BR112012005907B1

BR112012005907B1 - estrutura fora da costa, e método para energizar uma estrutura fora da costa

Info

Publication number: BR112012005907B1
Application number: BR112012005907-6A
Authority: BR
Inventors: Shailesh Desai
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2020-10-27
Also published as: EP2478311B1; AU2010297386B2; BR112012005907A2; EP2478311A1; KR20120074285A; CN102498358B; CN102498358A; CY1122204T1; AU2010297386A1; WO2011032958A1

Abstract

ESTRUTURA FORA DA COSTA, MÉTODOS PARA ENERGIZAR UMA ESTRUTURA FORA DA COSTA E PARA INICIAR UM COMPRESSOR USANDO UMA ESTRUTURA FORA DA COSTA. A presente invenção fornece uma estrutura fora da costa (1) e métodos para energizar e usar dita estrutura, a estrutura fora da costa (1) compreendendo pelo menos: (i) um sistema de energia essencial (EPS) (100) compreendendo pelo menos um gerador elétrico de EPS (110) eletricamente conectado a um sistema de distribuição do EPS (130), dito sistema de distribuição EPS (130) conectado eletricamente a pelo menos um consumidor EPS (150); e (ii) um sistema de energia de instalação (PPS) (200) compreende pelo menos um gerador elétrico do PPS (210) eletricamente conectado a um sistema de distribuição de PPS (230) eletricamente conectado a pelo menos um consumidor do PPS (250), em que dito sistema de energia essencial (100) é eletricamente segregado a partir do sistema de energia de instalação.

Description

[001] A presente invenção está relacionada com uma estrutura fora da costa que compreende um sistema de energia elétrica e com métodos para energizar e usar tal estrutura fora da costa. A estrutura fora da costa e os métodos são vantajosos para a proteção e para uma operação confiável dos consumidores elétricos em tal estrutura. A invenção é particularmente benéfica quando a estrutura fora da costa produz hidrocarboneto, preferivelmente liquefeito e resfriado, tal como o gás natural liquefeito.

[002] Navios convencionais de alto-mar, como os transportadores, contêm um sistema de geração e distribuição de energia elétrica tendo propriedades elétricas, tais como frequência, voltagem e rotação de fase, que são projetadas para operar dentro de limites estritos com base nos padrões da Comissão Internacional de Eletrotécnica. Isto permite a operação confiável dos equipamentos elétricos a bordo do navio. Um sistema como tal é aqui referido como um “circuito elétrico estável”.

[003] A função de muitos navios tem progredido além do simples transporte de carga e se expandiu para fornecer capacidades industriais que requerem equipamento complexo de instalação. Por exemplo, o conceito de uma Instalação de Liquefação, Armazenamento e Descarga Flutuante (FLSO, da sigla em Inglês para Floating Liquefaction Storage and Off-loading)combina um processo de liquefação de gás natural, tanques de armazenamento, sistemas de carregamento e outra infraestrutura em uma unidade flutuante singular. O conceito de liquefação de gás natural flutuante (FLNG, da sigla em Inglês para Floating Liquefied Natural Gas) é similar ao conceito do FLSO, mas, adicionalmente, fornece o processo de tratamento do gás natural como também o processo de liquefação, tanques de armazenamento, sistemas de carregamento e outra infraestrutura em uma unidade flutuante singular.

[004] Esses conceitos são vantajosos porque eles fornecem alternativas fora da costa para as instalações de liquefação em terra. Estes navios podem ser ancorados fora da costa, ou próximos de ou em um campo de gás, em águas profundas o suficiente para descarregar o produto LNG para os navios transportadores. Eles também representam bens móveis, que podem ser relocados para uma nova locação quando o campo de gás está se aproximando do fim da sua vida produtiva, ou quando requisitado por condições econômicas, ambientais ou políticas.

[005] Entretanto, o fornecimento de equipamento de instalação complexa sobre uma estrutura fora da costa pode dar origem a problemas para os sistema de geração e de distribuição elétrica. Por exemplo, a partida de dispositivos, tais como relativamente grandes motores como os acionadores de compressor usados em um processo de liquefação, que podem dar lugar para uma carga severa no sistema de energia, requisitando até cinco vezes a plena carga usual desses dispositivos.

