تجمیع ذخایر نفت و گاز ایران نشان می­دهد که ایران رتبه نخست ذخایر هیدرو­کربوری جهان را در اختیار دارد و نقش تاثیرگذاری در تامین انرژی جهان ایفا می­کند. نیل به جایگاه اول فناوری نفت و گاز در منطقه، یکی از اهداف سند چشم انداز 20 ساله است. شرکت مهندسی اطمینان­بخش آماده همکاری با فعالان این صنعت در تمامی حوزه­ها اعم از اکتشاف، حفاری، تولید، پژوهش و توسعه، پالایش و توزیع نفت، گاز و فراورده­های نفتی است. همگام با پیشرفت دانش و فناوری در صنعت نفت، این شرکت ارائه تکنولوژی بروز در زمینه کنترل الکتروموتورها در تلمبه­خانه­ها، کمپرسورها، دمنده­ها را در دستور کار خود قرار داده است.

کاربرد درایوها در صنایع نفت و گاز:

بیش از 80 درصد از کل انرژی الکتریکی مورد نیاز صنعت نفت و گاز در موتورهای الکتریکی مصرف می­شود. همچنین از مجموع انرژی مصرفی در موتورهای الکتریکی مورد استفاده در صنعت نفت و گاز، 60 درصد آن در پمپها، 15 درصد آن در کمپرسورها، 9 درصد آن در فنها و 16 درصد در باقی قسمتها مصرف می­شود. درایو­ها می­توانند سرعت موتور را به دقت با بار مورد نیاز تطبیق دهند. فلوی سیال در پمپها، فنها و کمپرسورها با سرعت محرکه آن متناسب است. از طرفی انرژی مصرفی در سیستمهای سانتریفیوژی مانند پمپها، فنها و کمپرسورها تقریبا متناسب با توان سوم فلو سیال است. از این رو، حتی کاهش اندکی در فلو سیال که متناسب با سرعت موتور است، منجر به کاهش چشمگیر مصرف انرژی می­شود. لذا نصب درایوها، سبب افزایش بهره­وری، بهبود کنترل و کیفیت محصول، و نیز کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری می­شود. عمئه موارد کاربرد درایو در این صنعت در پمپها، فنها و کمپرسورها است.

پمپها: پمپها حدود 60 درصد انرژی الکتریکی مصرفی در صنایع نفت و گاز را به خود اختصاص می­دهند. از پمپها برای تولید فشار و جابجایی سیال در لوله­ها استفاده می­شود. تحقیقات نشان می­دهد با استفاده از درایوها می­توان تا بیش از 20 درصد در مصرف انرژی الکتریکی در پمپها صرفه­جویی کرد.

فنها:  فنها در بویلر، کوره، برج خنک­کن و نیز جاهای دیگر استفاده می­شود. بسته به کاربرد فن، استفاده از درایوها برای فنها باعث صرفه جویی در انرژی از 14 تا 49 درصد می­شود.

کمپرسورها: کمپرسورها 12 درصد از کل انرژی الکتریکی مصرفی در صنعت نفت و گاز را به خود اختصاص می­دهد. عمده آن مربوط به کمپرسورهای کوره­های حرارت است. کمپرسورهای بزرگ را می­توان با موتورهای الکتریکی، توربین بخار و یا توربین گاز به حرکت درآورد. استفاده از درایوها برای کمپرسورها می­تواند سالانه تا 15 درصد در انرژی مصرفی جهت کمپرس هوا صرفه جویی کند. میزان سود ناشی از نصب درایوها بر روی این کمپرسورها، به مقدار زیادی به تغییرات بار آن کمپرسور بستگی دارد. اگر میزان تغییرات بار و دمای محیط تغییرات زیادی داشته باشد بازده کمپرسور نیز تغییرات زیادی خواهد داشت. در چنین وضعیتی، استفاده از درایو می­تواند به میزان قابل توجهی سبب بازگشت سرمایه شود.

