Omslag stagerapport & -werkplan
Technische Hogeschool Rijswijk - Lange Kleiweg 80 - 2288 GK - Rijswijk - Telefoon 070 3401500 - Fax 070 319 24 06
ss
Stagewerkplan
Opleiding
Tussenrapport
Afstudeervariant*
Eindrapport
Stageperiode
Voorletters & naam student
B. van Heijningen
Naam Bedrijf
Frames Energy Systems
Naam bedrijfsmentor
WTB
4 eind april tot begin juli 2011
Studentnummer
09075879
Door de hogeschool in te vullen Stagecoach
Opmerkingen:
Beoordeling 1. Indeling/opzet 2. Technische inhoud 3. Verzorging presentatie 4. Taalgebruik 5. Totaal beoordeling
Goed
Voldoende
Matig
Onvoldoende
Opmerkingen n.a.v. bovenstaande punten:
Datum:
16-02-2011
gezien accoord
Datum beoordeling:
1
In te vullen door de stage-administratie: Ingekomen datum:
Verwerkt door:
Datum:
* Invullen indien bekend. Anders dit veld leeg laten
2
Stage verslag
Naam: Bob van Heijningen Stage: Frames Energy Systems Begin datum: 26-04-2011 Eind datum: 08-07-2011
3
Voorwoord De stage is uitgevoerd door Bob van Heijningen derdejaars student van de Haagse Hogeschool te Delft. Waar hij de opleiding Werktuigbouwkunde volgt. Het rapport is geschreven in het kader van een beroepsgerichte stage. Het betreft een stage van 11 weken bij Frames Energy Systems vanaf hier aangeduid als Frames. Frames is tevens de opdrachtgever van dit project. Tijdens de stage was er sprake van veel variatie in de werkzaamheden. Uiteenlopend van Inventor 3D tekeningen, revisies maken van Cad tekeningen tot het verwerken van klant commentaar op de bestaande tekeningen.
4
Inhoudopgave VOORWOORD ..................................................................................................................... 4 1.
SAMENVATTING .......................................................................................................... 6
2.
INLEIDING ..................................................................................................................... 7
3.
OPDRACHTEN.............................................................................................................. 9
3.1 3.2 3.3 3.4
4. 4.1 4.2 4.3
probleem stelling ................................................................................................................................... 9 Acties ...................................................................................................................................................... 9 Doelen ..................................................................................................................................................... 9 Verwachten resultaten .......................................................................................................................... 9
PAKKET EISEN EN WENSEN .................................................................................... 10 Vaste eisen ........................................................................................................................................... 10 Minimale eisen ..................................................................................................................................... 10 Wensen ................................................................................................................................................. 10
5.
STANDAARDS ............................................................................................................ 11
6.
OLIE- EN GASWINNING ............................................................................................. 12
6.1
Christmas tree ..................................................................................................................................... 15
6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.2
Injectie skids ........................................................................................................................................ 17
6.2.1 6.2.2 7. 7.1 7.2 7.3
8. 8.1 8.2
9.
