SIMULAZIONE
tecnica
Automazione e Strumentazione
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Giugno 2012
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Nella progettazione di un impianto di produzione GNL, principalmente basata su
simulazioni in condizioni stazionarie, l’esecuzione di studi di simulazione dinamica
risulta sempre più importante per migliorare il design dei sistemi più critici, legati ai
cicli di compressione. L’articolo descrive l’esperienza maturata nell’esecuzione di
studi dinamici per un impianto in Algeria, evidenziandone problematiche, soluzioni
intraprese e “lessons learned” acquisite, da un punto di vista tecnico e gestionale.
Anton Marco Fantolini
Francesco Croci
Massimiliano Sbarsi
Luigi Pedone
La simulazione dinamica
per progettare e realizzare un impianto GNL
L’esecuzione di studi di simulazione dinamica sta
diventando fondamentale per la progettazione di
nuovi impianti di Gas Naturale Liquefatto (GNL).
Le applicazioni tipiche di questi studi riguardano
l’analisi di componenti critici dell’impianto come
compressori, turbine a gas e sistemi di torcia.
Attraverso gli studi di simulazione dinamica è
possibile identificare modifiche al design che per-
mettono di migliorare in maniera significativa le
prestazioni, la sicurezza ed affidabilità di gestione
dell’impianto rispetto ad un approccio proget-
tuale tradizionale.
Inoltre, se le modifiche al design vengono iden-
tificate con sufficiente anticipo, esse possono
essere implementate con un minore impatto
economico, portando un significativo risparmio
durante le attività di Ingegneria, Approvvigiona-
mento e Costruzione.
Il design di un impianto GNL è tipicamente
basato su una simulazione in condizioni stazio-
narie. Questo approccio, però, non permette di
prendere in considerazione le caratteristiche delle
macchine rotanti, responsabili direttamente della
capacità di tali impianti, e di studiare i sistemi
di controllo. Una simulazione dinamica risulta
essenziale per comprendere i transitori e le dina-
miche di impianto, per analizzare e verificare gli
schemi di controllo e le procedure operative.
Il modello dinamico permette di calcolare le
variabili di processo come funzione del tempo.
Inoltre è possibile valutare le deviazioni di pro-
cesso dai casi di marcia normali operativi, incluse
le procedure di avviamento e di fermata.
Questo articolo presenta l’esperienza maturata
attraverso uno studio di simulazione dinamica
applicato ad un impianto di produzione GNL
(GNL-3Z Project) costruito da Saipem S.p.A. per
Sonatrach in Algeria.
Nell’articolo si forniscono, oltre ad una breve
descrizione del processo di produzione del
GNL, il numero di casi studiati, evidenziando i
problemi affrontati e le soluzioni implementate.
Inoltre sono descritte le “lessons learned” emerse
nello svolgimento del progetto, insieme ai bene-
fici ottenuti attraverso gli studi di simulazione.
L’approccio dello studio dinamico
Uno studio di simulazione dinamica richiede
l’implementazione di una serie di attività prima
di ottenere il risultato desiderato; è prima di
tutto necessario definire esattamente lo scopo
del lavoro, che include i limiti del modello ed i
casi da analizzare. Dal punto di vista esecutivo, il
primo passo consiste nella raccolta dei dati (inclu-
dendo l’analisi degli schemi isometrici, se neces-
sario), in un formato utilizzabile dal software di
simulazione, ed assicurando che siano facilmente
accessibili, riutilizzabili e verificabili.
Si passa poi alla costruzione del modello vero e
proprio o delle sue parti (sotto-modelli) sulla base
dei P&ID, delle matrici Causa ed Effetto e dei dati
disponibili delle apparecchiature. Gli elementi
modellati per i sistemi di compressione sono le
apparecchiature (turbine a gas, motori elettrici,
scambiatori di calore, serbatoi, ecc.), le tubazioni
principali, il controllo, le valvole di protezione
(anti-pompaggio, hotgas bypass e bleed valves),
le logiche dei sistemi di emergenza con le relative
valvole e le procedure di normale avviamento e
spegnimento.
Una volta integrati gli eventuali sotto-modelli, si
procede con la preparazione del modello finale
allineato in stazionario con il bilancio di materia
ed energia concordato.
A questo punto è possibile preparare ed analiz-
zare un primo report, nel quale si evidenziano i
‘
Keyword
simulazione dinamica,
GNL, compressore,
anti-pompaggio,
lessons learned
GLI AUTORI
A.M. Fantolini, F. Croci, M.
Sbarsi, L. Pedone, Saipem SpA