[006] Da mesma forma que a partida de um motor ou dispositivo similar, o desligamento de um motor ou um gerador pode também dar lugar para uma carga severa no sistema de energia; em termos de flutuações de frequência e de voltagem. Tais sistemas de energia tendo alterações severas e irregulares em um ou em ambos, a frequência e a voltagem, é denominado como um “circuito instável”, e pode não atender aos padrões do IEC para desvios de frequência e de voltagem. Muitos equipamentos consumidores elétricos podem não operar confiavelmente, ou serem danificados como resultado de uma operação com tal “circuito instável”.

[007] Esses problemas são particularmente severos naqueles circuitos elétricos em que a capacidade de geração é limitada em comparação com a demanda de energia dos consumidores elétricos. Esta característica do circuito elétrico pode ser medida pela razão da energia total gerada pela energia total consumida (PG:PC - das siglas em Inglês para Power Generation e para Power Consumption)na carga de pico em estado estável de operação. Razões PG: PC menores ou igual a 1,4 podem particularmente dar origem a tais problemas.

[008] Convencionalmente, este problema é resolvido pelo fornecimento de um “circuito elétrico estável” para todos os consumidores elétricos. Isto pode ser atingido pela aquisição de capacidade de geração de energia adicional para suprir a energia requisitada na partida de grandes dispositivos e/ou adaptar os consumidores do sistema de energia para tolerar desvios de voltagem e de frequência, por exemplo, pela adição de filtros elétricos, transformadores etc. a um elevado custo de capital.

[009] EP - 2006492 - Al revela uma instalação em terra para comprimir um gás ou um fluido, que compreende compressores de alta potência e um motor elétrico para cada dito compressor e que o motor é disposto para acionar o compressor. A instalação compreende pelo menos um gerador elétrico e pelo menos uma turbina a gás adaptada para acionar o gerador na geração de energia elétrica para a operação do dito motor elétrico. A instalação também compreende um aparato adaptado para controlar a frequência da energia elétrica na operação do dito motor elétrico, com o aparato compreendendo meios adaptados para controlar a frequência da energia elétrica pelo controle da velocidade de rotação de um eixo de saída da turbina a gás. O arranjo compreende um circuito tendo duas seções de barra de distribuição que são conectadas uma com a outra via uma chave. Alguns dos geradores são conectados a uma seção da barra de distribuição, e os outros geradores são conectados com a segunda seção da barra de distribuição. As duas seções da barra de distribuição do circuito podem ser conectadas, de tal forma que as características de fase, de voltagem e de frequência são similares nas duas seções da barra de distribuição. As turbinas a gás conectadas a uma seção da barra de distribuição são controladas pelo mesmo aparato das turbinas a gás conectadas com a outra seção da barra de distribuição.

[0010] EP - 2006492 revela um método de operar motores elétricos em um circuito. Entretanto, a instalação da EP - 2006492 não é prática, desde que é impossível acelerar os motores elétricos a partir da velocidade zero até a velocidade de operação do estado estável sem um equipamento adicional.

[0011] A presente invenção pretende abordar um ou mais dos problemas acima associados com a operação de uma instalação de eletricidade em uma estrutura fora da costa.

[0012] Em um primeiro aspecto, a presente invenção fornece uma estrutura fora da costa que compreende pelo menos: (i) um sistema de energia essencial (EPS) que compreende pelo menos um gerador elétrico do EPS eletricamente conectado a um sistema de distribuição do EPS, dito sistema de distribuição do EPS conectado eletricamente a pelo menos um consumidor do EPS; e (ii) um sistema de energia de instalação (PPS) que compreende pelo menos um gerador elétrico do PPS conectado eletricamente a um sistema de distribuição do PPS, dito sistema de distribuição do PPS conectado eletricamente com pelo menos um consumidor do PPS; e o dito sistema de energia essencial sendo segregado eletricamente do sistema de energia de instalação.

[0013] A presente invenção é particularmente benéfica para estruturas fora da costa tendo sistemas de energia de instalação nos quais a razão entre a energia total produzida / e o consumo total de energia (PG/PC) for menor do que ou igual a 1,4, mais preferivelmente dentro da faixa de 1,4 - 1,0.

