Transformatoru izvēle LNG rūpnīcām: izmēri kompresoru dzinējiem, piekrastes korozijai un bīstamām vietām

 

Pagājušajā decembrī EPC uzņēmums Ziemeļu un Vidusjūras reģionā mums nosūtīja specifikāciju sešiem 13,8 kV transformatoriem, kas baro dzesēšanas šķidruma kompresoru piedziņas šķidrināšanas līnijā. kVA vērtība bija norādīta, impedance arī bija norādīta, bet krāsošanas sistēma tika aprakstīta ar trim vārdiem: jūras klases. Šis apzīmējums gandrīz neko nepasaka transformatoru ražotnei. Pirms mēs sagatavoju cenas piedāvājumu, mēs uzdevām divus jautājumus — kur katrs transformators atrodas attiecībā pret tehnoloģisko zonu un kāds ir harmonisko svārstību spektrs pie piedziņas ieejas? Atbildes izmainīja četru no sešiem transformatoriem konstrukciju.

Atransformators LNG rūpnīcām nav parasts kVA lielums ar citu uzrakstu. Tas atrodas tur, kur pārklājas trīs prasību kopas: nepārtraukta smaga slodze no lieliem mainīgās frekvences piedziņas blokiem, jūras vide, kas ēd krāsu kā ēdienu, un drošības režīms, kas izstrādāts ap uguns un gāzu riskiem, nevis ap elektrisko ērtību. Šis pārklājums kļūst aizvien blīvāks. ASV LNG eksports pirmajā 2026. gada pusgadā vidēji sasniedza 17,4 miljardus kubikpēdu dienā, kas ir par 23 % vairāk nekā tajā pašā periodā 2025. gadā , kur Plaquemines darbojas pilnā jaudā, Corpus Christi trešajā posmā eksportē sešu no septiņām vilcieniem un Golden Pass sāks eksportēt no 2026. gada aprīļa, kā norādīts EIA LNG eksporta analīzē . Ziemeļamerikas eksporta jauda līdz 2029. gadam, pēc prognozēm, gandrīz dubultosies, un gandrīz katrs no šiem vilcieniem atrodas pie krasta līnijas.

Kāpēc transformators LNG rūpnīcās strādā smagāk nekā tā nominālā jauda liecina

 

Sāciet ar slodzi. Šķidrināšanas vilciens ir nepārtraukts process, nevis darba maiņu pamatā balstīta rūpnīca. Aukstumtehniskie kompresori ilgstoši darbojas augstā slodzē, un parastā nedēļas slodzes koeficients ir 80–95% diapazonā. Nav klusas svētdienas nakts, lai tinumu atdzistu, tāpēc no komerciālo ēku prakses pārņemtie dizaini ir nepietiekami lieli šai slodzei.

Tad pievienojiet vides apstākļus. Dabasgāzes (LNG) iekārtas vietne pie GULF coast, Ziemeļāfrikā vai Dienvidaustrumāzijā apvieno 45 °C projektēto apkārtējo temperatūru, sāls piesārņotu gaisu un dažos reģionos — ciklonu ietekmi. Ārējā ierīce pakļauta visiem trim apstākļiem; iekšējā ierīce — mitrumam un kondensācijai. Mehāniskā specifikācija — krāsošanas sistēma, blīves, elpošanas vārsti, sildīšanas elementi — ir tikpat svarīga kā elektriskā specifikācija.

Trešais faktors pārsteidz pircējus, kas ierodas no parastām rūpnieciskām iekārtām: šīs slodzes ir bagātas ar harmonikām, un tas ir jaudas izmērošanas jautājums, nevis tikai jautājums par elektroenerģijas kvalitāti.

