laatste nieuws

In de uitgestrekte en zware mariene omgeving staan offshore boorplatforms als door mensen gemaakte "eilanden" die de waardevolle olie- en gasbronnen onder de zeebodem verkennen en exploiteren. Achter elke succesvolle booroperatie staat een onbezongen held die stabiele en betrouwbare stroom levert: de dieselgeneratorset. Als de kernenergiebron van offshore boorplatforms vervult deze de belangrijke missie om elektriciteit te leveren voor alle apparatuur en systemen, en zorgt daarmee voor de veiligheid, efficiëntie en continuïteit van offshore activiteiten. Dit artikel maakt de belangrijkste kennis over dieselgeneratorsets voor offshore boorplatforms toegankelijker en helpt u hun werkingsprincipes, speciale vereisten, toepassingsscenario's en essentiële onderhoudspunten te begrijpen.

1. Wat is een dieselgeneratorset voor offshore boren?

Een dieselgeneratorset voor offshore boren is speciale energieopwekkingsapparatuur die is ontworpen en geproduceerd voor de unieke omgeving van offshore boorplatforms. Deze bestaat voornamelijk uit vier kerncomponenten: dieselmotor, generator, besturingssysteem en hulpapparatuur (koelsysteem, brandstofsysteem, smeersysteem, enz.). In tegenstelling tot dieselgeneratorsets voor landgebruik moeten offshore modellen speciaal worden ontworpen en aangepast om bestand te zijn tegen zware maritieme omstandigheden zoals hoge zoutnevel, hoge luchtvochtigheid, sterke trillingen, beperkte ruimte en frequente extreme weersomstandigheden.

De kernfunctie is het omzetten van de chemische energie van diesel in mechanische energie via de dieselmotor, en vervolgens het omzetten van de mechanische energie in elektrische energie via de generator, zodat stabiele AC- of DC-stroom wordt geleverd aan het volledige boorplatform. Van de enorme boorinstallaties, modderpompen en putcontroleapparatuur tot dagelijkse voorzieningen zoals verlichting, airconditioning en communicatiesystemen op het platform: vrijwel alle elektrische apparatuur is afhankelijk van de stroomvoorziening door dieselgeneratorsets.

2. Werkingsprincipe: hoe wekt het continu stroom op?

Het energieopwekkingsproces van offshore dieselgeneratorsets volgt een eenvoudige en efficiënte energieomzettingsketen: dieselverbranding → uitvoer van mechanische energie → opwekking van elektrische energie. Dit wordt voornamelijk uitgevoerd door de gecoördineerde werking van de dieselmotor en de generator.

Ten eerste voltooit de dieselmotor een viertaktcyclus om mechanische energie op te wekken. De vier slagen omvatten de inlaatslag, compressieslag, arbeidsslag en uitlaatslag. Tijdens de inlaatslag wordt lucht in de cilinder gezogen; tijdens de compressieslag comprimeert de zuiger de lucht om de temperatuur en druk te verhogen; wanneer de compressieslag bijna is voltooid, spuit de brandstofinjector vernevelde diesel in de lucht met hoge temperatuur en hoge druk, waarna deze ontbrandt en snel verbrandt, waarbij gas met hoge temperatuur en hoge druk ontstaat dat de zuiger naar beneden duwt om arbeid te verrichten (arbeidsslag); ten slotte opent de uitlaatklep en duwt de zuiger het uitlaatgas uit de cilinder (uitlaatslag). Deze cyclus wordt voortdurend herhaald om de krukas van de dieselmotor met een stabiele snelheid te laten draaien en mechanische energie uit te voeren[9].