محل تهیه و فرآوری حامل‌های انرژی مانند نفت و گاز معمولاً دور از مناطق شهری و مسکونی است لذا این حاملهای انرژی می­بایست با کمترین هزینه و صرف انرژی به مکان مورد نظر منتقل شوند. به طور مثال برای انتقال گاز یا از شبکه گاز استفاده می شود و یا این که گاز را بصورت گاز مایع در آورد سپس آن را منتقل می‌کند. در روش اول به دلیل افت فشار در طول مسیر ، به ازای هر ۲۰۰ تا ۳۰۰ کیلومتر یک  ایستگاه افزایش فشار احداث می شود. در این ایستگاه ها از طریق کمپرسورهای توان بالا افت فشار گاز جبران می شود. در روش دوم نیز جهت میعان گازی می­بایست از طریق کمپرسورهای توان بالا  تا ۱۰۰ مگاوات، دمای گاز را تا -160 °C کاهش داده و نیز جهت بارگیری و حمل و نقل آن از کمپرسور های متعدد دیگر استفاده می شود. جهت استفاده بهینه انرژی در کمپرسورها، بهتر است به جای روش های قدیمی توربین های گاز، از درایوهای الکتریکی توان بالا استفاده شود از درایوهای MV توان بالا استفاده کرد. درایوهای MV این امکان را فراهم می‌کند تا عملکرد کمپرسورها به نحو احسن صورت گیرد.

مقایسه توربینهای گازی با درایوهایMV اطمینان­ بخش:

درایوهای EBD MV در مقایسه با روش قدیمی توربین گازی مزیتهای زیادی به شرح ذیل دارند:

  • آلودگی کمتر: یک توربین گازی ساده در حدود 5 kg co2 / kwh آلودگی تولید می­کند. به عنوان مثال یک توربین گازی 8 MW که محرک کمپرسور است، به ازای 8000 ساعت کارکرد در طول یک سال، در حدود ۳۲ تن گاز co2 تولید می­کند. یکی از مزیت های استفاده از درایو EBD این است که هیچ گونه آلودگی در محل نصب کمپرسور و تولید نخواهد شد. ضمن آنکه در صورت استفاده از انرژیهای تجدید پذیر مانند نیروگاه های خورشیدی یا بادی، تولید آلودگی به صفر می­رسد.
  • وزن و ابعاد و کمتر: هر دو محرکه­ها یعنی توربین گازی و درایور بسته به شرکت سازنده، سطح حفاظتی و روش خنک شوندگی دارای ابعاد و وزن متفاوتی هستند. در شکل زیر مقایسه­ای میان ابعاد هر دو محرکه صورت گرفته است.  همانطور که در شکل می بینید درایو EBD در مقایسه با توربین های گازی فضای بسیار کمتری را اشغال می­کنند. به­علاوه تجهیزات مجموعه شامل موتور الکتریکی مبدل و ترانسفورماتور هر کدام می‌توانند به طور مجزا در محل های جداگانه نصب شوند و از طریق کابل به هم متصل شود که این انعطاف پذیری در نصب خود یکی از مزیت های بزرگ درایو در محیط­های صنعتی است.
  • بازده بالاتر: بازده توربینهای گازی به توان نامی آن، پارامترهای طراحی و شرایط محیطی بستگی دارد. یکی از معایب توربینهای گازی این است که توان خروجی آن به شدت با تغییر دمای محیط افت می­کند. اما بازده مجموعه موتور-درایو در دمای محیط بین -20 تا 40 درجه سانتی­گراد تقریباً یکسان است. در نظر بگیرید که بازه کمپرسور ۸۳% باشد و بازده توربین گازی متصل به آن ۴۰%. در این حالت بازده مجموع ۳۳% خواهد بود:
  •  اکنون حالتی را در نظر بگیرید که همین کمپرسور با موتور-درایو کار کند؛ بازده ترانسفورماتور ۹۹% ، بازده درایو ۹۹% و بازده موتور الکتریکی ۹۸% است؛ در این حالت بازده کلی در حدود ۸۳ درصد خواهد بود. حتی اگر بازده تولید انرژی الکتریکی و مسیر انتقال آن تا محل درایو را در نظر بگیریم؛ بازده تولید برق در نیروگاه­های سیکل ترکیبی 60% و بازده مسیر انتقال و توزیع برق ۹۵% است:

همانطور که ملاحظه می شود حتی در این حالت هم بازده استفاده از درایو 10% بیشتر است.

