Zustandsüberwachung von LNG-Anlagen

Brüel & Kjær Vibro ist sich der Herausforderungen in der LNG-Industrie sehr bewusst. Seit mehr als 15 Jahren bieten wir erfolgreich Lösungen zur Maschinenschutz-, Zustands- und Leistungsüberwachung.

Der entscheidende Qualitätsvorsprung

  • Vollautomatischer Zustandsüberwachung. So stellen wir sicher, dass die Daten für alle Betriebszustände erfasst und analysiert werden.
  • Schadensfrüherkennung. Wir nutzen Zustandsüberwachungsmethoden mit dem Ziel potenzielle Fehlerursachen in einem frühen Stadium zu erkennen, so dass durch rechtzeitige Reaktion ungeplante Maschinenstillstände vermieden werden können. Werkzeuge zur nachträglichen aufwendigen Schadensanalyse sind auch verfügbar, jedoch sollte der Schaden erst gar nicht eintreten.
  • Hochauflösendes „Eventmonitoring“. Die Datenerfassung rund um ein benutzerdefiniertes Ereignis erfolgt für bis zu 15 Min. mit extrem hoher Auflösung.
  • Ferndiagnose. Unser Ferndiagnostikteam unterstützt Sie bei jeglichen Fragen zu Diagnose und der Analyse Ihrer Maschinen.

Anwendungslösung

Wie in allen anderen Industriebereichen auch, sind wir von Brüel & Kjaer Vibro bestrebt der LNG-Industrie die optimale Lösung zur detaillierten Informationsbereitstellung zu bieten, um ungeplante Maschinenstillstände zu vermeiden; egal, wo die Maschinen stehen oder über welches technische Wissen der Kunde verfügt. Wir helfen unseren Kunden bei der Minimierung des Maschinenausfallzeiten, in dem wir Maschinenfehler frühzeitig erkennen, anstatt Schäden nachträglich zu analysieren. Dies basiert auf einer anwendungsorientierten Überwachungsphilosophie, die über die Jahre entwickelt und verfeinert wurde, um optimale Resultate ab der Inbetriebnahme zu ermöglichen.

Branchenspezifische Wartungsanforderungen

Maschinen in einer LNG-Anlage, besonders diejenigen, die während des Verflüssigungsprozesses eingesetzt werden, sind extremen Betriebsbedingungen ausgesetzt. Die Wärmeausdehnung eines Kältemittelverdichters, einer Pumpe oder hydraulischen Turbine zwischen dem Hochfahren und der Vollproduktion bei Tiefsttemperaturen ist immens und Lager und sonstige Maschinenkomponenten unterliegen dabei extremen Belastungen. Selbst kleine Veränderungen in der Zusammensetzung des verarbeiteten natürlichen Gases können wesentliche Auswirkungen auf die Gesamtbelastung der Maschinen haben. Darüber hinaus werden viele Maschinen mit verschiedenen Geschwindigkeiten und Lasten betrieben und machen es somit schwer, die mittlere Lebensdauer von Maschinenkomponenten richtig einzuschätzen. Maschinenzüge werden immer größer, die einzelnen Maschinen werden weniger robust ausgelegt, kritische Maschinenkomponenten sind auf der gleichen Welle untergebracht. Diese Entwicklung wurde schon vor Jahren eingeleitet, um Produktionskosten zu sparen. Nachteil ist das erhöhte Risiko, das mit dem Ausfall einer kritischen Komponente einher geht. Diese Tendenz wird noch verschärft durch den Mangel an Wartungspersonal und Experten vor Ort.

Trotz des erhöhten Risikos, dass ein Großteil der Produktion stillsteht, weil ein Hauptaggregat ausfällt, sind Stillstandszeiten weniger als je zuvor hinnehmbar. Im Fall einer Maschinenentriegelung im Verflüssigungsabschnitt einer LNG-Anlage haben Sie beispielsweise nur wenige Stunden, um die Ursache zu ermitteln und die Maschinen wieder in Betrieb zu nehmen, bevor Sie Kühlkapazität verlieren. Falls Sie dies nicht rechtzeitig schaffen, führt dies zu einem längerfristigen Produktionsausfall der gesamten Anlage.

Aufgrund der Betriebs- und Wartungsanforderungen der Maschinen und des erhöhten Risikos, das mit den Kostensenkungsmaßnahmen in der Branche einher geht, spielt die Zustandsüberwachung eine entscheidende Rolle, wenn es darum geht, die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens sicherzustellen.

Spezielle Überwachungsstrategie für LNG-Anlagen

Maschinen in einer LNG-Anlage, speziell Maschinen, die am Verflüssigungsprozess  beteiligt sind, sind extremen Einsatzbedingungen ausgesetzt. Die thermische Ausdehnung eines Kühlmittelkompressors, einer Pumpe oder einer hydraulischen Turbine zwischen Hochlauf und Normalbetrieb bei Tiefsttemperaturen ist immens. Dadurch werden die Lager sowie andere Bestandteile der Maschine extremen Lastwechseln bei Hoch- und Auslauf unterworfen. Darüber hinaus können auch kleinere Veränderungen in der Zusammensetzung des verarbeiteten Gases erhebliche Auswirkungen auf die Gesamtbelastung der Maschinen haben. Dazu kommt, dass viele Maschinen bei variablen Geschwindigkeiten und Lasten betrieben werden, wodurch Ausfälle von Maschinenkomponenten nicht mehr vorhergesagt werden können.

