Come pilotare un moderno sistema di taglio del coke

Il dottor Wolfgang Paul e Jay Jones descrivono le caratteristiche dei moderni azionamenti dei sistemi di taglio per paranchi e azionamenti per aste di perforazione (giunti rotanti) implementati dal 2000.

Dal 2000 la tecnologia delle unità di cokefazione ritardata è cambiata drasticamente. Negli anni precedenti erano stati apportati numerosi sviluppi, ma in termini di sicurezza, prestazioni e affidabilità erano stati raggiunti solo piccoli progressi.

Recentemente, in combinazione con lo sviluppo di valvole automatiche superiori e inferiori, strumenti di perforazione/taglio automatici e azionamenti di paranchi, i sistemi di taglio ad alte prestazioni hanno realizzato grandi miglioramenti in termini di sicurezza, prestazioni e affidabilità.

Fondamentalmente, i parametri di processo determinano la natura della cokeria e del sistema di decoking. Questo non verrà studiato, verranno affrontati solo gli aspetti meccanici del sistema.

Fino al 2000 i progetti e gli ordini si basavano su cilindri da coke con diametri fino a 29 piedi (8,8 m) e altezze - flangia a flangia (FF) fino a 130 piedi (39,0 m).

Attualmente sono in costruzione unità di decoking con un diametro di 9,80 m (32 piedi) e un'altezza FF di 46,0 m (150 piedi). Ciò riflette un aumento del 15% in lunghezza e del 10% in diametro. Poiché il volume aumenta con il quadrato del diametro e in modo lineare con l'altezza, si otterrà una prestazione maggiore (carico) aumentando il diametro anziché l'altezza FF.

Altri fattori oltre ai parametri di processo, come l'altezza totale della struttura e le condizioni specifiche del sito per la resistenza del tamburo di coke, possono svolgere un ruolo importante, ma questi problemi non verranno considerati in questa sede.

Intorno al 2000, il flusso e la pressione della pompa a getto erano di 1200 gpm@4400psi (272 m3/h@300bar). Con l'aumento delle dimensioni del tamburo del coke, si è verificato un aumento dell'idraulica della pompa a getto a 1.400 gpm a 5.000 psi (320 m3/h a 350 bar).

Solo gli azionamenti degli azionamenti del paranco e della trivella rimasero costanti, per un po'.

Vedere il diagramma dello sviluppo dei fusti di coke e del flusso e della pressione delle pompe a getto dal 1980 al 2008. I dati sono mostrati in percentuale per riflettere la crescita nel tempo. Ogni volta che sono state costruite pompe e fusti di dimensioni diverse, il diagramma mostra la tendenza. Di seguito sono indicati i dati fondamentali per il calcolo.

Per decenni i paranchi e i giunti rotanti sono stati azionati da aria compressa con motori pneumatici. Le prestazioni sono state di circa 30 HP (22 kW) per il paranco e 13 HP (10 kW) per il giunto rotante (chiamato anche Drill Stem Drive, DSD).

Negli anni '90 sono stati installati diversi impianti in cui sono stati installati componenti ad azionamento idraulico, ma la maggior parte delle unità installate è rimasta ad azionamento pneumatico.

Parallelamente ai requisiti per prestazioni più elevate è stato necessario affrontare altri problemi, come la riduzione dei livelli di rumore e dell'inquinamento ambientale. Poiché i motori pneumatici hanno un elevato livello di rumore e spruzzi d'olio a causa dell'aria lubrificata.

Con l'ulteriore aumento delle dimensioni dei tamburi e delle pompe a getto si è reso necessario un cambiamento generale negli azionamenti dei paranchi e degli steli di perforazione.

Componenti azionati idraulicamente

I paranchi e gli azionamenti delle aste di perforazione dovevano essere azionati con livelli di potenza molto più elevati senza aumentare le dimensioni dei componenti.

Nel 2000 Ruhrpumpen ha sviluppato un sistema di azionamento idraulico modernizzato di paranchi e azionamenti di aste di perforazione, alimentato da un'unità di potenza idraulica, appositamente progettato per il funzionamento di questi componenti in un coker. I vantaggi includono:

- Forza di trazione del paranco fino a 9900 lbf (45 kN).

- Coppia del DSD fino a 5500 lbft (7500 Nm).

- I driver delle motopompe sono installati in ridondanza in un rifugio chiuso.

- Il funzionamento e il controllo vengono eseguiti da un pannello operatore tramite PLC. Questo è uno dei requisiti di base per il taglio remoto o automatico.

Tuttavia, erano necessarie più tubazioni e installazioni di componenti idraulici sul piatto di taglio e sulla torre di trivellazione.

Componenti azionati elettricamente

Nel 2004 Ruhrpumpen ha sviluppato un sistema di azionamento elettrico per i paranchi e gli azionamenti degli asti di perforazione. I motori di sollevamento e DSD sono azionati da azionamenti a frequenza variabile (VFD), con VFD ridondanti installati. Le unità possono essere posizionate in aree sicure o pericolose.