[0014] Em um segundo aspecto, a presente invenção fornece um método para energizar uma estrutura fora da costa que compreende pelo menos as etapas de: - fornecer a estrutura intencionada para uso fora da costa; - fornecer a dita estrutura com um sistema de energia essencial (EPS) que compreende pelo menos um gerador elétrico do EPS conectado eletricamente a um sistema de distribuição do EPS, dito sistema de distribuição do EPS conectado eletricamente a pelo menos um consumidor do EPS; - fornecer a dita estrutura com um sistema de energia de instalação (PPS) que compreende pelo menos um gerador elétrico do PPS conectado eletricamente a um sistema de distribuição do PPS, dito sistema de distribuição do PPS conectado eletricamente com pelo menos um consumidor do PPS; e o dito sistema de energia essencial sendo segregado eletricamente do sistema de energia de instalação.

[0015] A estrutura intencionada para uso fora da costa pode ser, por exemplo, um navio, uma plataforma ou um caixão. A manufatura da plataforma pode tomar lugar em terra, fora da costa ou uma combinação de em terra e fora da costa. Por exemplo, a estrutura intencionada para uso fora da costa pode ser preparada em um dique seco, e quando completada a estrutura pode ser movida fora da costa. Alternativamente, a manufatura pode tomar lugar fora da costa, que neste caso, a estrutura intencionada para uso fora da costa já terá uma forma apropriada, por exemplo, fornecida como um navio flutuante, plataforma fora da costa ou caixão.

[0016] A estrutura fora da costa de acordo com a presente invenção habilita um método de partida e operação de motores elétricos em um circuito instável. A invenção fornece um método alternativo que habilita motores elétricos a serem acelerados a partir da velocidade zero até a velocidade de operação através do emprego do conceito de circuito instável e um acionador de velocidade variável.

[0017] EP - 2006 - Al estabelece que os meios para controlar a frequência são intencionados para obter as mesmas saídas de voltagem e de frequência daquelas fornecidas pelos geradores a turbina a gás. As duas seções da barra de distribuição na EP - 2006 - Al necessitarão possuir características elétricas similares em termos de voltagem, nível de avarias, medida de corrente e, sobretudo, não podem ser consideradas como sistemas de energia separados.

[0018] A presente invenção é única uma vez que o acionador de velocidade variável é usado para dar partida em motores elétricos em um circuito instável. Nominalmente, o circuito estável separado da presente invenção pode ter uma menor medida de avaria e de nível de voltagem do que o circuito instável. Além disso, o circuito estável terá diferentes limites para desvios de frequência e de voltagem do que os do circuito instável. A presente invenção compreende dois sistemas de energia, um “estável” e um “instável”, ambos tendo sistemas de controle separados.

[0019] Pelo fornecimento de um sistema de energia essencial o qual é eletricamente segregado do sistema de energia de instalação, é possível proteger consumidores do sistema de energia essencial, tais como sistemas essenciais do navio como os de controle, navegação, acionadores de média e baixa voltagem e iluminação, das flutuações advindas da operação de consumidores do sistema de energia de instalação tais como acionadores de alta voltagem como os relativamente grandes motores elétricos acionadores de compressores.

[0020] Deste modo, um sistema de energia essencial pode ser fornecido com um circuito estável, o qual atende aos padrões operacionais do IEC, assegurando a operação confiável daqueles dispositivos do sistema de energia essencial. Isto pode gerar economia de CAPEX, por que os consumidores do EPS não precisam ser modificados para operar em um circuito instável ou um circuito instável não precisa ser modificado para se tornar um circuito estável o que poderia ser resultado de uma interconexão com os consumidores da instalação como os grandes motores elétricos acionadores.

[0021] Por exemplo, quando o sistema de energia de instalação compreende um motor elétrico síncrono, que pode ser usado para acionar um compressor de refrigeração, não será possível dar partida em tal motor diretamente em linha (como em um motor assíncrono) por causa da pressão ajustada de saída do compressor. Um sistema de acionamento de velocidade variável pode ser usado para fornecer um aumento gradual em frequência e em voltagem para trazer o motor elétrico acionador de uma condição de pronto uso para a da sua velocidade de operação. Entretanto, tal sistema de acionamento de velocidade variável pode causar distorções em harmônicos de ordem mais alta e perdas de comutação no sinal de voltagem resultante de um circuito instável que poderá afetar (?) adversamente a operação de outros consumidores do sistema de energia ou danificar equipamento elétrico. Consumidores sensíveis ao sistema de energia podem ser protegidos de tais efeitos pela instalação deles em um sistema de energia essencial, de circuito estável, segregado eletricamente do sistema de energia de instalação.