Vervolgens zet de generator mechanische energie om in elektrische energie op basis van het principe van elektromagnetische inductie. De rotor van de synchrone generator is uitgerust met een bekrachtigingswikkeling, die een magnetisch veld opwekt nadat deze op gelijkstroom is aangesloten. Wanneer de dieselmotor de rotor aandrijft om te draaien, draait het magnetische veld ook mee met de rotor. Volgens de wet van Faraday voor elektromagnetische inductie snijdt de statorwikkeling de magnetische krachtlijnen van de rotor, waardoor een geïnduceerde elektromotorische kracht ontstaat. Nadat de geïnduceerde elektromotorische kracht is opgewekt, ontstaat er stroom in het gesloten belastingscircuit, die via de aansluiting van de generator naar verschillende elektrische apparatuur wordt geleid om de stroomvoorziening te realiseren[5].

Daarnaast is het besturingssysteem als het "brein" van de generatorset. Het is uitgerust met een elektronische toerentalregelaar en een automatische spanningsregelaar (AVR) om een stabiele stroomuitvoer te garanderen. De elektronische toerentalregelaar past de brandstoftoevoer in realtime aan volgens de snelheidsverandering om de stabiliteit van de AC-frequentie te behouden; de AVR past de grootte van de bekrachtigingsstroom aan volgens veranderingen in de uitgangsspanning om de uitgangsspanning stabiel te houden, zodat de stroomvoorziening kan voldoen aan de eisen van diverse precisieapparatuur op het platform[5].

3. Speciaal ontwerp: aanpassen aan de zware offshore omgeving

Offshore boorplatforms bevinden zich het hele jaar door in een zware omgeving, met hoge zoutnevel, hoge luchtvochtigheid, sterke wind en golven en beperkte installatieruimte. Daarom moeten offshore dieselgeneratorsets speciale ontwerpen hebben om betrouwbare werking in dergelijke omgevingen te garanderen. Dit is het belangrijkste verschil met landgebaseerde generatorsets.

Ten eerste is corrosiewerend ontwerp essentieel. De maritieme omgeving is rijk aan zoutionen, die zeer corrosief zijn voor metalen onderdelen. Daarom worden de behuizing, leidingen, het motorblok en andere componenten van de generatorset behandeld met speciale corrosiewerende processen, zoals verzinken, het aanbrengen van corrosiewerende verf of het gebruik van corrosiebestendige legeringen, om roest en corrosie te voorkomen en de levensduur van de apparatuur te verlengen.

Ten tweede is trillings- en schokbestendig ontwerpis vereist. Het offshoreplatform zal hevig schudden onder invloed van wind en golven, wat schade kan veroorzaken aan de interne componenten van het generatorset. Daarom is het generatorset uitgerust met een hoogwaardige schokdemper en zijn de belangrijkste componenten (zoals de krukas van de motor en de rotor van de generator) versterkt om de impact van trillingen te weerstaan en een stabiele werking te garanderen, zelfs onder zware schudomstandigheden.

Ten derde, compact ontwerp van de structuurwordt toegepast. De ruimte op het offshoreplatform is zeer kostbaar, dus het dieselgeneratorset moet compact en klein van formaat worden ontworpen, terwijl voldoende vermogensoutput wordt gegarandeerd. Veel fabrikanten integreren de dieselmotor, generator, het besturingssysteem en de hulpapparatuur in één enkele basis om installatieruimte te besparen en transport en installatie te vergemakkelijken.

Daarnaast beschikt het ook over een waterdicht en vochtbestendig ontwerp en een explosieveilig ontwerp. De elektrische componenten van het generatorset zijn allemaal waterdicht en vochtbestendig, waardoor kortsluitingen veroorzaakt door vocht worden voorkomen; aangezien offshoreboringen betrekking hebben op ontvlambare en explosieve olie en gas, is het generatorset ook uitgerust met explosieveilige voorzieningen (zoals explosieveilige behuizingen en vonkenvangers) om brand- en explosieongevallen veroorzaakt door elektrische vonken te voorkomen[10]. Sommige modellen voldoen ook aan internationale emissienormen zoals IMO Tier II en EPA Marine Tier 2 om milieuvervuiling te verminderen[7].

