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- Según la Administración de Información Energética de EE. UU., en el período de 2005 a 2015, la proporción de petróleo producido en las plataformas petroleras fue en promedio el 30% de la producción mundial (Fig. 1). La empresa alemana Statista espera que esta tendencia continúe hasta 2025.
Figura 1 - Proporción de producción de petróleo en tierra y en alta mar
Un elemento clave en el proceso de producción de petróleo en plataformas marinas es el equipo que asegura la operación tecnológica de la unidad sumergible, específicamente el variador de frecuencia y los transformadores relacionados (transformadores reductores y elevadores). El equipo cuenta con altos estándares, tales como:
- bajo THD de entrada y salida;
- resistencia a la oxidación;
- dimensiones mínimas;
- peso mínimo;
- fiabilidad;
- protección contra incendios;
- funcionamiento continuo;
- amplia gama de motores conectables;
- configuración fácil y rápida en el manejo del equipo;
- autonomía de funcionamiento de los equipos en caso de situaciones de emergencia; y
- fácil y rápido mantenimiento del equipo.
Triol Corporation ofrece una solución para cumplir con una amplia gama de desafíos que el entorno de la plataforma marina requiere de su equipo.
Triol E-Cabinet es una solución compacta especializada que combina en dimensiones mínimas un transformador reductor de cambio de fase (SDT), un variador de frecuencia y un transformador elevador de salida (SUT). La solución garantiza un funcionamiento fiable y duradero del equipo gracias a soluciones técnicas únicas (Fig. 2, 3).
Figura 2: exterior del Triol E-Cabinet
Figura 3 - Elementos básicos del Triol E-Cabinet
El THDi de entrada bajo se logra mediante el uso de un transformador de entrada de cambio de fase, que puede ser un circuito de 12, 18 o 24 pulsos, y puede minimizar la influencia de los armónicos generados por el variador de frecuencia en la red eléctrica. Esto es importante para ahorrar energía y reducir el riesgo de sobrecalentamiento de los devanados del generador de suministro.
El THDu de salida bajo se logra mediante el uso de una salida de filtro sinusoidal, que proporciona el THDu < 5% y protege los devanados del motor contra el sobrecalentamiento. También previene el envejecimiento prematuro del aislamiento.
El equipo está diseñado para operar en ambientes hostiles de plataformas marinas, donde la carcasa y los elementos externos están expuestos a efectos tales como: niebla salina, sulfuros, óxidos de carbono, óxidos de nitrógeno, etc. Con el fin de proteger los componentes electrónicos y internos y garantizar el funcionamiento del producto durante toda su vida útil, la carcasa del E-Cabinet está hecha de acero inoxidable AISI 316L con un revestimiento de doble capa adicional, todos los sujetadores externos son de acero inoxidable y la goma de sellado está hecha de componentes resistentes a ambientes hostiles.
Cada milímetro cuenta en el mínimo espacio sobre la plataforma debido a la configuración en dos niveles y al mantenimiento por ambos lados de la unidad de baja tensión. El E-Cabinet ocupa solo 5.8 m2 de espacio para una capacidad de 1000 kVA.
Figura 4 - Dimensiones del E-Cabinet-1000-4-1.47/5-12-1-0101 en mm
Con las limitaciones de las plataformas petroleras relacionadas con la capacidad de elevación de las grúas, así como con la capacidad de carga de las plataformas, el tema del peso del producto tiene un papel clave.
El diseño de E-Cabinet tiene dos módulos, los cuales se dividen en un primer nivel y un segundo nivel.
a) b)
Figura 5 - Módulos externos del E-Cabinet:
a) “Primer nivel” de la configuración;
b) “Segundo nivel” de la configuración.
En este caso, el primer nivel incluye transformadores reductores y elevadores, que se montan como módulos separados cuando se ensamblan en el sitio.
Figura 6 - Instalación del transformador reductor
El segundo nivel es un sistema de enfriamiento, donde se encuentran los ventiladores y una unidad de intercambio de calor.
Este sistema de módulos permite:
- para realizar la instalación en plataformas con capacidad de grúa hasta 5 toneladas;
- para obtener el equipo con el mínimo peso, ya que el marco no es gigante para levantar el producto ensamblado;
- para simplificar las tuberías externas (E-Cabinet: SDT - Motor, sistema clásico: SDT - VDS - SUT - Motor); y
- para reemplazar módulos individuales y elementos individuales en un módulo.