Slodze, kas nosaka ierīces izmēru: kompresoru piedziņas un harmonikas

 

Propana un jauktu aukstumtīrītāju kompresori modernā vilcienā parasti ir 4 MW līdz 30 MW lieli agregāti, kas darbojas ar 6,6 kV vai 13,8 kV elektrodzinējiem, un tos gandrīz vienmēr baro no mainīgās frekvences vadības ierīcēm. Sešu impulsu vadības ierīce patērē strāvu, kurā ir bagātīgi piektās un septītās harmonikas. Pārejot uz 18 vai 24 impulsu shēmu vai aktīvo priekšgalu, izkropļojums samazinās ievērojami, tomēr pilnībā netiek novērsts.

Harmonisko strāvu komponenti nevienkārši pārklājas ar pamatfrekvences strāvu. Tās rada papildu vērpļu un izkliedētās zudumu siltumu gan tinumos, gan konstrukcijas daļās, un šie zudumi koncentrē siltumu tinumu karstākajā punktā — tieši tajā vietā, kas nosaka izolācijas kalpošanas laiku. Harmonisko strāvu derēšana ir korekcija, un IEEE C57.110 ir atsauce, ko lielākā daļa Ziemeļamerikas specifikāciju sagatavotāju izmanto: tajā izklāstītas metodes, kā noteikt, cik lielu slodzi faktiski var pārvadāt šķidruma iemērktā vai sausā tipa transformatora vienība, ja daļa no tās slodzes nav sinusoidāla. Izkropļojuma robežvērtības savienojuma punktā tiek regulētas atsevišķi saskaņā ar IEEE 519 standartu. Par transformators LNG rūpnīcām , šis spektrs ir jānodrošina piedziņas piegādātājam, nevis no veidnes.

Šeit ir tā daļa, kas maina projektējumu. Tieši pieslēgtam elektromotoram sākuma kVA parasti nosaka transformatoru. VFD barotai kompresora piedziņai sākuma strāva tiek regulēta ar piedziņu un vairs nav nosakotais notikums. Bieži vien vienību izmēru nosaka nepārtraukta slodze kopā ar harmonisko siltuma veidošanos — un reizēm piedziņas izturība pret sprieguma kritumu, kas atkarīga no impedances, nevis no kVA. Mēs esam redzējuši, ka piedziņa izslēdzas uzstādīšanas laikā, jo impedances vērtība bija izvēlēta tikai īssavienojuma koordinācijai.

Temperatūras paaugstināšanās tad nosaka robežu. IEEE C57.12.00 norāda divas parastas kolonnas šķidruma iemērta tipa transformatoriem: 55 °C vidējā tinumu temperatūras paaugstināšanās ar 65 °C karstākās vietas temperatūru vai 65 °C vidējā paaugstināšanās ar 80 °C karstākās vietas temperatūru. LNG specifikācijas parasti atbilst otrajai kolonnai, jo tā nodrošina papildu slodzes rezervi karstā ārējā vides temperatūrā, nepalielinot radiatora laukumu. Tomēr tā izmanto izolācijas rezervi, tāpēc tai jāseko slodzes izpēte, nevis pieņēmums.

Viens ieradums no mūsu piedāvājumu departamenta: kad kompresora vadības datu lapa ierodas bez harmonisko svārstību spektra, mēs to pieprasām. Pēdējā projektā starpība starp iepirkuma veidlapā norādīto vispārīgo sešu impulsu spektru un faktisko vadības iekārtas izvietojumu samazināja ieteicamo jaudas klasi par divām standarta pakāpēm. Ja būtu minēts pretēji, tā pati starpība būtu izraisījusi atteici, nevis ietaupījumu.

 

Šķidruma iemērts transformators vai litās sveces transformators? Atrašanās vieta to nosaka

 

Šis ir pirmais lēmums jebkurā LNG projektā, un tas patiesībā nav elektrisks lēmums. Zonas klasifikācijas zīmējums un ugunsdrošības stratēģija nosaka, ko var uzstādīt kur; tikai pēc tam ir svarīga tehnoloģiju salīdzināšana.

