Automatisierungstechnik spielt bei der Erhöhung der Kapazität in LNG-Regasifizierungsanlagen eine entscheidende Rolle. Eine Optimierung der Prozesssteuerung über alle Bereiche des Terminalbetriebs hinweg erhöht die betriebliche Effizienz und den Durchsatz. Die Advanced-Process-Control (APC)-Technologie kann behördliche Kontrollen steuern. Darüber hinaus können Terminal-Informationsmanagement-Systeme (TIMS) eine wichtige Rolle spielen, wenn es darum geht, einen besseren Überblick über den Bestand und die Lieferkettenaktivitäten eines Terminals zu erhalten. Im Tanklagerbereich einer Anlage ermöglichen Tankmesssysteme mit Bestandsverwaltungssoftware nicht nur eine Maximierung der Lagerkapazität, sondern stellen durch Vermeidung von Überfüllungen und Rollover-Prognose die Integrität und Sicherheit des Tanks sicher.
Reduzierung der Ausfallzeiten
Die Gesamtkapazität einer LNG-Regasifizierungsanlage wird nicht nur durch unerwartete Anlagenausfälle, sondern auch durch ungeplante Abschaltungen beeinflusst. Beide Arten von Ausfallzeiten lassen sich durch vorausschauende Wartungsstrategien und den Einsatz von Überwachungs- und Diagnosetechnologien reduzieren. Pervasive Sensing mit kabelgebundenen oder Wireless-Sensoren erfasst Daten wichtiger Anlagenteile wie Wärmetauscher. Analyse-Software wandelt die Daten in einen umfassenden Überblick über den Anlagenzustand um, der dann an das zuständige Personal übermittelt wird. Dieselben Technologien können zur Verkürzung geplanter Stillstände beitragen und die Zeiträume zwischen Abschaltungen verlängern.
Integriertes Terminalmanagement
Ist es nicht möglich, Frachten effizient zu verfolgen, Pläne anzupassen und die Kaiauslastung bei Nachfrageschwankungen zu maximieren, kann dies die Wirtschaftlichkeit einer Regasifizierungsanlage um bis zu 5 % beeinflussen. Terminal-Informationsmanagement-Systeme (TIMS) wie die Software Terminalmanager von Emerson ermöglichen es, die Effizienz der Schiffs-/Kaiplanung sowie der Entladevorgänge zu verbessern. Sie optimieren zudem die Terminalbestandsverwaltung, indem sie gelagerte Mengen verfolgen und die Massen-/Energiebilanz bestimmen, und sie können die gesamte Ausgangsmenge berechnen. In TIMS kann eine Bestandsverwaltungssoftware integriert werden, die Füllstand-, Temperatur-, Dichte- und Druckmessungen erfasst, um einen Gesamtüberblick über die einzelnen Lagertanks zu vermitteln und die Verbräuche zu optimieren.
Optimierung von BOG-Verdichtern
Ein weiteres wichtiges Mittel zur Steigerung der Kapazität der LNG-Regasifizierungsanlagen ist die Optimierung der Leistung von Boil-Off-Gas (BOG)-Verdichtern. Wenn Anlagenstörungen dazu führen, dass die Betriebskurven der Verdichter schwanken, kann es zu einer Abschaltung der Verdichter und zu einem unerwünschtem Abfackeln des zugeführten Gases kommen. Hinzu kommen die miteinander verbundenen Overrides in der Anlage zu Sicherheitszwecken. Das bedeutet, dass die Abschaltung eines Anlagenteils automatisch die Abschaltung eines anderen Anlagenteils bewirkt.
Die Leistung der BOG-Verdichter lässt sich durch die Integration von APC-Software in ein Prozessleitsystem optimieren, indem Sollwerte für die entscheidenden Prozessvariablen für die BOG-Verdichterleistung koordiniert werden. Mit der in die Software eingebetteten Optimierungsfunktion lässt sich der Durchsatz automatisch erhöhen, während Emissionen reduziert werden. Das digitale Ökosystem Plantweb von Emerson liefert Einblicke in die Anlage und ermöglicht es LNG-Anlagenbetreibern, Entscheidungen zur Optimierung ihres Betriebs zu treffen. Multivariable modellprädiktive Regelungsstrategien (MPC) nutzen dynamische Prozessmodelle bzw. historische Daten, um das zukünftige Verhalten der Anlage vorherzusagen. Diese Vorhersagen werden dann genutzt, um eine optimale Abfolge von Regelvorgängen zu bestimmen.