Die typische LNG-Anlage umfasst mehrere Stränge und Prozesse, wie unten dargestellt. Derzeit überwachen wir viele der Maschinen in jedem dieser Prozesse in vielen verschiedenen LNG-Anlagen auf der ganzen Welt. Die Verflüssigung gehört zu den grundlegenden Prozessen einer LNG-Anlage.

Radial- und Axialverdichter (Propan, Kühlmittelgemisch, End-Flash)

Von allen Maschinenarten, die in der Öl- und Gas Industrie eingesetzt werden, ist der Radialverdichter mit am häufigsten vertreten. Es gibt zahlreiche Verdichtungsprozesse in der Öl- und Gasindustrie und ebenso zahlreiche Maschinenkonfigurationen, um den Prozessanforderungen gerecht zu werden. Die Überwachungslösungen werden für jede einzelne Prozessanwendung spezifiziert.

Eine ebenso wichtige Rolle spielt der Verdichter in der LNG-Industrie. Sowohl Axial- als auch Radialverdichter, z.T. mit vielen Nebenströmen, kommen bei der Verdichtung der Niedertemperaturkältemittelgase im Verflüssigungsverfahren zum Einsatz. Das anhand der nachfolgenden Bilder dargestellte Beispiel zur Überwachungsstrategie beschreibt eine typische Propan-, Kühlmittelgemisch- und End-Flash-Gasverdichtungsanwendung.

Gasturbinen (Einstrang)

Die Gasturbine wird in der Öl- und Gasindustrie primär als Antriebsmaschine verwendet. Obwohl eine Gasturbine im Vergleich zu anderen Maschinen nicht viel Instandhaltungsaufwand verursacht, ist eine effektive Überwachung für eine optimale Verfügbarkeit und hohe Zuverlässigkeit entscheidend. Da die Ausgangslistung und der spezifische Brennstoffverbrauch einen großen Einfluss auf die Betriebskosten der Turbine über ihre Gesamtlebensdauer haben, ist eine Leistungsüberwachung ebenso von großer Bedeutung.

Das nachstehende Beispiel einer Überwachungsstrategie zeigt eine Einstrang-Industrieanwendung.

Entspannungsturbine

Die drehzahlvariable, hydraulische Entspannungsturbine dient der Entspannung von Flüssiggas oder eines unter Hochdruck stehenden, schweren Kühlmittelgemisches. Dieser Prozess verringert die Temperatur weiter und dient gleichzeitig der Stromerzeugung. Der Generator und die Lager sind bei einer Temperatur von ca. -160° C kryogen in Flüssiggas getaucht. Die thermischen Belastungen auf die Lager und andere Komponenten sind hoch, weshalb die Instandhaltung von größter Bedeutung ist. Die Monitoringstrategie ist in den folgenden Bildern beschrieben.

Kryopumpe

Bei der Kryopumpe sind, wie bei der Entspannungsturbine, der Motor und die Lager in ca. -162° C verflüssigtes Gas getaucht. Die thermischen Belastungen auf die Lager und andere Komponenten sind hoch, weshalb die Instandhaltung von größter Bedeutung ist. Die Monitoringstrategie ist in den folgenden Bildern beschrieben.

Motor, Generator

Der Elektromotor und der Generator werden vielfach und in vielen industriellen Prozessen eingesetzt. Es gibt sie in allen Größen, weshalb die spezifische Überwachungsstrategie von der Anwendung abhängt. Das folgende Beispiel einer Überwachungsstrategie beschreibt einen großen Motor für einen End-Flash-Kompressor.

Getriebe

Das Getriebe ist keine eigenständige Maschine, sondern eine Maschinenkomponente zur Übertragung der Rotationsenergie von der Antriebsmaschine auf die Arbeitsmaschine. Das Getriebe wird in vielen industriellen Prozessen verwendet, die Monitoringstrategie hängt von der jeweiligen Anwendung ab.

Kolbenverdichter

Obwohl er zu den schwierigsten und wartungsintensivsten Maschinen gehört, wird der Kolbenverdichter häufig viel weniger instrumentiert und überwacht als z.B. ein Radialverdichter. Jedoch lässt sich mithilfe moderner Monitoring-Strategien ein effektives und wirtschaftlich rentables Überwachungs- und Diagnosesystem auch für Kolbenverdichter einsetzen.

Spezielles Überwachungssystem für LNG-Anlagen

Unsere Produkte zur Maschinenüberwachung können unkompliziert mit kundenseitig vorhandenen Prozess- und Steuerungssystemen (DCS), Instandhaltungsmanagementssystemen, der Notabschaltung, Bedienerarbeitsplätzen sowie anderen, bereits vorhandenen Monitoring-Systemen verbunden werden. Hierbei ist vielfach ein Fernzugriff über lange Strecken per sicherer Datenleitung gefordert. Das nachfolgende Bild zeigt beispielhaft Maschinen in einer LNG Verflüssigungsanlage.

Produkte für unsere Zustandsüberwachungslösungen