Master valve .................................................................................................................. 15 Wing Valve ................................................................................................................... 15 Actuator ......................................................................................................................... 16 Chemisch injectie skid .................................................................................................. 17 Water injectie skid ........................................................................................................ 17
PROJECTEN ............................................................................................................... 18 Pneumatic control cabinet 29138 ...................................................................................................... 18 Hydraulic local control panel 29160 .................................................................................................. 18 29439 ..................................................................................................................................................... 19
FUNCTIE ANALYSE ................................................................................................... 20 29138/ 29160 ......................................................................................................................................... 20 29433 ..................................................................................................................................................... 20
FUEL GAS TREATMENT/ CONDITIONING ............................................................... 22
10. CONCLUSIE ................................................................................................................ 23 10.1
Vergelijking .......................................................................................................................................... 23
11. EVALUATIE ................................................................................................................ 24 12. BRONNEN ................................................................................................................... 25 13. BIJLAGE ..................................................................................................................... 25
5
1. Samenvatting Tijdens mijn stage bij Frames Energie Systems heb ik meegewerkt op de engineering afdeling. Er is niet aan één groot project gewerkt maar aan een aantal deelprojecten . Tijdens de stage is er met name aan twee belangrijke deelprojecten gewerkt; 29138 en 29160 (referentie nummers Frames) Verder zijn er veel klussen geweest die later in het rapport besproken worden. Het eerste project waar ik aan gewerkt heb was de 29138 hiervoor heb ik de tubing getekend, getest en productie klaar gemaakt. Met als resultaat een werkplaats tekening (zie bijlage 1) en de files die de buigmachine gebruikt om de leidingen te buigen. Om te begrijpen waar het skid voor diende heb ik de klantorder en beschrijving door gelezen en als het nodig was daarover vragen gesteld. Het tweede project was de 29160. Dit project had meer diepgang met als resultaat General arrangement drawings (bijlage 2) voor 7 verschillende skids. Voor beide projecten geldt dat er sprake moet zijn van het handig indelen van de kasten waarbij er goed bepaald wordt welke component waar komt. De overige werkzaamheden: - Verwerken van commentaar op P&ID’s -
Maken van tag platen voor alle componenten
-
Overleg met de werkplaats voor de tubing 29138
-
Tubing tekenen
6
2. Inleiding In dit rapport is te lezen wat voor stage ik heb gedaan, welke opdracht daar bij hoort en op welke manier ik deze opdracht heb uitgevoerd. De stage is gedaan bij Frames. Door B. van Heijningen student werktuigbouwkunde in overleg met de Haagse Hogeschool te Delft. De opdracht heeft betrekking op het ontwerpen van skids die goed van site tot site te verplaatsen zijn. Een skid is te vergelijken met een Ikea kast van een bepaalde afmeting. Hij wordt dan door Frames gevuld met de door de klant aangevraagde componenten als regelaars en schakelaars die op afstand kunnen worden aangestuurd. Bij het indelen van de skid moet dus rekening gehouden worden met de afmetingen en de inhoud van de kast. Er wordt geprobeerd de indeling zo te kiezen dat het goed past en overzichtelijk blijft. Door de plaatsing van de componenten goed te kiezen maak je het makkelijker om de aansluit leidingen en kabels te routeren zodat die niet kris kras door de kast lopen. Tijdens de stage wordt niet aan 1 project gewerkt maar aan meerdere projecten. Zoals hierboven genoemd ben ik begonnen met het invullen van een skid met 18 solenoïdes. De solenoïdes worden elektrische aangestuurd en zijn er om een grote afsluiter te openen of te sluiten. Dit kan je vergelijken met het elektrische contact van een auto die met een klein elektrische schok de relatief grote motor aan of uit zet. Zo wordt met een stroom de solenoïde geschakeld die vervolgens met een lage druk de afsluiter opent of sluit.
7
8
3. Opdrachten Voor fes heb ik de functie van constructie tekenaar op me genomen. Dit houd in dat ik voor de aan mij gegeven projecten constructie tekeningen zal maken. Deze zullen worden beoordeeld op functionaliteit en zicht. Na goedkeuring van de lead engineer gaan de gemaakte tekeningen naar de werkplaats waar het cabinet gemonteerd zal worden aan de hand van de constructie tekening.
3.1 probleem stelling -
Alle componenten en leidingen moeten binnen de afmetingen van het huis vallen. De volledig gemonteerde cabinet moet goed te transporteren zijn
3.2 Acties -
Bematen van het buiten huis Inpassen van de componenten Routing van kabels en leidingen Duidelijke werktekening maken
3.3 Doelen Het doel van het construeren is om een tekening op te leveren waar mee de werkplaats de kast volledig kan monteren. Dit houd in dat de gemaakte leiding route volledig cnc gebogen moet kunnen worden en er moet duidelijk zijn waar de plaats van die leiding is. Om zo een voorspoedige montage te verwezenlijken.