Lēmuma punkts	Eļļas pildīts transformators	Liešanas sveķu transformators
Parasta uzstādīšana	Ārpusē, procesa līnijas blakus teritorijā, uz pamatnes ar eļļas noturēšanas sistēmu	Iekštelpu elektro telpa vai vadības sistēmai blakus esoša telpa
Uguns uzvedība	Minerāleļļa ir uzliesmojoša; nepieciešamas atdalīšanas attālumi, ugunsbarjeras un noturēšanas sistēmas	Epoksīda lējuma apvijumi, pašnodzēsējas, zems uguns risks
Tipiskais jaudas diapazons	5 MVA līdz 60 MVA un vairāk	0.5 MVA līdz 15 MVA
Svars un pamatnes izmērs	Smagāks; pamatne un celtniecības celtnis pieejams agrīnā posmā	Viegāks; vieglāk ievietot modulāros elektroobjektos
Dzesēšana	ONAN vai ONAF ar radiatoru blokiem	AN vai AF ar ventilatoriem un telpas ventilāciju
Ārējā korozija	Augsta ietekme; nepieciešama ISO 12944 C5-M krāsu sistēma	Zema ietekme, aizsargāta ar ēkas apvalku
Uzturēšanas režīms	Eļļas pārbaude, elpošanas vārsta un blīvējuma pārbaude, radiatora tīrīšana	Tīrīšana, momenta pārbaudes un infrasarkano staru skenēšana
Labākais piemērojums vietā	Galvenā vidsprieguma sadale un lieli kompresoru barošanas līniju ārējās instalācijas	Zemsprieguma/vidsprieguma sadale, UPS sistēmas un harmonikām bagātās palīgslodzes iekštelpās

 

Piezīme: tabula nenorāda uzvarētāju. Vairumā mūsu piedāvāto piekrastes LNG projektu vienā procesa līnijā tiek izmantotas abas tehnoloģijas: eļļas pildīts transformators iekšējā teritorijā, kas pārvadā galveno dzesēšanas šķidrumu vai komunālo slodzi, un liešanas sveķu transformators iekštelpās elektriskajā telpā, kas baro slēdžu paneļus, UPS sistēmas un harmonikām bagātās palīgslodzes, kur eļļas noplūde būtu nepieņemama.

Piedāvājuma sagatavošana eļļas pildīts transformators piekrastes objektam ir saistīta ar četriem jautājumiem: eļļas saglabāšana (noslēgts tvertnis ar slāpekļa segumu pret izplešanās tvertni ar elpošanas vārstu), krāsošanas sistēma, slodzes laikā veicamā sprieguma regulēšana, ja komunālās elektrotīkla spriegums svārstās, un aizsardzības piederumi, piemēram, spiediena izlīdzināšanas vārsts, Buchholza relejs un tinumu temperatūras indikācija.

Lai liešanas sveķu transformators , līdzvērtīgais saraksts ir izolācijas klase pret projektēto apkājējo vidi, AN pret AF reitings, korpusa IP reitings un harmonisko komponentu dējuma samazinājums, izmantojot K-faktora projektēšanu vai dokumentētu aprēķinu. Telpās telpu ventilācija kļūst par transformatora specifikācijas daļu, jo ar ventilatoru dzesēts vienības zudumi tiek izvadīti telpā, kuras izmēri nav paredzēti šim mērķim.

Bīstamās zonas, uguns atdalīšana un noteikumi, kas nosaka izvietojumu

 

LNG rūpnīcas nav refinerijas ar citu produkta marķējumu. NFPA 59A nosaka atrašanās vietas, projektēšanas, būvniecības un ugunsdrošības prasības iekārtām, kas ražo, uzglabā un apstrādā LNG, un ASV tā ir iekļauta ar atsauci federālajos LNG iekārtu noteikumos saskaņā ar 49 CFR 193. pants abi virza vienā virzienā: aizkavēt aizdedzes avotus no izplūdēm un to pierādīt plānojuma zīmējumā. Praksē tas nozīmē, ka transformatori reti atrodas klasificētā zonā; tie atrodas elektro ēkās neklasificētās zonās vai ārpusē, atsevišķā dārzā ar noteiktu atdalīšanu, notekūdeni, saturēšanu un ugunsdrošību.

