Situation
Die Alliance Pipeline transportiert hochwertiges Gas über 3.700 km hinweg von Kanada in die USA
RoTechBooster für Pipeline-Kompressoren
Die Lösung für eine zuverlässige Dichtungsgasversorgung
Herausforderung
Neu angeschlossener Hauptgasstrom führte zu Kontaminationen und Ausfällen
Lösung
Einsatz montagefertiger RoTechBooster Skids vom Typ 225H-120 und 225L-120
Die Alliance Pipeline transportiert über 3.700 km hochwertiges Gas vom Nordosten British Columbia's (Kanada) und dem Williston Basin in North Dakota (USA) zur Vermarktung nach Chicago. Für den Betreiber ist maximale Verfügbarkeit und Profitabilität entscheidend.
Der Erfolg der Pipeline basiert im Wesentlichen auf niedrigen Wartungskosten, hoher Verfügbarkeit und minimalem Energieverbrauch. Dabei setzt der Betreiber auf strategische Allianzen mit Schlüsselanbietern wie EagleBurgmann, um „Best-Practice“-Methoden zu implementieren sowie einen direkten Zugang zu Herstellertechnologie zu gewährleisten.
In den 30 Kompressorstationen in Kanada (z.B. Windfall, Morinville) und den USA (z.B. Tampico) sind EagleBurgmann PDGS Gasdichtungen installiert.
Die Pipeline war schon seit 12 Jahren sehr erfolgreich in Betrieb, als ein neuer Haupt-Gasstrom angeschlossen wurde. Das neu eingespeiste Gas wies jedoch eine andere Zusammensetzung und eine höhere Konzentration von schweren Kohlenwasserstoffen auf als das bisherig geförderte. Wenn im Prozess oder im Fördermedium schwere Kohlenwasserstoffe vorhanden sind, reagieren Dry Gas Seals (DGS) anfälliger auf flüssige Verunreinigung und es kann zu Ausfällen kommen. Durch die veränderte Zusammensetzung des Gasstroms erhöhte sich die Rate von bislang null bis ein Dichtungsausfall im Jahr auf 14 Ausfälle im Jahr.
Zwei Ausfallursachen wurden identifiziert: Flüssige Kontamination über das Gasversorgungssystem während normalen Betriebs und Kontamination über den Prozess (Kompressorgehäuse) kurz nach dem Start. Alliance und EagleBurgmann konnten die Ursachen für die erhöhte Anzahl der Ausfälle identifizieren, Maßnahmen entwickeln und die bestmögliche technische Lösung erfolgreich umsetzen.
Das erforderliche Gas zur Versorgung der Dichtungen wird von der Druckleitung des Kompressors entnommen, da hier der Druck höher ist als im Gehäuse und im Dichtungsraum. Während der Startphase ist der Druck in der Druckleitung und im Gehäuse gleich, daher kann kein sauberes Versorgungsgas zur Dichtung gelangen. Als Folge können Verunreinigungen in die Dichtung eintreten, was die Zuverlässigkeit der Dichtung reduziert und vorzeitige Ausfälle nach sich ziehen kann.
Durch das Vorhandensein von schweren Kohlenwasserstoffen im Medium wird auch der Taupunkt zu einem Thema. Wenn das Gas in der Druckleitung unter normaler Betriebstemperatur steht, sind alle Komponenten des Gases gasförmig. Wenn sich aber Druck oder Temperatur verringern, gehen einige dieser Gasbestandteile in den flüssigen Zustand über.
Die Temperatur des Gases, das vom Druckstutzen zum Dichtungsgaspanel geleitet wird, verringert sich ebenfalls, da die Umgebungsluft die Leitung abkühlt. Der Gasdruck wird auf Dichtungsdruck, der typischerweise etwas über dem Saugdruck liegt, abgeregelt. Dies hat einen weiteren Druck- und Temperaturrückgang zur Folge, und noch mehr Gaskomponenten gehen in Flüssigkeit über.
Abhängig von der Art der Filter im Gasversorgungssystem gibt es Grenzen bezüglich der tolerierten Flüssigkeitsmenge, so auch bei jenen, die bei Alliance eingesetzt waren.
Ein weiterer Aspekt bei schweren Kohlenwasserstoffen ist die Dichtung selbst. Während das Gas über die Dichtflächen strömt, sinkt der Dichtungsdruck auf nahezu Atmosphärendruck. Dadurch werden wiederum Gaskomponenten flüssig, was früher oder später zu Dichtungsausfällen führt.
Abb. 1: EagleBurgmann RoTechBooster Skid vor Ort
Abb. 2: EagleBurgmann PDGS Kompressorendichtung mit CSE Lageröldichtung
Eine der wichtigsten Maßnahmen war es sicherzustellen, dass das Gas für die Dichtungsversorgung jederzeit und kontinuierlich zur Verfügung steht. Da die Pipeline keine andere Gasquelle hat, musste ein Booster in das System integriert werden, der den Dichtungen zuverlässig druckbeaufschlagtes Versorgungsgas in ausreichender Menge zuführen kann.
Zur Entscheidung standen marktübliche, luftbetriebene Kolben-Druckerhöher oder elektrisch betriebene RoTechBooster von EagleBurgmann. Luftbetriebene Druckerhöher benötigen eine beachtliche Menge an Instrumentenluft, um die Anforderungen an den Volumenstrom zu erfüllen. In der Industrie gemachte Erfahrungen mit diesen Maschinen waren ständige Ausfälle und hoher Wartungsaufwand.
RoTechBooster verbrauchen weniger Energie und benötigen wenig Aufwand. Elektrischer Strom, Druckluft und Signale vom PLC sind alles, was zum Betrieb erforderlich ist; eine geringe Menge Luft betreibt das druckluftgeschaltete Stellventil, das Signal zum und vom PLC initiiert den Betrieb des Boosters und gibt Alarme aus.
Um das Taupunktproblem in den Griff zu bekommen, wurden ein zweistufiger Koaleszenzfilter und eine elektrische Heizung in das Dichtungsversorgungssystem integriert. Diese beiden Anlagenkomponenten eliminieren die Flüssigkeitsanteile im Versorgungsgas und gewährleisten eine Gastemperatur, die dafür sorgt, dass nach dem zweistufigen Filtersystem alle Gasanteile auch gasförmig bleiben.
Mit der Umsetzung dieser Lösung konnten Dichtungsausfälle aufgrund von Prozessgasverunreinigungen und Flüssigkeitskontamination in den Dichtungen komplett eliminiert werden.
Eine reibungslose Installation der RoTechBooster vor Ort wurde mit montagefertigen Skids sichergestellt. Eingesetzt sind die RoTechBooster-Typen 225H-120 und 225L-120 mit 11 kW- und 15 kW-Motoren. Abhängig von der Anwendung beträgt die Leistungsaufnahme ca. 60 % der Motorleistung. Die Laufzeit variiert von Einsatz zu Einsatz: von einmal im Jahr bis hin zu 24 h-Dauerbetrieb.
Durch den Wegfall von Dichtungsreparaturen und -austausch, Stillstandszeiten und geringerer Produktionskapazität konnten die Betriebskosten verringert und das wirtschaftliche Ergebnis verbessert werden. Die Investition in vielfach bewährte EagleBurgmann RoTechBooster und in die optimierte Gasaufbereitung machte sich nach kurzer Zeit bezahlt.
RoTechBooster für Pipeline-Kompressoren
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