4. Toepassingsscenario's: elk aspect van offshoreboringen van stroom voorzien

Op offshoreboorplatforms zijn dieselgeneratorsets de "levensader" van de stroomvoorziening, die vrijwel alle onderdelen van booractiviteiten en het dagelijks leven ondersteunen, en hun belang spreekt voor zich.

Wat betreft booractiviteiten levert het stroom voor kernapparatuur zoals boorinstallaties, modderpompen en putcontrolesystemen. De boorinstallatie heeft stabiele stroom nodig om de boorkop aan te drijven en in de zeebodem te boren; de modderpomp gebruikt stroom om de boorvloeistof te circuleren, de boorkop te koelen en het boorgruis af te voeren; het putcontrolesysteem (zoals een blowoutpreventer) heeft noodstroom nodig om ervoor te zorgen dat het bij gevaar tijdig kan worden geactiveerd, waardoor blow-outongevallen worden voorkomen en de boorveiligheid wordt gewaarborgd.

Wat betreft platformexploitatie en onderhoud, het levert stroom voor hulpapparatuur zoals kranen, lieren en pijpleidingpompen. Kranen worden gebruikt om apparatuur en materialen te hijsen; lieren worden gebruikt om boorpijpen en kabels te trekken; pijpleidingpompen worden gebruikt om olie, gas en andere media te transporteren. Deze apparatuur is essentieel voor de normale werking van het platform en de stroomvoorziening ervan mag niet worden onderbroken.

Wat betreft het dagelijks leven op het platform, levert het stroom voor verlichting, airconditioning, watervoorziening en afvoer, communicatie- en cateringvoorzieningen. Het personeel op het platform heeft een comfortabele leefomgeving nodig en de normale werking van deze voorzieningen houdt rechtstreeks verband met de werkefficiëntie en de fysieke en mentale gezondheid van het personeel. Tegelijkertijd is het communicatiesysteem (zoals radar en radio) ook afhankelijk van een stabiele stroomvoorziening om het contact tussen het platform, de wal en andere schepen te waarborgen.

Daarnaast spelen dieselgeneratorsets ook de rol van noodreservevermogen. Als het hoofdenergiesysteem van het platform uitvalt (zoals bij een stroomstoring van het elektriciteitsnet of een storing van apparatuur), kan de dieselgeneratorset snel worden gestart om noodstroom te leveren, zodat belangrijke apparatuur (zoals putbeheersystemen en reddingsapparatuur) blijft functioneren en productieverliezen en veiligheidsongevallen door stroomonderbrekingen worden voorkomen[8]. Zo leverde HIMOINSA een aantal dieselgeneratorsets voor offshoreplatforms in de Golf van Mexico, die tijdens de bouw van platforms stabiele stroom leverden voor injectiepompen en andere apparatuur.

5. Onderhoudsvereisten: zorgen voor langdurige stabiele werking

De offshoreomgeving is zwaar en het onderhoud van dieselgeneratorsets is belangrijker en omslachtiger dan dat van landgebaseerde systemen. Regelmatig en wetenschappelijk onderhoud kan niet alleen de levensduur van de apparatuur verlengen, maar ook plotselinge storingen voorkomen en zo de continuïteit van offshoreactiviteiten waarborgen. De belangrijkste onderhoudspunten zijn als volgt:

Ten eerste, dagelijkse inspectie. Controleer voordat de generatorset elke dag wordt gestart het oliepeil, het koelvloeistofniveau en de brandstofhoeveelheid om er zeker van te zijn dat deze binnen het normale bereik liggen; controleer de accuspanning en bedrading om te verzekeren dat deze stevig vastzitten en niet los zijn; controleer het luchtfilter op verstopping en de verbindingsdelen op lekkages. Controleer tijdens bedrijf regelmatig de instrumentparameters, zoals oliedruk (moet binnen 2-5 bar blijven), koelvloeistoftemperatuur (niet hoger dan 90℃), uitgangsspanning (schommeling niet groter dan ±5%) en frequentie (stabiel op 50/60Hz ±0,5Hz), en let op afwijkingen in het motorgeluid en de uitlaatkleur[6].