Pirmā sekas ir attālums. Kad elektro ēka tiek novietota tālāk drošības nolūkos, kabeļu garumi palielinās, kas rada sprieguma kritumu, kabeļa uzlādes strāvu un garāku avārijas ceļu, tāpēc pretestības izvēle jākoordinē ar piedziņām un aizsardzības iestatījumiem, nevis jāpārņem no veidnes — kompromiss, ko aprakstījām mūsu rokasgrāmatā par transformatora impedances .

Otrā lieta ir vārdiem. Mēs regulāri redzam rindu, kurā tiek lūgts transformators, kas ir „piemērots bīstamu zonu uzstādīšanai“. Sausā tipa vienību var uzstādīt dažās klasificētās vietās ar atbilstošu korpusu un pārspiediena sistēmu, taču lētākais risinājums parasti ir elektrotelpas pārvietošana, nevis eksotisku transformatoru iegāde.

Krusta korozija, karsta apkārtējā vide un vēja slodze

 

Korozija ir lēns atteices veids saistībā ar piekrastes LNG darbiem, un tā reti ietekmē tos objektus, kurus cilvēki sagaida. Tvertnes korpusam parasti pietiek ar labu krāsošanu; vispirms iznīkst radiatoru lamelas, dzesēšanas piederumi, skrūvju savienojumi un uzlīmes. Vietās, kur notiek sāls miglas iedarbība, mēs norādām ISO 12944 C5-M pārklājuma sistēmu tvertnei, radiatoriem un pamatplāksnei, nerūsējošā tērauda vai karsti cinkotus stiprinājumus un noslēgtas kabeļu kastītes. Tur, kur klāt ir arī skābie gāzes, saruna atkal mainās — to mēs apspriedām savā rakstā par transformatoriem geotermālajām elektrostacijām .

Vidējā apkārtējā temperatūra ir otra izmaksu noteicošā faktora. Standarta vērtības pieņem 40 °C vidējo apkārtējo temperatūru, bet Lielās jūras, Sarkanās jūras un Rietumu Āfrikas objekti parasti prasa 45 °C vai 50 °C. Šo starpību kādā veidā kompensē: palielina ierīces izmērus, pievieno dzesēšanas posmus vai pieņem zemāku nepārtrauktu jaudas vērtību un dokumentē slodzes pētījumu, kas pierāda tās pietiekamību. Iepirkumu veicēji, kas no iepriekšēja projekta pārņem projektēto apkārtējo temperatūru, parasti izmaksas atklāj zīmējumu apstiprināšanas brīdī, kad termiņš vairs neatļauj nekādas korekcijas.

Vētra un mitruma prasības papildina mehānisko specifikāciju: pamatnes stiprinājums pret vietējo vēja vai seismisko ietekmi, pretkondensācijas sildītāji mitrām naktīm, kā arī elpošanas vārstu un blīvējumu izvēle, kas piemērota jūras gaisam. Mūsu tropiskās klimata izvēles vadlīnijas sīkāk aplūko šo jautājumu kondensācijas aspektā.

Kur iekļaujas Ryan Electric

 

Ryan Electric ražo 120 000 m² lielā rūpnīcā Dzjansu provincē, izmantojot vairāk nekā 180 ražošanas un testēšanas iekārtu komplektus un īpašojot 37 patentus; transformatoru ražošana uzsākta 2007. gadā. Kopš 2023. gada uzņēmums darbojas kā Eaton oficiālais kopuzņēmuma partneris, un tā sertifikāciju portfelī tajā ietilpst UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS un CE apstiprinājumi.

