Liebherr Offshorekrane
- Bild 1: ›Drilling island‹ mit vorgelagerten Eisbarrieren in Kashagan-Ölfeld
Einsatz in Kasachstan unter extremen Umgebungsbedingungen
von Rüdiger Koch und Wolfgang Pfister
Liebherr Offshorekrane - Einsatz in Kasachstan unter extremen Umgebungsbedingungen (158 kB)
Die heutige Offshore-Industrie gilt als einer der innovativsten und technologisch anspruchsvollsten Wirtschaftszweige. Der weltweit ständig steigende Energiebedarf und die schrittweise Erschließung von Erdöl und Erdgas in verschiedenen Meeresregionen geht dabei Hand in Hand mit der Weiterentwicklung im Bereich der Krantechnologie. Die Firma Liebherr war seit den Anfängen der Offshore-Industrie maßgeblich an der Entwicklung von Krananlagen für diesen Einsatzbereich beteiligt und gilt dabei heute als Qualitäts- und Technologieführer. Neben dem Einsatz auf Öl- und Gas-Bohrplattformen werden Liebherr Offshorekrane für verschiedenste andere Aufgaben eingesetzt. Dazu zählen beispielsweise der Aufbau von Offshore-Windkraftanlagen, das Handling von ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugen oder die Verlegung von Pipelines und Telekommunikationskabeln in küstenfernen Regionen. Die Palette der Anforderungen an Liebherr Offshorekrane ist mannigfaltig und beinhaltet Ausführungen mit Diesel- oder Elektroantrieb, mit Explosionsschutz, sowie für Umgebungstemperaturen von +40°C bis zu –50°C und Hubhöhen bis zu 1.000 Meter unter Meeresniveau. Die Produktpalette beinhaltet Krane sowohl mit Seileinziehwerk, als auch mit Hydraulikzylindern, sowie Krane mit Großwälzlagern und Mastkrane.
- Bild 2: Drehkranzkran BOS 4200-50 Ex Litronic
Projekt Agip KCO - "Kashagan Experimental Programme"
Eines der derzeit prestigeträchtigsten Offshore-Projekte mit Liebherr Beteiligung ist das Projekt Agip KCO – ›Kashagan Experimental Programme‹. Es handelt sich dabei nicht um die Bedienung von klassischen Plattformen, sondern um künstlich aufgeschüttete Inseln, auch ›artificial‹ oder ›drilling islands‹ genannt (Bild 1), die jedoch denselben strengen Anforderungen entsprechen müssen, wie dies für traditionelle Bohrplattformen oder Bohrinseln gilt. Das Kashagan-Ölfeld wird in Phasen erschlossen, weshalb das Projekt auch den Namen ›Experimental Programme‹ trägt. Die künstlich geschaffene Insel ist ca. 1km lang und 500m breit. Das Ölfeld umfasst Reserven von bis zu 1,5 Mio. bopd (barrels of oil per day). Der Kunde des Kranherstellers, die Firma Agip KCO, gehört zur Eni-Gruppe und ist sowohl für den Aufbau als auch für die Inbetriebnahme der Insel zuständig. Für das Gesamtprojekt haben sich mehrere renommierte Ölfirmen (Eni, ExxonMobile, Shell, TOTAL, ConocoPhillips, INPEX und KazMunayGas) zusammengeschlossen und operieren gemeinschaftlich unter dem Namen NCOC (North Caspian Operating Company). Die Firma Liebherr-Werk Nenzing GmbH liefert für dieses Großprojekt insgesamt 10 explosionsgeschützte Offshorekrane. Das Paket umfasst drei Drehkranzkrane mit Seileinziehwerk vom Typ BOS 4200-50 Ex Litronic mit einer maximalen Traglast von 50 Tonnen bei 38m Ausladung (Bild 2). Bei dieser Bauweise sind alle Maschinen, Winden etc. oberhalb des Drehkranzes im Turm eingebaut, so dass der Kran 360° ohne Begrenzung gedreht werden kann. Zusätzlich