mitten av bilden
Funktionen PowerFlex 7000 Direct-to-Drive kombinerar tre innovationer som är konstruerade för att eliminera isoleringstrans-formatorer med hjälp av antingen nya eller befintliga motorer. Den första är en symmetrisk kommuterad tyristor (SGCT – Symmetrical Gate Commutated Thyristor) som ersätter den tyristor som finns i en traditionell omriktares likriktarbrygga. SGCT som har en högre märkeffekt och kan kopplas i serie gör att PowerFlex 7000 kan klassas upp till 6,6 kV utan att öka komplexiteten. PowerFlex 7000’s Active Front End Rectifier använder aktiv switchning och Selective Harmonic Elimination för att reducera den harmoniska distorsionen till mindre än 5 % och för att uppnå överensstämmelse med IEEE 519, EN61000-2-4 och G5/4.

PowerFlex har även teknologin Common Mode Voltage Protection som är konstruerad för att dämpa common mode spänningen som genereras av omriktaren utan att behöva använda en isoleringstransformator. Efter-som det inte genereras någon reflekterad våg i motorn kan PowerFlex 7000 användas till äldre motorer och är därmed idealisk för eftermonteringstillämpningar. Tack vare att den sinusformade spänningen och strömmen på omrik-tarens utgång har hög kvalitet, kan motorn och driv-ningen placeras upp till 15 km från varandra utan att det krävs någon extra motor- eller kabelisolering.

Med hjälp av teknologin i PowerFlex 7000 Direct-to-Drive uppnådde Fluxys LNG en minskning av energiutgifterna på 37 % på sina högtryckspumpar och installationskostnaderna minimerades tack vare att det gick att använda den befintliga motorn och de befintliga kablarna och behovet av en transformator eliminerades.

Författare: Alfons Calders, ”Industriteknik och styrning”