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antriebstechnik 9/2016

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UMRICHTERTECHNIK

UMRICHTERTECHNIK Hightech auf dem Meeresboden Flexibler Umrichter für Unterwasserpumpen Stefan Obst Die Öl- und Gasindustrie ist ständig auf der Suche nach effizienteren Produktionsprozessen. 2015 führte Aker Solutions ASA ein Pilotprojekt zur Förderung auf dem Meeresboden durch, das den Markt für Unterwasser-Fördertechnik verändern könnte. Mit von der Partie: flexible Umrichter für Unterwasserpumpen. Stefan Obst ist Produktmanager PD LD – no digital factory/Process Industries and Drives bei der Siemens AG in Nürnberg 36 antriebstechnik 9/2016

UMRICHTERTECHNIK Etwa 1 000 m unter der Wasseroberfläche; 6 MW Leistung; einer der wichtigsten Rohstoffe der Welt – für die Ölförderung auf dem Meeresboden braucht man mächtige Pumpen, die von großen Produktionsplattformen aus betrieben werden. Diese schwimmenden Hightech-Inseln sind für die Ölförderung unersetzlich. Das Johann-Sverdrup-Ölfeld ist das größte Feld der Nordsee. 2019 soll dort die Förderung starten – ausgerüstet werden die Plattformen von Aker Solutions. Das norwegische Unternehmen entwickelte die Unterwasserpumpe Multibooster, die auch für die Nutzung in großen Meerestiefen geeignet ist. „Mit dem Projekt, das wir hier realisieren, werden unsere Kunden in der Lage sein, höhere Effizienz und geringere Kosten zu erreichen“, sagte Jarle Skjetne, Projektleiter für die neue Prüfstation bei Aker Solutions. Eine der neuen Pumpen könne zwei vorhandene ersetzen und außerdem den Druck im Bohrloch reduzieren, so Skjetne weiter. Neuer Spitzenwert Die Pumpe wird angetrieben von einem flüssigkeitsgekühlten Motor, der bei einer Drehzahl von 6 000 min –1 6 MW leisten muss – ein neuer Spitzenwert für Unterwasserprodukte. Die dadurch möglichen, bisher unerreichten Druck-/Leistungs-Kombinationen erlauben den Einsatz der Pumpe in der Tiefsee. Motor und Pumpe sind Prototypen, die Aker Solutions seinen Kunden – großen internationalen Ölunternehmen – präsentiert. „Die Pumpe ermöglicht es den Kunden, eine Mischung aus Öl und Gas auf eine Plattform oder an Land zu pumpen. Sie kann jedoch auch für die Wassereinspritzung verwendet werden, um den Druck im Bohrloch zu erhöhen und so die Förderleistung zu steigern“, erklärte Skjetne. Getestet wurde der Prototyp in Akers neuer Prüfstation im norwegischen Tranby. Dort werden Lösungen für einige der komplexesten Herausforderungen in der Öl- und Gasindustrie geprüft. Wichtiger Bestandteil der Station: der neue Frequenzumrichter Sinamics SM120 CM. „Um Prüfungen unter Motorlast durchzuführen, benötigt man eine Maschine, die diese Last handhaben kann. Die effektivste Möglichkeit, die Anlage zu testen, ist ein Prüfstand mit zwei Frequenzumrichtern“, erklärte Skjetne. „Wir verwenden den Umrichter Perfect Harmony GH180 als Antrieb für unseren Unterseemotor und den neuen Umrichter Sina mics SM120 CM, um mit einer Belastungsmaschine die Pumpenlast zu simulieren.“ Die im Umrichter SM120 CM erzeugte generatorische Leistung kann wieder ins Netz eingespeist werden. Diese Rückspeisefähigkeit des Sinamics SM120 CM ermöglicht es Aker, den Prüfstand mit sehr geringer Verlustleistung zu betreiben. Für schwierigste Herausforderungen Mit dem neuen Frequenzumrichter SM120 CM hat Siemens gleich mehrere Herausforderungen für den Anbieter in der Öl- und Gasindustrie gelöst: er hat im Vergleich zu anderen Modellen geringeres Gewicht und ist kompakter in den Abmessungen. Außerdem sind Transformator und Steuerungseinheit des SM120 CM nicht im Umrichter integriert und können deshalb separat aufgestellt werden. Dies steigert die Flexibilität für Anwendungen, bei denen Platz und Gewicht kritische Faktoren sind. Der Transformator kann dadurch aus den engen Maschinenräumen von Produktionsplattformen ausgelagert werden. Dies hat neben der Platzeinsparung noch einen weiteren Vorteil – aufwändige Maßnahmen zur Raumkühlung entfallen, da die Verlustleistung des Transformators im Außenbereich anfällt. Auch das Innenleben des SM120 CM ist modular aufgebaut. Bei dieser Modular-Multilevel-Converter-Technologie (M2C) werden mehrere Niederspannungszellen in Reihe geschaltet. Wie viele, das bestimmt der Kunde, indem er die Motorspannung (entsprechend der Motorleistung) und die gewünschte Anzahl redundanter Zellen 01 Frequenzumrichter Sinamics SM120 Cabinet Modules 02 Aker Solutions Projektleiter Engineering Jarle Skjetne und das Inbetriebnahme-Team von Siemens

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