werden sieben Wippwerkskrane vom Typ RL 2650-20 Ex Litronic mit einer maximalen Tragkraft von 20t bei 40m Ausladung geliefert. Diese Krane wurden mit einem 45m langen Ausleger ausgestattet, was damit die bisher längste Ausführung der Baureihe RL ist. Bei Wippwerkskranen erfolgt die Auf- und Ab-Bewegung des Kranauslegers mithilfe von ein oder zwei Hydraulikzylindern. Die besonderen Anforderungen an Krane und Ausrüstung für den Offshore-Einsatz ergeben sich vor allem aus den extremen Umweltbedingungen, die hier vorherrschen. In der Region des Kaspischen Meeres ist häufig mit extremen Wetterbedingungen zu rechnen. Wegen des geringen Salzgehalts des Wassers bildet sich Eis im Kaspischen Meer sehr schnell, da im Winter Temperaturen bis zu –40°C auftreten. Für ca. 5 Monate im Jahr friert das Kaspische Meer komplett zu, weshalb die Bohrinsel durch massive vorgelagerte ›Eisbrecher‹ geschützt werden muss. Im Sommer steigt die Temperatur auf bis zu +40°C an. Zudem werden Gas und Öl unter höherem Druck gefördert als bisher üblich, was eine zusätzliche Anpassung der Ausrüstung bedeutet. Das ›Kasahagan-Ölfeld‹ ist somit eine Mischung aus ökologischen Schwerstbedingungen und technischer Komplexität. Damit zählt es zu den größten Herausforderungen der weltweiten Erdöl- und Erdgasindustrie.
Alle Liebherr Krane für dieses Projekt wurden in explosionsgeschützter Ausführung für den Einsatz in Zone 1 geliefert. Der Explosionsschutz wird durch die Anwendung verschiedener optimal angepasster Zündschutzarten nach den Europäischen Normen 60079 sichergestellt. Die Gefahr der Funkenbildung oder erhöhter Oberflächentemperatur als mögliche Auslöser für die Zündung einer explosionsfähigen Atmosphäre ist jedoch nicht nur auf die elektrischen Komponenten beschränkt. Sie kann auch auf mechanische Weise entstehen, beispielsweise am Haken, wenn dort die Anschlagseile reiben oder der Haken auf Metall aufschlägt. Deshalb haben die Haken für Krane in explosionsgeschützter Ausführung eine Bronze-Beschichtung, welche die Funkenbildung verhindert. Das Unternehmen Liebherr nutzt mittlerweile seit mehr als 20 Jahren explosionsgeschützte Produkte und Systeme von R. STAHL in den Bereichen der elektrischen Schaltgeräte und Steuerungstechnik, aber auch bei automatisierungstechnischen Lösungen. Neben den Anforderungen des Explosionsschutzes (druckfest gekapselte Steuerungen, Bedien- und Beobachtungsgeräte, eigensichere Lösungen für Mess-, Steuer- und Regelungskreise, Batteriekästen für unterbrechungsfreie Stromversorgung USV) galt es, zusätzlichen Bedingungen gerecht zu werden. Bedingt durch die vorgegebene mechanische Konstruktion stand für die in druckfeste Gehäuse zu installierenden Geräte äußerst wenig Platz zur Verfügung. Die extremen klimatischen Bedingungen (Einsatztemperaturbereich von –40ºC bis +40ºC) stellten eine zusätzliche Herausforderung dar, die jedoch mit den langjährigen umfangreichen Erfahrungen von R. STAHL bewältigt werden konnten. Die elektrische Steuerungstechnik (SPS, Leistungsteil der Motorsteuerungen, USV-Elektronik und andere Systemkomponenten) dieser Offshore-Krane ist jeweils in mehreren Gehäusekombinationen der druckfest gekapselten Gehäuse Reihe 8264 (System CUBEx) mit Anschlussräumen in Erhöhter