[0022] Em outro exemplo, a retirada de um consumidor do sistema de energia de instalação, tal com um grande motor acionador de compressor, pode resultar em um imediato aumento na frequência e na voltagem da alimentação de energia, que produz um circuito instável não apropriado para certos consumidores desta energia fornecida. Similarmente, a retirada de um gerador elétrico do sistema de energia da instalação pode resultar em um imediato e significativo decréscimo na frequência e na voltagem da alimentação de energia da instalação, levando a um circuito instável.

[0023] Será também perceptível que a partida de um grande motor de indução, que pode ter 20 MW ou mais de potência de operação se usado para acionar um compressor de refrigeração, pode também levar a significativas flutuações de voltagem e frequência no fornecimento de energia, produzindo um circuito instável.

[0024] Consumidores de um sistema de energia podem então ser protegidos das flutuações associadas com um circuito instável pela instalação deles em um sistema de energia essencial segregado. Então, apenas os consumidores do sistema de energia de instalação que poderão necessitar ser projetados para operar em um circuito instável. Isto permite o fornecimento de um sistema de energia de instalação com um envelope de operações mais abrangente do que teria sido possível sob os padrões do IEC.

[0025] O termo “eletricamente segregado” como aqui usado em relação a dois ou mais sistemas de energia está intencionado para significar que não há conexões ou interconexões elétricas (com exceção do aterramento e massa) intencionadas para transferência de potência entre os sistemas de energia especificados. Portanto, sistemas de energia eletricamente segregados não possuem conexão ou interconexão elétrica de tal forma que não há possibilidade de transferência de potência entre os sistemas. Por exemplo, tais sistemas de energia segregados eletricamente não poderão ser conectados por transformador e/ou sistema de acionamento de velocidade variável.

[0026] Modalidades da presente invenção serão agora descritas por motivo somente de exemplo e com referência aos desenhos acompanhantes, mas não limitantes, nos quais: - Figura 1 é um esquema diagramático para uma estrutura fora da costa de acordo com uma primeira modalidade; - Figuras 2 a - c são esquemas diagramáticos que mostram configurações alternativas para o sistema de energia de instalação da estrutura fora da costa de acordo com outras modalidades; e - Figura 3 é um esquema diagramático de uma estrutura fora da costa de acordo com outra modalidade.

[0027] Para o propósito desta descrição, um número singular de referência será atribuído para uma linha como também para uma corrente elétrica ou corrente transportado nesta linha. Os mesmos números de referência usados em diferentes Figuras representam idênticas linhas e correntes.

[0028] Figura 1 mostra um esquema diagramático de uma estrutura fora da costa 1. Como aqui usado, o termo estrutura fora da costa está intencionado para cobrir qualquer estrutura flutuante ou não flutuante localizada em um corpo d’água como um mar ou um lago. Tais estruturas fora da costa podem, por exemplo, estarem localizadas em profundidades de 10m ou mais, ou 20m ou mais. O termo estrutura fora da costa inclui um navio flutuante, uma plataforma fora da costa ou um caixão.

[0029] Em uma modalidade preferida, a estrutura fora da costa é um navio flutuante como mostrado na modalidade da Figura 1. Um navio flutuante pode ser qualquer navio ancorado ou em movimento, geralmente pelo menos tendo um casco, e usualmente sendo da forma de um navio como um navio tanque. Tais navios flutuantes podem ser de quaisquer dimensões, mas são usualmente alongados. Enquanto as dimensões de um navio flutuante não são limitadas no mar, as facilidades de construção e de manutenção para navios flutuantes podem limitai* tais dimensões. Assim, em uma modalidade, o navio flutuante ou a plataforma fora da costa é menor do que 600m de comprimento, tal como 500m, e tem uma boca menor do que 100m, tal como 80m, de forma a ser capaz de se alojar nas facilidades de manutenção e em estaleiros de construção.

[0030] O navio flutuante pode ser uma construção nova ou uma conversão a partir de um navio existente, tal como um transportador de LNG. E preferido existir o máximo de separação entre qualquer equipamento de processo de alta pressão e as áreas normalmente ocupadas pela tripulação, em ambas as modalidades. Uma nova construção é vantajosa porque ela pode ser fornecida com um arranjo de convés contendo um sistema de contenção para alta pressão (por exemplo, para a liquefação do gás natural) no qual é mais fácil para integrar os equipamentos de processo, com o casco e as estruturas de acomodações sendo projetadas desde o início com as características requeridas, como tal com resistência ao efeito de sopro, qualquer proteção criogênica e estanqueidade ao fogo.