3.4 Verwachten resultaten -
Een 3D model van het skid (Inventor) De bouw van het skid (werkplaats) Werkplaats tekeningen P&ID, Gas, Bom lijsten/ tekeningen
9
4. Pakket eisen en wensen De eisen verschillen per project. Er moet altijd worden voldaan aan de volgende eisen:
4.1 Vaste eisen -
Werkend model Duidelijke tekeningen Veiligheid Mobiliteit
4.2 Minimale eisen -
leiding routes moeten logies geplaatst worden Skid moet vervoerbaar zijn per vrachtwagen/boot of vliegtuig
4.3 Wensen -
Leidingen moeten met de buigmachine te buigen zijn
10
5. Standaards Fes werkt volgens een standaard genaamd QMS. Hierin staat de planning en het verloop van een nieuw project. Hieronder volgt de beschrijving die geld voor engineers.
11
6. Olie- en gaswinning Om te begrijpen wat de functie is van de door mij gemaakte skids. Word je eerst geïnformeerd over het proces van de olie en gas winning. De control cabinet die ik ontworpen heb zijn gemaakt om actuatoren aan te sturen, dit zijn grote kleppen of afsluiters van 60cm tot wel 2 meter grote. Verdere uitleg over actuatoren is te lezen in hoofdstuk 6.1.3. door de grote van deze kleppen zijn ze niet handmatig te schakelen. Dus worden ze pneumatische of hydraulische aangestuurd door een hpu of cpu wat in feite schakel kasten zijn op lucht of hydrauliek. Daar is verderop meer over te lezen.
12
Het winnen van olie en gas op zee gaat in grote lijnen als volgt. Er worden bodemmonsters genomen door middel van proefboringen om te bepalen waar een bron zit. Vervolgens word er een gat geboord. Om de toegang naar de bron te waarborgen, wordt een serie pijpleidingen in het gat geplaatst. Deze fysieke afscheiding vormt een versteviging van het geboorde gat. Op figuur 1a is dit principe weergegeven.
13
Figuur 1a De olie of het gas in de bron kan onder hoge druk opgesloten zitten. Om de productiestroom uit de bron te kunnen reguleren en controleren, wordt een serie kleppen geplaatst. Eerst wordt de Blow out preventer geplaatst. Deze unit wordt geplaatst tijdens het boren. Het dient voor de veiligheid van de crew en de uitrusting en gereedschap. Vervolgens wordt de downhole safety valve geplaatst. Zoals de naam al doet vermoeden wordt deze klep ondergronds geplaatst. Deze klep wordt alleen gesloten bij calamiteiten als:grote lekken, brand en dergelijke. Daarna wordt de Wellhead geplaatst. Dit is een unit bestaande uit de Christmas tree en de behuizing ervan. De Wellhead wordt als complete unit geplaatst. In figuur 1b is dit principe weergegeven.
figuur 1b
14
6.1 Christmas tree De Christmas tree is een component bestaande uit een serie kleppen. Het dankt zijn naam aan zijn unieke vorm. In Figuur 2 wordt dit principe weergegeven.
Figuur 2
6.1.1 Master valve De master valves zijn kleppen die worden gebruikt om onder normale omstandigheden de productie te stoppen. De bovenste master valve wordt routinematig gesloten, voor service en onderhoud. De onderste master valve wordt alleen gesloten bij een defecte bovenste master valve.
6.1.2 Wing Valve De wing valves zijn gepositioneerd aan de bovenzijde van de Christmas tree. De Production wing valve wordt gebruikt voor het aftappen van de grondstoffen uit de bron en is onder normale omstandigheden geopend. De Kill wing valve wordt gebruikt voor het injecteren van vloeistof om de productiestroom te verbeteren.