OTS-Software (OTS, Operator Training Simulator) unterstützt die Anlagenbediener bei der Überprüfung und Vorabstimmung der Steuersysteme, beim Testen der Notabschaltungen (ESD) und beim Anlernen des APC-Modells. Das Bedienpersonal kann sich vorab mit der Schnittstelle des Leitsystems und der Funktionalität vertraut machen, das Anlagenverhalten unter normalen und abnormalen Bedingungen verstehen, die Prozessgrenzen ohne Gefahr kennenlernen, die Anlage unter verschiedenen Bedingungen betreiben und die APC-Anwendung bereits nutzen, bevor die Anlage in Betrieb genommen wird.
Maximierung der Lagerkapazität
Mit der Einführung eines LNG-Tankmesssystems mit Füllstandmessgeräten sowie einer Bestandsmanagementsoftware sind präzise Messungen des Flüssigkeitsfüllstands in jedem Lagertank einer Regasifizierungsanlage möglich. Rosemount-Füllstandmessgeräte mit berührungslosem Radar von Emerson liefern auch bei Messungen des LNG-Füllstands in den mehr als 40 m hohen Lagertanks genaue Werte. Da die Tanks während des Betriebs nicht geöffnet werden, sind die Geräte für Wartungszwecke nicht zugänglich, und die Technologie muss extrem zuverlässig sein. Dank einer speziellen Antenne arbeiten Rosemount-Füllstandmessgeräte in der extremen Umgebung von LNG-Tanks über Entfernungen von mehr als 55 m über Jahrzente zuverlässig.
Gewährleistung der Sicherheit
Füllstand- und Temperaturmessungen werden auch als Teil einer Überfüllsicherung durchgeführt, während die Überwachung des Füllstands und der Temperatur des Isolierungsraums ein Mittel zur Erkennung von Lecks ist. Mit diesen beiden Schutzmaßnahmen lassen sich teure Produktverluste und mögliche Sicherheitsvorfälle verhindern.
Ein Problem bei der Lagerung von LNG ist die Rollover-Gefahr, d. h. die gefährliche Freisetzung von Dampf, und der Druck, der sich aufbauen kann, wenn die Schichtenbildung nicht überwacht wird. Als vorbeugende Maßnahme zur Erkennung einer Schichtenbildung können LNG-Tankmesssysteme Software-Lösungen zur Berechnung des Zeitpunkts, an dem es zu einem Rollover kommen könnte, sowie Füllstand-/Temperatur-/Dichtemessgeräte (LTD) enthalten, um die Tanktemperatur und Dichteprofile zu überwachen.
Regasifizierungsterminals nutzen viele Wärmetauscher. Eine Verschmutzung kann zu einer schlechten Energieeffizienz, einer Unterauslastung der Anlage und einer Reduzierung des Durchsatzes oder sogar zur Abschaltung für Reinigungszwecke führen. Durch eine automatisierte Zustandsüberwachung rund um die Uhr werden Probleme frühzeitig erkannt.
Regelung von Ventilen
Aufgrund von Tieftemperaturen, extremen Drücken, Rauschen und Kavitation stellen LNG-Regasifizierungsterminals eine anspruchsvolle Umgebung für Armaturen- und Stellantriebstechnologien dar. Anwendungen mit schnellen oder mehreren Zyklen können einen raschen Verschleiß zur Folge haben, und abgenutzte Armaturen können Sicherheitsgefahren und teure unerwartete Ausfallzeiten verursachen. Wird Flüssigerdgas in einer Kavität eingeschlossen und wieder gasförmig, hat dies katastrophale Folgen. Außerdem verursachen undichte Armaturen Produktverluste durch flüchtige Emissionen. Daher ist es wichtig, veraltete Designs durch Technologien zu ersetzen, die für die Emissionsreduzierung und Inline-Wartung optimiert sind, um sicherzustellen, dass Armaturen dicht schließen und geringe Leckraten aufweisen.
Regelventile, Stellantriebe und digitale Stellungsregler erkennen, wann ein Druckstoß eines BOG-Verdichters droht, und ergreifen Maßnahmen. Somit werden der Überdruck reduziert und der Durchfluss durch den Verdichter erhöht, was zu stabilen Betriebsbedingungen führt. Durch die Auswirkungen von Rauschen und Schwingungen können der Verdichter außerdem beschädigt und die Kapazität beeinträchtigt werden, mehrstufige Innengarnituren mit vielfachen Strömungskanälen können jedoch den Geräuschpegel erheblich senken, während durch lasergeschnittene Scheiben entstehende Durchflussmuster eine wiederholbare Rauschunterdrückung sicherstellen und Rohrschwingungen reduzieren.
Emerson Process Management GmbH & Co. OHG, Hasselroth
Autorin: Rosa Medina
Energy Sales Manager,
Emerson
