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


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


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


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


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


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


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


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


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


- 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


Slika 3.4.: Testiranje postrojenja za distribuciju proizvedene električne energije

Slika 3.5. Generator za proizvodnju pogonske energije za prateće sustave

12


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


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


- 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


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


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

http://www.howstuffworks.com/

http://www.converteam.com/

http://www.pdf-search-engine.com/

Documents

Seminar Pogon Platformi