15
6.1.3 Actuator De bovenstaande kleppen worden vaak blootgesteld aan grote volumestromen en hoge druk. Daarnaast groeit de vraag naar olie en gas. Om die reden worden er steeds grotere kleppen geproduceerd die niet meer met de hand bediend worden maar op de volgende manier worden aangestuurd: - Mechanisch - Elektromagnetisch - Hydraulisch - Pneumatisch In de laatste twee gevallen spreekt men van actuators. Een actuator bestaat uit een cilinder die is opgedeeld in twee aparte ruimten. In één ruimte zit vloeistof (hydraulisch) of gas (pneumatisch). In de andere ruimte zit een veer. De meeste actuators zijn normaal gesloten. Dit houdt in dat de olie op druk wordt gebracht in de ruimte, hierdoor wordt de veer constant ingedrukt. Wanneer de oliedruk wegvalt, zal de veer de klep dichtdrukken. Op afbeelding 3 wordt de werking nader toegelicht. Om deze actuators aan te sturen wordt gebruik gemaakt van Wellhead Control Panels. Deze WHCP’s kunnen worden opgedeeld in twee groepen. Topside en Subsea. Onder Topside verstaat men de units die de actuators aansturen die boven zeeniveau opereren. Onder Subsea verstaat men de units die de actuators aansturen die op de zeebodem opereren.
Figuur 3 1. Ruimte voor veer 2. Ruimte voor medium 3. Klep/Afsluiter
16
6.2 Injectie skids Frames Energy Systems B.V. levert Injectie skids op aanvraag. Deze units injecteren onder hoge druk een vloeistof of gas. De term injectie skid is onder te verdelen in twee categorieën: - Chemisch injectie skid - Water injectie skid
6.2.1 Chemisch injectie skid Om de continuïteit van tubing en piping te garanderen worden vaak chemicaliën geïnjecteerd. Bijvoorbeeld wanneer sprake is van zuur gas. De werkzame stof van dit zure gas, H2S, heeft de eigenschap dat het metaal aantast. Uiteindelijk kan dit ertoe leiden dat tubing en piping wordt aangetast. In het geval van H2S wordt Vitrisol geïnjecteerd. Dit zorgt ervoor dat het zure gas wordt geneutraliseerd. Daarnaast zorgen deze chemicaliën voor een verbetering van de grondstof. Zo wordt olie met een lagere viscositeit verkregen bij het injecteren van bepaalde chemicaliën, zodat olie makkelijker naar de oppervlakte kan worden gepompt.
6.2.2 Water injectie skid Om zoveel mogelijk grondstoffen uit de bron te kunnen halen, wordt water onder hoge druk teruggepompt. Het water zorgt voor een hoge druk in de bron, zodat de grondstof omhoog wordt gedrukt. Daarnaast zorgt het gebruik van waterinjectie voor een herstellende werking voor de bron. In afbeelding 4 een afbeelding van een injectie skid. Deze Unit spuit de vloeistof onder hoge druk in de bron.
Afbeelding 4. Injectie skid Bron: Verslag Ramon Vonk
17
7. Projecten Tijdens mijn stage ben heb ik gewerkt aan meerdere projecten die iets te maken hebben met het hierboven beschreven proces. Eerder in het verslag heb ik de hoofd projecten genoemd waaraan ik gewerkt heb. Nu er duidelijkheid is over wat de functie is van de skids die gebouwd worden zal ik per project uitleggen wat de functie is en wat mijn betrokkenheid was bij het project. Wat niet wordt beschreven zijn alle projecten waar ik kleine aanpassingen of verbeteringen in heb gemaakt. Voor het totaalbeeld zal ik deze projecten wel noemen.