  • نقاط بهره برداری گسترده تر: در نظر بگیرید که توربین گازی و درایور الکتریکی هر دو برای بار نامی کمپرسور طراحی شده است بسته به نوع طراحی کمپرسور  اگر دمای محیط توربین گرم تر از دمای استاندارد باشد توان خروجی توربین از مقدار نامی کاهش می یابد و دیگر نمی تواند توان نامی خود را تولید کند. توربینهای گازی به طور کلی می­توانند در محدوده سرعت 0.5-0.7  سرعت نامی حداکثر ۱.۰۵ توان نامی را تولید کند. لازم به ذکر است که در این حالت بازده به شدت افت می­کند و کنترل سرعت امکان پذیر نخواهد بود و این در حالی است که برای درایوها شرایط بهره برداری بسیار مطلوبتر است. زیرا درایو­ها می توانند در یک بازه سرعت گسترده، توان خروجی از 0.25 تا  2 برابر توان نامی را تولید کنند. ضمن آنکه تغییر محسوسی در بازده درایو ایجاد خواهد شد و سرعت را می­توان به دقت تنظیم کند.
  • زمان روشن و خاموش کوتاه­تر: زمان روشن شدن توربینهای گازی در حدود ۱۰ تا ۱۵ دقیقه طول می­کشد؛ ضمن آنکه روشن/خاموش کردن توربین روی طول عمر توربین تاثیر منفی می­گذارد. مدت زمان مورد نیاز برای خاموش کردن توربین نیز بسته به توان توربین چیزی در حدود ۱۰ تا 60 دقیقه است. برای نشان دادن مزیت درایوها در زمان راه اندازی در نظر بگیرد یک کمپرسور 8 MW, 1400rpm, 20kgm2 از لحظه ارسال سیگنال فرمان استارت تا رسیدن به سرعت و توان نامی آن حدود 209 ثانیه می‌گذرد، یعنی چیزی کمتر از ۴ دقیقه. برای خاموش کردن و توقف کمپرسور نیز مدت زمان کمی بعد از ارسال سیگنال فرمان خاموش لازم است. ضمن آنکه روشن/خاموش­های متوالی مشکلی برای درایو ایجاد نمی‌کند. در نتیجه درایوها در مقایسه با توربین های گازی فرآیند روشن/خاموش بسیار ساده تر و با مدت زمان کمتری دارند.
  • قابلیت اطمینان بالاتر: این درایوها به دلیل کنترل دقیق سرعت و گشتاور، استهلاک مکانیکی کمتری برای مجموعه کمپرسور ایجاد­ می­کند. بنابراین خرابیها کمتر است و سرویسهای دوره­ای کمتری نیاز است. ضمن آنکه خود درایوهای EBD پس از تولید تحت تستهای متعددی قرار می­گیرند. تستهای محیطی مانند: برودت، حرارت، رطوبت، مه نمکی، ضربه، ارتعاش. تستهای الکتریکی مانند: عایقی، ضربه (صاعقه)، EMC. تستهای عملکرد مانند: دوام عملکرد در بار نامی، اضافه بار و بی باری. درایوهای EBD قابلیت تولید توانهای بالا با ساختاری ساده را دارند. این درایوها با ساختاری واحدمند (modular) به منظور تولید توان تا 5 MW با سطح ولتاژ تا 11 KV از تکنولوژی چند سطحی (Multilevel) استفاده می­کند. در این روش نوین شکل موج ولتاژ خروجی و جریان خروجی تقریباً سینوسی کامل است و هارمونیک نیز بسیار پایین است. لذا موتور عملکرد نرمی دارد و در بلند مدت دچار مشکل نمی شود. یکی دیگر از مزیتهایاین درایوها افزونگی یا Redundancy است. از این طریق می‌توان حتی در حالتی که یکی از واحدهای قدرت از سرویس خارج شود، درایو به کار خود ادامه دهد. عمل سوئیچینگ از واحد معیوب به مدار پشتیبان به صورت خودکار و با سرعت بسیار بالا منتقل می­شود طوری که در عملکرد درایو تاثیری نخواهد داشت.