La alta humedad, las precipitaciones y las ráfagas de viento hacen que la protección fiable de los componentes internos del producto sea un problema urgente. Por esta razón, el E-Cabinet está diseñado de acuerdo con NEMA 250, IEC 60529 y IP66. En el interior del gabinete hay un sistema de control y eliminación de la humedad, que garantiza la protección contra la humedad y la condensación. Además, el diseño garantiza un funcionamiento estable del producto con ráfagas de viento de hasta 33 m/s.
Las plataformas petroleras están equipadas con un sistema centralizado de extinción de incendios que, de acuerdo con las señales de retroalimentación del equipo, puede determinar cómo responder a la situación de emergencia actual.
El E-Cabinet está equipado con sensores de protección contra humo y arco, cuyas señales se transmiten al sistema de extinción de incendios.
Figura 7 - Esquema de protección contra incendios y arcos
E-Cabinet también incluye transformadores de tipo seco, lo que reduce el riesgo de incendio en comparación con los transformadores de aceite.
El costo del trabajo realizado en plataformas es más alto que el costo de un trabajo similar en tierra, por lo que el equipo de plataforma en alto mar está sujeto a requisitos más altos para una operación suave y sin problemas.
El E-Cabinet incluye los siguientes sistemas para cumplir con estos requisitos:
1. Impermeabilización
El sistema se enciende automáticamente a un cierto porcentaje de humedad en el aire y se apaga cuando se alcanza el nivel de humedad permisible en el interior del equipo, lo que protege los componentes electronicos de operar en un ambiente húmedo.
2. Control de temperatura de transformadores, módulos IGBT y módulos rectificadores
La temperatura del transformador es monitoreada por cuatro sensores de temperatura (termopares), tres sensores instalados en las bobinas y uno en el núcleo de cada uno de los transformadores (entrada y salida).
La temperatura de los módulos IGBT se controla con datos de los sensores de temperatura integrados en el módulo.
La temperatura de los módulos rectificadores es monitoreada por sensores de temperatura instalados en el diseño de la unidad en el área de contacto directo con los módulos.
La información de los sensores va al controlador UMKA07. El controlador tiene la capacidad de configurar la protección contra sobrecalentamiento para evitar fallas en los componentes y una respuesta oportuna en caso de desviación del funcionamiento normal del equipo.
3. Supervisión del funcionamiento de los ventiladores
El software permite determinar la eficiencia de los ventiladores y señalar cuando la eficiencia de un ventilador disminuye.
Todos los datos sobre el estado de operación del equipo se pueden mostrar en el sistema de control automatizado del cliente, lo que permite operar el pozo sin la ubicación continua de los ingenieros de servicio en la plataforma.
Figura 8 - Compartimento de conexiones externas
El transformador elevador incorporado, con una amplia gama de tomas de 1500V a 5000V, permite que el E-Cabinet se use durante todo el ciclo de vida de un pozo, desde el uso de bombas de alta velocidad al inicio de la producción cambiar a bombas de caudal bajo al final del ciclo de vida del pozo.
El E-Cabinet es controlado y configurado por el controlador UMKA07. La pantalla táctil y la estructura del menú hacen que la navegación por el menú sea fácil y rápida, y los scripts de configuración del equipo ya desarrollados minimizan el tiempo de puesta en marcha del equipo.
Figura 9 - El controlador UMKA07
El E-Cabinet está equipado con una fuente de alimentación ininterrumpida que le permite mantener el rendimiento del sistema de control hasta por 6 horas, es decir, en caso de frenos con la seguridad de la red eléctrica, y asegura que el sistema seguirá funcionando y transmitiendo datos. al panel de control.
Dado que E-Cabinet es un producto completo de Triol, desde la fabricación del variador de frecuencia, los transformadores y el software, hasta la puesta en servicio y el soporte de servicio, le permite coordinar todas las operaciones de instalación, mantenimiento y operación sin posibles demoras, en lugar de cuando diferentes organizaciones manejan el suministro de equipos, instalación y comisionamiento.