[0031] A estrutura fora da costa pode ser também uma estrutura com base na gravidade, tal como uma plataforma fora da costa. A plataforma fora da costa pode também ser móvel, mas é geralmente localizada mais permanentemente do que um navio flutuante. Uma plataforma fora da costa pode também flutuar, e pode também ter quaisquer dimensões apropriadas.

[0032] A estrutura fora da costa 1 é fornecida com dois sistemas de energia eletricamente segregados, um sistema de energia essencial (EPS) 100 e um sistema de energia de instalação (PPS) 200.

[0033] Como comentado acima, a partida de dispositivos elétricos de alta potência, como grandes indutores ou motores, por exemplo, motores acionadores de compressor, pode requerer até cinco vezes a corrente de carga total. Isto pode dar origem a uma carga severa no sistema de energia, levando a flutuações na voltagem e na frequência que produzem um circuito instável que pode potencialmente danificar consumidores elétricos.

[0034] Em adição, o desligamento de tais dispositivos elétricos de alta potência pode resultar em um aumento de voltagem e de frequência no fornecimento de energia, produzindo um circuito instável tornando o sistema de energia não apropriado para uso com certos consumidores elétricos.

[0035] Além disso, o desligamento de um ou mais dos geradores elétricos que alimentam o sistema de energia pode resultar em uma abrupta queda de voltagem e de frequência na alimentação de energia, produzindo um circuito instável com consequências adversas para certos consumidores elétricos.

[0036] A estrutura fora da costa e método aqui revelados superam os problemas e os efeitos de tais circuitos instáveis sobre dispositivos elétricos sensíveis, pelo fornecimento de pelo menos dois sistemas de energia segregados eletricamente. O sistema de energia essencial 100 é usado para energizar aqueles consumidores elétricos que podem ser afetados por um ou ambos os desvios de voltagem e de frequência que podem ocorrer em um circuito instável. O sistema de energia de instalação 200 é usado para energizar aqueles consumidores elétricos cuja operação pode produzir um circuito instável, aqueles dispositivos que podem tolerar a alimentação de energia elétrica a partir de um circuito instável, e/ou aqueles dispositivos que podem ter sido adaptados para uso com um circuito instável.

[0037] O sistema de energia essencial 100 é um circuito elétrico estável que alimenta energia para aqueles consumidores essenciais para a operação segura da estrutura fora da costa 1 e/ou aqueles consumidores que são sensíveis a flutuações de voltagem e de frequência que poderiam avariar ou operar de forma não confiável pelas excessivas variações destas propriedades. De forma que, o sistema de energia essencial 100 pode ser projetado para operar dentro dos estritos limites com base nos padrões da Comissão Internacional de Eletrotécnica (IEC).

[0038] O sistema de energia essencial 100 compreende pelo menos um gerador elétrico do sistema essencial de energia 110. O gerador elétrico 110 do EPS é eletricamente conectado a um sistema de distribuição 130 do sistema de energia essencial. O sistema de distribuição do EPS 130 é eletricamente conectado a pelo menos um consumidor 150 do sistema de energia essencial.

[0039] Para simplicidade, a Figura 1 mostra apenas um singular gerador elétrico 110 do EPS e um singular consumidor 150 do EPS.

[0040] O pelo menos um gerador elétrico 110 do EPS pode ser um gerador de corrente alternada. Poderá existir uma diversidade de geradores elétricos do EPS, como 3-6, mais preferivelmente 4 geradores. Cada gerador elétrico pode ter a mesma ou diferente capacidade de geração elétrica, por exemplo, na faixa de 5 - 20 MW, mais preferivelmente 8 MW. Em uma modalidade, quatro geradores elétricos 110 de 8 MW podem estar presentes, fornecendo 32 MW de potência para os consumidores 150 do EPS, como os sistemas críticos da estrutura fora da costa 1.

[0041] O sistema de distribuição 130 do EPS conecta pelo menos um gerador elétrico 110 do EPS com pelo menos um consumidor 150 do EPS através da estrutura fora da costa 1. O sistema de distribuição 130 do EPS pode ser uma rede de distribuição radial. Tal sistema de distribuição é conhecido para aqueles mais versados na técnica.