7.1 Pneumatic control cabinet 29138 Het project 29138 is het eerste grote project waar ik aan mee heb gewerkt binnen Frames. Voor dit project heb ik de leidingroute bedacht. De stagair die voor mij bij Frames stage liep heeft het skid ingevuld met alle solenoïdes. De behuizing van elke kast wordt uitbesteed aan Revicon. Mijn taak was het zo slim mogelijk routen van alle leidingen in de kast. Dit vraagt een zeer precieze manier van werken omdat de leidingen in de werkplaats worden gemaakt met een cnc buigmachine die alle bochten en buigingen uit de door mij gemaakte inventor tekening haalt. Het was heel leuk om te zien hoe de skid werd opgebouwd in de werkplaats van Frames. Met als resultaat een goed werkende skid. Het gaat hier in totaal om 4 verschillende kasten. Hiermee word bedoeld dat de uitgangen van de kast op steeds een andere locatie in de kast zit. Zo heb je: - 18 links (waar dus 12 uitgangen in de linker zijkant zaten en 6 in de onderkant) - 18 rechts (waar 12 uitgangen in de rechterzijkant zaten en 6 in de onderkant) - 15 rechts ( alle 15 uitgangen in de rechterzijkant) - 15 links ( alle 15 uitgangen in de linkerzijkant) In bijlage 1 zijn mijn tekeningen te vinden en foto´s van de gebouwde skids.
7.2 Hydraulic local control panel 29160 Ook bij 29160 is de kast zelf ontworpen door Revicon. In dit project was mijn taak echter heel anders. Hier heb ik alle componenten geplaatst en op een handige plek gezet. In dit project ging het om 7 verschillende kasten. Kast 001 en 002 zijn qua indeling gelijk aan elkaar net als kast 004 en 005 er zit echter verschil in de uitgang nummers wat terug te vinden is op de tekening in bijlage 2. Voor dit project heb ik ook de fittinglijst gemaakt; hierin worden alle fittingen genoemd en het aantal waarin ze voorkomen. Zo word de bestelling gemaakt voor alle fittingen.
18
7.3 29439 Voor project 29439 de Hydraulic Power Unit heb ik de Piping and instrumentation diagram getekend (P&ID). Deze tekening bevat alle informatie over leiding diameters, connection points, afsluiters, kleppen en alle andere componenten die nodig zijn om deze HPU te laten werken. Aan de hand van het P&ID wordt de Bill Of Material (BOM) opgesteld. Hierin staan alle componenten genoemd, ook staat er hoe vaak iets voorkomt en welke instelling erbij hoort. Zo is het overzichtelijk welke producten er besteld moeten worden zodat de HPU geassembleerd kan worden. Bom en P&ID bijgevoegd in bijlage 3.
19
8. Functie analyse Hier zal ik voor de boven genoemde projecten de functie omschrijving geven. De projecten 29138 en 29160 hebben dezelfde functie, het enige verschil is dat 29138 op lucht werkt en 29160 d.m.v. hydraulica.
8.1 29138/ 29160 De skid die gebouwd is voor project 29138 is een Pneumatic Control Cabinet. Het gaat om een On/Off valve actuator gebruikt in South Pars Field Development Phases 15&16. Dat betekent dat de ontworpen skid volledig automatisch alle kleppen kan openen of sluiten. Met behulp van drukmeters wordt de druk in de leidingen gemeten. Aan de meting is te zien of een klep open of dicht staat. Project 29160 is in functie gelijk aan 29138 maar omdat de aansturing hier hydraulische gebeurt ziet de skid er heel anders uit dan bij 29138.
8.2 29433 Het project 29433 is het bouwen van een HPU Hydraulic Power Unit. De HPU heeft als functie: het bufferen en op druk brengen van het medium. De unit maakt gebruik van pompen om het medium door het hele systeem te pompen. De accumulatoren,(zie afbeelding 5), houden het systeem op druk wanneer een drukval dreigt op te treden. Pompen alleen hebben niet het vermogen en de snelheid om deze drukval op te vangen.
