Optimal parallellkjøring av eksportkompressorer

Abstract

Verdens forbruk av naturgass er stadig økende, og som følge av dette har eksport av gass fra Norge blitt en viktig del av petroleumsindustrien. Statoils anlegg på Kollsnes er sentral i Norges eksport av naturgass og ved anlegget er det installert 6 eksportkompressorer for å tilfredsstille kravet til kapasitet.Høye krav til energieffektivisering og lav nedetid gjør at det stilles strenge krav til driften av kompressorene. Det er i oppgaven sett på elementer som er viktig for å opprettholde optimal drift av kompressorene og overvåkingsrutiner som sikrer at havari ikke inntreffer. Også effekten av degradering er sett på, da dette vil påvirke ytelsene til maskinene.Kompressorene ved anlegget er installert i parallell og lastfordelingen er pekt ut som den viktigste driftsstyringen for å oppnå optimal drift av kompressor stasjonen. Prinsippet om lik avstand til kontroll linjen er den mest anbefalte i litteraturen, og er også det prinsippet som benyttes ved Kollsnes.En modell i HYSYS er laget for å simulere forskjellige situasjoner hvor kompressorene er degradert. Det er av interesse å undersøke hvordan degradering påvirker driftsmønsteret til kompressorene. I den forbindelse er det også laget degraderte kompressorkurver ved hjelp av tilgjengelig modell som benyttes i simuleringene.HYSYS modellen er verifisert mot tilgjengelig data, og viser god nøyaktig sammenlignet med disse. Det konkluderes derfor med at riktig tilstandsligning er benyttet i modellen.Simuleringer som undersøker optimal lastfordeling når kompressorene er degradert viser at når kompressorene degraderes likt vil optimal lastfordeling ikke endres. Når en kompressor opplever mer degradering enn den andre vil optimal fordeling være at kompressor med best ytelse tar en større andel av lasten. Det vil likevel ikke være store besparelsers i energiforbruket ved å optimalisere lastfordelingen. Men ved optimal lastfordeling vil anlegget ha en høyere fleksibilitet.Det er undersøkt hvordan maksimal kapasitet endres som følge av degradering i kompressorene. I enkelte perioder vil maksimal kapasitet være avgjørende for å kunne levere tilstrekkelige mengde gass.Maksimal kapasitet reduseres kraftig når kompressorene degraderes; som følge av lavere virkningsgrad og begrenset effekt fra motorene. Hvis kompressorene degraderes likt vil lik last andel fortsatt sikre maksimal kapasitet, selv om denne vil være lavere enn ved referanse ytelser. Men hvis bare en kompressor degraderes vil det være mulig å halvere tapet i kapasitet ved å optimalisere lastfordelingen. Dette oppnås når lastfordelingen er slik at begge kompressorene drives med maksimal effekt selv om virkningsgraden og volumstrømmen er forskjellig