[0042] O pelo menos um consumidor 150 do sistema de energia essencial pode ser um ou mais de diversos dispositivos elétricos. Consumidores 150 do EPS incluem, por exemplo, o controle, comunicações, qualquer navegação, acionadores de média e baixa voltagem e sistemas de iluminação da estrutura fora da costa 1.

[0043] Como aqui usado, acionadores de baixa voltagem são aqueles com voltagem de 1.000 V ou menos. Acionadores de média voltagem são aqueles com voltagem na faixa de maiores do que 1.000 V até menor do que ou igual a 7,2 kV. Acionadores de alta voltagem são aqueles na faixa de maiores do que 7,2 kV.

[0044] Consumidores como acionadores de baixa voltagem incluem, por exemplo, motores de bombas tendo uma potência de cerca de 2 kW, tal como um motor de bomba de óleo de lubrificação de um gerador, e motores de bomba tendo uma potência de cerca de 100 kW, tal como um motor de bomba de refrigeração de água no casco.

[0045] Consumidores como acionadores de média voltagem incluem, por exemplo, motores de compressor que têm uma potência de cerca de 1.200 kW, tal como um motor de compressor de extinção de chama de gás, e motores de bomba que têm a potência de cerca de 700 kW, como um motor de bomba de aspiração de água do mar.

[0046] Consumidores como acionadores da alta potência incluem, por exemplo, motor de compressor que tem uma potência de 10 MW ou mais, ou, por exemplo, cerca de 30 MW, tal como motor de compressor de refrigeração, por exemplo, para um sistema de liquefação de gás natural.

[0047] O sistema de energia de instalação (PPS) 200 fornece energia para aqueles consumidores prováveis de causar variações excessivas em uma ou ambas a voltagem e a frequência. Tais consumidores incluem consumidores com acionadores de alta voltagem como relativamente grandes indutores ou motores. O sistema de energia da instalação pode ser então um chamado circuito instável.

[0048] O sistema de energia de instalação 200 compreende pelo menos um gerador elétrico 210 do sistema de energia de instalação. O gerador elétrico 210 do PPS é conectado eletricamente com um sistema de distribuição 230 do sistema de energia de instalação. O sistema de distribuição 230 do PPS está conectado eletricamente com pelo menos um consumidor 250 do sistema de energia de instalação.

[0049] Para simplicidade, a Figura 1 mostra apenas um singular gerador elétrico 210 do PPS e um singular consumidor 250 do PPS.

[0050] O pelo menos um gerador elétrico 210 do PPS pode ser um gerador de corrente alternada. Poderá existir uma diversidade de geradores elétricos do PPS, como 4-8, mais preferivelmente 6 geradores. Cada gerador elétrico do PPS pode ter a mesma ou diferente capacidade de geração elétrica, por exemplo, na faixa de 10-25 MW, mais preferivelmente 18 MW. Em uma modalidade prática, seis geradores elétricos 110 de 18 MW do PPS podem estar presentes, fornecendo 108 MW de potência para os consumidores 250 do PPS, da estrutura fora da costa 1. O pelo menos um gerador elétrico 210 do PPS é geralmente de maior capacidade do que o gerador elétrico 110 do EPS.

[0051] O sistema de distribuição 230 do PPS conecta pelo menos um gerador elétrico 210 do EPS com pelo menos um consumidor 250 do PPS através da estrutura fora da costa 1. Por exemplo, o sistema de distribuição 230 do PPS pode ser uma rede de distribuição radial. Tal sistema de distribuição é conhecido por aqueles mais versados na técnica.

[0052] O pelo menos um consumidor 250 do sistema de energia da instalação pode ser um ou mais de diversos dispositivos elétricos. Consumidores 150 do PPS incluem, por exemplo, consumidores como os acionadores de alta voltagem. Por exemplo, tais dispositivos podem ter requisito de carga total de pelo menos 10 MW. Por exemplo, o consumidor 250 do PPS pode ser um ou mais dos grandes motores elétricos acionadores, por exemplo, na faixa de potência de 20 a 40 MW, mais preferivelmente 30 MW. Em uma modalidade, os consumidores 250 do PPS compreende três motores acionadores de 30 MW requisitando uma potência total de 90 MW durante o estado estável de operação.

[0053] É perceptível que os requisitos de geração de energia do sistema de energia de instalação 200 podem ser significativamente maiores do que aqueles do sistema de energia essencial 100. Por exemplo, os requisitos de plena carga do PPS 200 podem ser de pelo menos um fator de 1,5, por exemplo, um fator de 2, por exemplo, um fator de 3 vezes maior do que os requisitos de plena carga do EPS 100.