20
afbeelding 5 Indicators 1. Tank 2. Accumulator 3. Pressure -
21
9. Fuel gas treatment/ conditioning Following the worldwide increasing environmental requirements, Fuel Gas Treatment Packages are one of the fastest growing Frames products. These compact units are mainly used for treatment of the supply gas that goes to the platform generators Based on experience Frames is aware of the required high gas quality these generators need. Therefore each package is specifically designed and engineered to deliver the gas at the exact conditions which, besides control, typically involves heating, cooling, drying and filtering. Generally the packages are provided with full instrumental control and feedback systems to monitor every parameter of the package. Bron: http://www.frames-group.com/?s=catalogus&prodtype=1&cat=4&product=28 Over fuel gas treatment/ conditioning heb ik een gast college gevolgd bij frames. Hierin is uitgelegd welke stappen het gewonnen gas moet ondergaan voordat het gebruikt kan worden. Het gewonnen gas is ruw en er zit vaak nog stof/ zand in en er is een grote kans op waterdruppel vorming. Dus word het gas van te voren behandeld. Gefilterd en “schoon” gemaakt. De reden dat bovengenoemde pakketten goed verkopen is dat een plant vaak op een grote afstand van beschaving gelokaliseerd zijn. Hierdoor is het lastig om het geheel van energie te voorzien. Door het gewonnen gas terplekken te behandelen kunnen generatoren de benodigde energie opwekken op locatie. Hierdoor hoeven er geen lange kabels of tankers naar de site gebracht te worden.
22
10. Conclusie Een belangrijk doel binnen de opleiding is het voorbereiden van de student op een functie in het bedrijfsleven. Een stage is een goede manier om theoretische kennis in de praktijk te brengen en nieuwe kennis op te doen. Het leren teken met Inventor gebeurd tijdens het 1e jaar van de opleiding werktuigbouw aan de Haagse Hogeschool. Dat vormt de theoretische basis voor tekenwerkzaamheden die binnen Frames worden uitgevoerd. De basis voor het leren tekenen met Autocad is al gelegd op het MBO. Door veel met beide programma’s in de praktijk te werken zijn de kennis en vaardigheden hiervan sterk toegenomen.
10.1 Vergelijking Door het tekenen en ontwerpen is mijn stage bij Frames een hele andere stage dan bij Technip. Beide stages zijn voor mij erg leerzaam geweest. Bij Technip lag de nadruk op de mechanica. Bij Frames meer op het toepassen van mijn tekenvaardigheid en de zaken die daarmee verband houden.
23
11. Evaluatie Wat de stage bij Frames zo interessant maakt zijn de diverse gevarieerde opdrachten die voorbij komen. Er lopen veel verschillende projecten tegelijk voor meerdere klanten die allemaal hun eigen eisen en wensen hebben. Het is uitdagend om daarvoor oplossingen te bedenken die aansluiten op die wensen. Ik vind het leuk om daarbij betrokken te zijn en te zoeken naar de beste oplossingen binnen de grenzen van de ruimte en de logica. Door tekeningen te maken als PID GAC heb ik geleerd om heel snel componenten te herkenen en weet ik welke functie ze hebben. Ook het opstellen en het lezen van tekeningen gaat mij gemakkelijker af. Ik heb kennis gemaakt met gas treatment een belangrijk product waar Frames zich mee bezig houd. Door mijn kennis in de praktijk toe te passen heb ik mijn tekenvaardigheid en oplossend vermogen sterk verbeterd. Ook de feedback van mijn stagebegeleiders en collega’s bij Frames heeft daar in belangrijke mate aan bijgedragen. Ik graag de volgende mensen bedanken: Mijn stage begeleider Kees Valentijn. Zijn functie binnen Frames is Lead Engineer. Hij verzamelt de orders, kijkt al het werk na en communiceert met de werkvloer, de klanten en de leveranciers. Begeleider 2: Michel v.d. Kroft. Zijn functie is Engineer. Met Michel heb ik nauw samengewerkt. Hij heeft mij uitleg gegeven als ik vragen had over de werkzaamheden of werking van componenten en skids. Ook wil ik Arie Taal bedanken voor de begeleiding vanuit school.
24
12.
Bronnen
Stage verslag Ramon Vonk http://www.frames-group.com/?s=catalogus&prodtype=1&cat=4&product=28
13.
Bijlage
Bijlage 1 Tekeningen Project 29138 Bijlage 2 Tekeningen Project 29160 Bijlage 3 Tekeningen Project 29439
25