Ten tweede, regelmatig onderhoud. Voer volgens de aanbevelingen van de fabrikant regelmatig onderhoud uit op basis van de bedrijfsuren: vervang de motorolie en het oliefilter elke 250 uur; reinig of vervang het luchtfilter elke 500 uur; controleer en stel de klepspeling elke 1000 uur af; reinig het brandstofsysteem en koelsysteem elke 2000 uur. Generatorsets die lange tijd niet zijn gebruikt, moeten regelmatig worden gestart voor onbelast bedrijf om veroudering van onderdelen te voorkomen.

Ten derde, speciaal onderhoud voor de offshoreomgeving. Versterk de corrosiewerende inspectie, controleer regelmatig de corrosiewerende laag van de apparatuur en werk de verf tijdig bij als er schade is; reinig regelmatig de zoutneerslag op het oppervlak van de apparatuur om corrosie te voorkomen; controleer regelmatig de schokdemper om het dempende effect te waarborgen; leg een voorraad aan van belangrijke reserveonderdelen, waaronder filters, riemen, sensoren enz., zodat deze bij storingen tijdig kunnen worden vervangen, wat vooral belangrijk is voor offshoreplatforms die ver van de kust liggen[6].

Ten vierde, storingsafhandeling. Als de generatorset uitvalt (zoals bij startproblemen, onvoldoende vermogen of lage oliedruk), moet deze tijdig worden uitgeschakeld voor inspectie. Startproblemen kunnen bijvoorbeeld worden veroorzaakt door onvoldoende accuvermogen of problemen met het brandstofsysteem; onvoldoende vermogen kan het gevolg zijn van verstopte luchtfilters of slechte brandstofkwaliteit. Na het oplossen van de storing kan de apparatuur opnieuw worden gestart om verdere schade te voorkomen. Bij een plotselinge uitschakeling moet eerst de belasting worden afgeschakeld en moet de oorzaak van de activering van de beveiliging worden gecontroleerd.

6. Ontwikkelingstrend: efficiënter, milieuvriendelijker en intelligenter

Met de voortdurende ontwikkeling van offshore olie- en gasexploratietechnologie en de toenemende eisen op het gebied van milieubescherming en energiebesparing ontwikkelen dieselgeneratorsets voor offshoreboringen zich ook in de richting van hoge efficiëntie, milieuvriendelijkheid en intelligentie.

Wat betreft energiebesparing en efficiëntieverbetering, optimaliseren fabrikanten voortdurend de structuur van dieselmotoren en passen zij technologieën toe zoals commonrail-brandstofinspuiting en turbolading met intercooling om het brandstofgebruik te verbeteren en het brandstofverbruik te verminderen. Tegelijkertijd wordt de vermogensdichtheid van de generatorset verhoogd, zodat deze meer vermogen kan leveren in een kleinere ruimte.

Wat betreft milieubescherming, nemen steeds meer offshore-dieselgeneratorsets, door de strengere wereldwijde emissienormen, schone energietechnologieën over, zoals het gebruik van zwavelarme diesel, het installeren van roetfilters (DPF) en selectieve katalytische reductiesystemen (SCR), om de uitstoot van stikstofoxiden, zwaveloxiden en fijnstof te verminderen en te voldoen aan de eisen voor milieubescherming op zee.

Wat betreft intelligentie, wordt het besturingssysteem van de generatorset steeds intelligenter. Het kan via Internet of Things-technologie (IoT) bewaking op afstand, storingsdiagnose en automatische aanpassing realiseren. Het monitoringcentrum aan land kan de bedrijfsstatus van de generatorset op het platform in realtime volgen, potentiële storingen vooraf ontdekken en onderhoud op afstand uitvoeren, waardoor de werklast van onderhoudspersoneel ter plaatse sterk wordt verminderd en de betrouwbaarheid van de apparatuur wordt verbeterd.