[0054] Em uma modalidade preferida, o pelo menos um consumidor 250 do PPS compreende um ou mais motores elétricos assíncronos. Motores elétricos assíncronos são vantajosos porque eles podem ser partidos diretamente em linha. Um motor elétrico síncrono, em contraste com um motor elétrico assíncrono, requer a manipulação das características de voltagem e de frequência do sistema de distribuição do PPS 230 nos terminais do motor para aplicações de elevado torque. Os comentários da operação de motores síncronos como consumidores do PPS 250 serão apresentados em detalhe com relação às modalidades das Figuras 2 a - c.

[0055] O motor elétrico assíncrono pode ser um acionador para um ou mais compressores (não mostrado), tal como os compressores de refrigeração. Assim, em uma modalidade um método para partir um compressor em uma estrutura fora da costa 1 é revelado, e o método compreende pelo menos a etapa de partir o motor elétrico assíncrono 250 diretamente em linha.

[0056] A severidade do impacto dos consumidores do PPS 250 de alta potência nas características de potência do sistema de energia de instalação 200 pode depender de uma diversidade de fatores. Circuitos instáveis podem ocorrer quando existe um pequeno excesso da capacidade de geração de energia no PPS 200. Por exemplo, sistemas de energia de instalação 200 nos quais a razão da (total capacidade de geração de energia de pelo menos um gerador do PPS 210) / (consumo total de energia a plena carga de pelo menos um consumidor do PPS 250) seja menor do que ou igual a 1,4, tal como na faixa de 1,4 - 1, ou mesmo a cerca de 1,2 - 1,0, podem ser susceptíveis a indesejadas flutuações de voltagem e de frequência. A razão da (total capacidade de geração de energia de pelo menos um gerador do PPS 210) / (consumo total de energia a plena carga de pelo menos um consumidor do PPS 250) em um exemplo não pode ser menor do que 1,0.

[0057] Em adição, circuitos instáveis podem ocorrer quando o tamanho de um ou mais do pelo menos um consumidor 250 do PPS é maior quando comparado com a capacidade total de geração de energia de pelo menos um gerador elétrico do PPS 210. Por exemplo, sistemas de energia de instalação 200 tendo pelo menos um consumidor do PPS 250 com um consumo a plena carga de pelo menos 10%, mais preferivelmente pelo menos 20%, ainda mais preferivelmente de pelo menos cerca de 30%, da geração total de energia de pelo menos um gerador do PPS 210, podem ser susceptíveis a flutuações indesejadas de voltagem e de frequência.

[0058] Figuras 2 a - c mostram esquemas diagramáticos de três (?) diferentes modalidades do sistema de energia de instalação que podem ser usados na estrutura fora da costa e com um dos métodos aqui revelados.

[0059] Os sistemas de energia de instalação 200 mostrados nas Figuras 2 a - c compreendem três geradores elétricos do PPS 210 a, b, c. Os geradores elétricos 210 a, b, c podem ser geradores de corrente alternada. Cada gerador elétrico do PPS 210 a, b, c é mecanicamente acionado por um acionador primário, como os acionadores do sistema de energia de instalação 220 a, b, c via o eixo do acionador do sistema de energia de instalação 215 a, b, c. Em uma modalidade preferida, o acionador do sistema de energia de instalação 220 a, b, c pode ser selecionado de uma ou mais motor de combustível dual, uma turbina a gás e uma turbina a vapor.

[0060] Os geradores elétricos do PPS 210 a, b, c são conectados eletricamente com o sistema de distribuição 230 do sistema de energia de instalação. O sistema de distribuição do PPS 230 está conectado a três consumidores do PPS 250 a, b, c via as chaves de distribuição dos consumidores 235 a, b, c respectivamente.

[0061] As modalidades das Figuras 2 a - c são particularmente úteis quando um ou mais dos consumidores do PPS são grandes motores elétricos que não podem ser partidos diretamente em linha. Por exemplo, um ou mais dos consumidores do PPS pode compreender os motores síncronos 250 a, b, c. Dependendo da característica da energia fornecida, não poderá ser possível partir os motores síncronos 250 a, b, c diretamente na linha. Isto é porque tais motores elétricos de corrente alternada giram em velocidades determinadas pelo número de polos do motor e da frequência da corrente alternada fornecida. A frequência da corrente alternada fornecida será determinada pelos três geradores elétricos do PPS 210 a, b, c.

