Retrofit di sistemi di refrigerazione per il trattamento del gas naturale offshore

Panoramica

GEA è stata interpellata per progettare una soluzione di refrigerazione per il retrofit di una piattaforma di produzione e trivellazione di gas naturale offshore nel Mare del Nord. Il cliente richiedeva la tempestiva installazione di un gruppo refrigerante sostitutivo, azionato da un compressore centrifugo. I requisiti tecnici hanno messo alla prova la creatività di GEA. Modificando la tecnologia esistente, GEA ha fornito una soluzione che presenta notevoli vantaggi in termini di prestazioni, risparmio di costi e manutenzione.

Il cliente

Il cliente in questione è una grande società energetica globale indipendente operante negli Stati Uniti, in Europa e Africa, la cui attività è incentrata sulle risorse non convenzionali.

Sistemi di refrigerazione — un requisito fondamentale nell’industria

Gli impianti per il trattamento del gas naturale, le raffinerie, gli impianti petrolchimici e i complessi chimici integrati si basano su sistemi di refrigerazione su larga scala per il funzionamento regolare e sicuro delle loro attività quotidiane.

Soddisfare nuovi standard

Un nuovo quadro normativo europeo più severo sull’uso dei gas serra fluorurati (F-gas), come gli idrofluorocarburi (HFC), ha indotto numerose aziende industriali a riconsiderare l’attuale schiera di sistemi di refrigerazione obsolescenti. Inoltre ha dato l’opportunità di revisionare e aggiornare le tecnologie di refrigerazione che non garantiscono più la massima efficienza.

Scegliere il giusto refrigerante

Questo progetto richiedeva un sistema di refrigerazione basato sull’uso di un refrigerante non infiammabile, conforme alle normative, con un potenziale di riscaldamento globale (GWP) inferiore a 2500. Poiché il refrigerante ha un effetto diretto sulla frequenza dei controlli periodici obbligatori, la scelta del tipo giusto è fondamentale per gli impianti offshore, dove ci sono maggiori vincoli per gli interventi di manutenzione e riparazione. Gli ingegneri di GEA hanno scelto un refrigerante puro senza cloro con un potenziale di riduzione dell’ozono (ODP) pari a zero.

Fattori per l’installazione offshore

Il contesto di realizzazione offshore del progetto ha richiesto a GEA di tener conto delle restrizioni di spazio poiché il modulo esistente aveva un ingombro molto ridotto, per cui, per effettuare le operazioni di sollevamento e installazione, GEA ha dovuto eseguire il progetto sulla base di questo vincolo, considerando anche il peso e altri fattori come la logistica di trasporto, il controllo delle vibrazioni e l’ambiente. La progettazione meccanica della soluzione proposta è stata supportata e illustrata al cliente con l’uso di un software di modellazione in 3D.


Il progetto prevede l’uso di una doppia guarnizione meccanica nel compressore per ridurre le perdite nell’atmosfera, e di valvole di isolamento a doppio blocco e spurgo nelle linee pressurizzate da sottoporre a eventuali riparazioni.

Poiché l’impiego offshore può comportare numerose difficoltà per quanto riguarda la fornitura di ricambi e componenti, soprattutto durante la stagione invernale quando elicotteri e navi hanno maggiori difficoltà, l’operatore aveva richiesto uno studio preciso e approfondito di affidabilità, disponibilità e possibilità di manutenzione (RAM) insieme ad un’analisi dei modi, degli effetti e della criticità dei guasti (FMECA) dell’impianto come base per la scelta dei ricambi adeguati, sia per due anni di funzionamento che per i componenti primari. Al termine di questo studio è stata fornita una lista completa di ricambi idonei all’applicazione specifica, indicando inoltre la necessità di una più ampia gamma di ricambi. Il risultato di questo studio mostra che la disponibilità del gruppo di refrigerazione supera il 99%.

Lo string test

Configurazione dello string test
Configurazione dello string test

Come controllo finale, l’operatore ha richiesto uno string test che è stato eseguito in officina prima della spedizione. Il compressore, il motore e il circuito dell’olio lubrificante specifici per il progetto sono stati sottoposti ad una prova completa. L’impianto è stato dotato del banco di prova adatto alla potenza del motore del compressore e alla fornitura delle utenze necessarie per il test (acqua di raffreddamento, elettricità, azoto, aria).

La prova dell’unità prevedeva quattro ore di funzionamento continuo a velocità nominale, al fine di assicurare l’integrità meccanica dell’unità e la funzionalità del sistema. Durante la prova sono stati monitorati i livelli di vibrazione e rumorosità.

La soluzione innovativa

Compressore a vite lubrificato GEA in un sistema di refrigerazione su piattaforma offshore
Compressore a vite lubrificato GEA (in bianco) in un sistema di refrigerazione su piattaforma offshore

Il nuovo sistema di refrigerazione è stato progettato in base alle precise specifiche del cliente, come controllo di dew point e disidratazione. GEA ha sostituito il compressore centrifugo esistente con un compressore a vite GEA ad iniezione di olio e un evaporatore allagato — un’applicazione relativamente nuova per la tecnologia allagata. Per quanto riguarda un compressore centrifugo a ciclo equivalente, la scelta di un compressore rotativo a vite prodotto da GEA ha ridotto i costi di installazione per il cliente. Inoltre ha ridimensionato l’ingombro fisico garantendo una più facile manutenzione, grazie alla durata della guarnizione meccanica. Il normale intervallo di manutenzione di una vite ad iniezione di olio è di tre anni. Ciò ha prolungato il periodo di manutenzione obbligatoria assicurando un’elevata disponibilità dell’impianto

Modello 3D dell’unità di refrigerazione GEA retrofittata
Modello 3D dell’unità di refrigerazione GEA retrofittata

Grazie alla lungimiranza del team dedicato ai sistemi di processo di GEA — che ha aumentato la gamma di possibilità tecniche per trovare una soluzione altamente affidabile e a bassa manutenzione per il cliente — il risultato è stato un successo.

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