Sicherheit ›e‹ (System 8125) untergebracht (Bild 3 und 4). Das Gehäusesystem CUBEx ist gemäß ATEX-Richtlinie 94/9/EG zugelassen für Anwendungen in der Zone 1, Explosionsgruppe IIB (II 2 G Ex d IIB) für den Temperaturbereich von –55ºC bis +60ºC, zusätzlich auch für Anwendungen in einer mit Wasserstoff versetzten Atmosphäre (II 2 G Ex d IIB+H2), sowie bei Staubexplosionsgefahr (II 2 D Ex tD A21 IP 6x). In der Kabine dieser Krane kommt ein Panel PC ET 416 Tx aus der vielfach bewährten Open HMI-Familie (Explosionsschutz EX II 2 (2) G d e mb ib [ib] [opis] IIC T4) von R. STAHL HMI Systems als Bedien- und Beobachtungsgerät für den Kranfahrer zum Einsatz (Bild 5). Der robuste und modulare Aufbau der Geräte (keine rotierenden Teile, DNV-Schiffszulassung) gewährleistet eine lange Lebensdauer, aber auch den unkomplizierten Austausch von Gerätekomponenten im Reparaturfall. Dem Kranfahrer stehen zur Kransteuerung u.a. auch Joysticks, sogenannte Meisterschalter, zur Verfügung (Bild 5). Diese Befehlsgeräte müssen ebenfalls explosionsgeschützt ausgeführt sein. In Zusammenarbeit mit dem Hersteller der Meisterschalter, der Firma W. Gessmann GmbH, wurde bei R. STAHL eine Lösung zum ›eigensicheren‹ Betrieb der Meisterschalter entwickelt. Basis dafür bildete der ›Nachweis der Eigensicherheit als einfaches Betriebsmittel‹ gemäß EN 60079-11:2007, der im ›Kompetenzzentrum Automatisierungstechnik‹ bei R. STAHL geführt wurde. Darauf aufbauend entstand eine Lösung für diese Befehlsgeräte unter Verwendung 2-kanaliger Sicherheitsbarrieren Typ 9002 für die Potentiometerstromkreise sowie von Schaltverstärkern Typ 9170 aus dem Exi Trennstufen-System ISpac für die Kontakte des Meisterschalters. Die Sicherheitsbarrieren und Schaltverstärker sowie die Elektronikplatine des Meisterschalters wurden in ein druckfestes Gehäuse der Typreihe 8261 eingebaut und können damit in der Zone 1 eingesetzt werden. Zusätzlich zur explosionsgeschützten Ausführung sind die Krane mit einer sogenannten HVAC-Einheit (Heating and Ventilation Aircondition Unit) ausgerüstet, womit die Krankabine im Winter beheizt und im Sommer gekühlt werden kann, sodass der Kranfahrer stets ein angenehmes Klima einstellen kann. Ein H2S (Schwefelwasserstoff) Filtereinsatz zum Schutz des Kranfahrers vor eventuell bei der Förderung als Nebenprodukt auftretendem Schwefelgas sorgt zusätzlich für die Sicherheit des Kranfahrers. In der Natur kommt Schwefelwasserstoff mit sehr unterschiedlichen Anteilen (von Kleinstmengen (Spuren) bis zu 80 Vol-%) in Erdgas und Erdöl, als vulkanisches Gas oder in Quellwasser gelöst vor. Alle Krane sind zur Verbesserung des Komforts für die Kranfahrer mit vergrößerten Kabinen ausgestattet worden. |
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Bild 3: Ex d Gehäuse Kombination 8264 (geöffnet) | |
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Bild 4: Ex d-Steuerung im Gehäuse 8264 (Außenansicht) | |
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Bild 5: Krankabine (Wippdrehkran) mit Panel PC ET 416 und Meisterschalter EP/350-1 0 |
Liebherr Offshorekrane - Einsatz in Kasachstan unter extremen Umgebungsbedingungen (158 kB)
Hinweis
Mit freundlicher Genehmigung der Liebherr-Werk Nenzing GmbH und W. Gessmann GmbH