LNG un gāzes apstrādes darbiem svarīgākās rūpnīcas daļas ir testēšanas doks un dokumentācijas pakotne. Katrs vienības eksemplārs tiek pārbaudīts attiecībā uz transformācijas koeficientu, tinumu pretestību, tukšgaitas zudumiem, slodzes zudumiem un impedanci, kā arī tiek veikti dielektriskie testi un — norādītajos gadījumos — temperatūras pieauguma testi; sausā tipa transformatoriem tiek veikta arī daļējās izlādes mērīšana. Kad pircējs prasa dokumentēt harmonisko komponentu izturību, mēs aprēķinām harmonisko atvieglojumu (derating) no piedziņas spektra, izmantojot IEEE C57.110 metodi, un parādām visus aprēķinus, jo vienkāršs atvieglojuma skaitlis bez tam pievienotās aprēķinu procedūras ir mazvērtīgs, veicot dokumentu iesnieguma pārskatīšanu.

Sešu vienību GULFA pētījums, ar kuru sākas šis raksts, beidzās kā jauktu pakotni: trīs eļļas piepildītas vienības ārējam laukumam un trīs lietā rezina vienības elektro telpai, kur kompresora slodze bija samazināta atbilstoši piedziņas piegādātāja faktiskajam harmonisko svārstību spektram — parastais labi darbojošās DAB transformatora pakotnes veids.

Ko iekļaut savā RFQ pirms pasūtīšanas

 

Ja jūs sagatavojuat pieteikumu DAB vai gāzes rūpnīcas transformatora pakotnei, šie septiņi punkti atšķir piedāvājumu, ko var salīdzināt, no tā, ko ir jāpārveido:

Harmonisko svārstību spektrs, nevis galvenais skaitlis. Lūdziet piedziņas piegādātāju sniegt pašreizējo strāvas harmonisko svārstību spektru, impulsu skaitu un filtru izkārtojumu. Vienīga THD vērtība nevar samazināt tinuma slodzi.

Apvidus klasifikācija un paredzētā atrašanās vieta katrai vienībai, ņemta no pašreizējā plāna.

Projektētā apkārtējā temperatūra, augstums virs jūras līmeņa un korozijas kategorija , kur ISO 12944 klase norādīta, nevis aprakstīta.

Nepārtrauktā slodzes koeficients un redundances shēma , kā arī jebkuras paredzamās pārslodzes ilgums.

Sertifikācijas mērķis, kas ir noslēgts pirms dizaina noslēgšanas. UL vai CSA reģistrācijas sertifikāts, IEEE C57.12.00 un C57.12.90 testu ziņojumi vai IEC 60076 dokumentācija IEC pamatotos projektos.

Testa uzraudzība un dokumentācijas piegāde , kas ir rakstiski vienots pirms pasūtījuma izdošanas.

Rezerves daļas un ilgstoši piegādājamie preču pozīcijas. Tā kā lielo transformatoru piegādes laiki joprojām tiek mērīti gados, rezerves daļu un piedevu plāns jāiekļauj pirmajā pasūtījumā.

Ja jūs norādāt transformators LNG rūpnīcām , nosūtiet vienas līnijas shēmu, vietnes apstākļus un dzinēja spektru mūsu inženieru komandai caur www.ryantransformers.com , vai rakstiet uz [email protected]. Jūs saņemsiet ieteiktu slodzes klasi, aprēķinus, kas pamato slodzes samazināšanu, un ražošanas grafiku, kurš atspoguļo faktisko, nevis optimistisko, aizkavējumu stāvokli.

Par autoru

Šo rakstu sagatavoja Ryan Electric transformatoru inženieru komanda. Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.) projektē un ražo litas sveķu un VPI sausās transformatorus, eļļas pildītus transformatorus un uz pamatnes montējamās vienības savā 120 000 m² lielajā ražošanas bāzē un kopš 2023. gada darbojas kā oficiāla Eaton kopuzņēmuma partneris. Uzņēmums piegādā LNG, gāzes apstrādes, datu centru, rūpnieciskos un enerģētikas projektus Ziemeļamerikā, Vidusrietumu reģionā, Dienvidaustrumāzijā un Āfrikā.