[0062] Motores síncronos 250 a, b, c são fornecidos com uma diversidade de conjuntos de polos, que podem ser escolhidos para dar uma de várias diferentes velocidades de operação. Entretanto, o número de diferentes velocidades disponíveis é limitado pelos múltiplos conjuntos de enrolamentos no motor. Por exemplo, para aplicações em partidas de alto torque, um turbo motor síncrono de 60 Hz, 3.600 rpm, com dois polos não pode ser partido diretamente em linha. Tal motor de dois polos não possui espaço suficiente para abrigar enrolamentos de indução e irá requerer ser acelerado de 0 rpm até a velocidade de operação de 3.600 rpm de encontro à carga de partida. Por exemplo, quando o motor síncrono estiver atuando como um motor acionador para o compressor, o motor acionador pode já ter sido carregado devido à pressão ajustada de saída do compressor. Tais cargas de partida podem exceder 20 MW para grandes compressores, por exemplo, esses compressores podem exigir 30 MW dos motores acionadores.

[0063] Sob tais circunstâncias, um sistema de acionamento de velocidade variável 240, também chamado de sistema acionador de frequência variável) pode ser usado para dar partida em grandes motores acionadores. O VSDS 240 é conectado eletricamente com o sistema de distribuição do PPS 230 e aos motores síncronos 250 a, b, c. O VSDS 240 fornece uma rota alternativa para energizar os motores.

[0064] O VSDS 240 altera a frequência da energia fornecida pelos geradores elétricos do PPS 210 a, b, c, para fornecer uma energia em uma frequência que varia ao ser aplicada a um ou mais dos motores síncronos 250 a, b, c. O VSDS 240 pode então energizar os motores síncronos 250 a, b, c com energia de uma frequência variável, de modo a trazer o motor em repouso para a sua velocidade de operação, isto é 3.600 rpm, em 60 Hz.

[0065] O VSDS 240 pode ser selecionado de um inversor de corrente da fonte ou de um inversor de voltagem da fonte. Inversores de corrente de fonte são preferidos para uso com motores síncronos como descrito nas modalidades das Figuras 2 a - c. Embora não essenciais, os inversores de voltagem de fonte podem ser usados com motores assíncronos, tais como aqueles comentados em ralação à modalidade da Figura 1.

[0066] Em uma modalidade, quando variando a frequência da energia fornecida para os motores síncronos 250 a, b, c(?), o VSDS 240 pode manter uma razão constante entre a frequência aplicada e a voltagem aplicada, dentro de limites mínimo e máximo de operação.

[0067] Uma vez que os motores elétricos síncronos 250 a, b, c tenham sido trazidos para a sua velocidade de operação projetada pelo VSDS 240, as chaves de distribuição dos consumidores do PPS 235 a, b, c, podem ser fechadas, conectando os motores síncronos diretamente com o sistema de distribuição do PPS 230. Portanto, a plena carga, os motores elétricos síncronos 250 a, b, c podem extrair energia diretamente do sistema de distribuição do PPS 230. O VSDS pode então ser desligado.

[0068] Será perceptível que, dependendo da capacidade de energia disponível do PPS 200, os motores síncronos 250 a, b, c podem dar partida isoladamente ou juntos. Uma pessoa mais versada na técnica pode vislumbrar que diversos VSDS 240 podem ser fornecidos, por exemplo, um VSDS 240 dedicado para cada um dos motores síncronos 250 a, b, c.

[0069] O fornecimento do VSDS 240 e dos motores síncronos 250 a, b, c em um sistema de energia eletricamente segregado do sistema de energia essencial 100 é vantajoso por que o VSDS 240 pode gerar distorções nos harmônicos de mais alta ordem e perdas de comutações no sistema de energia de instalação 200 de voltagem/frequência alternadas. Tais distorções de frequência e de voltagem podem produzir um circuito instável não apropriado para o fornecimento de energia elétrica para alguns dispositivos.

[0070] Portanto, em um aspecto, onde um motor síncrono que atua como um motor acionador para um compressor, um método de partida de um compressor em uma estrutura fora da costa 1 como aqui descrito foi fornecido compreendendo pelo menos a etapa de energizar pelo menos um motor elétrico síncrono 250 parado até a sua velocidade de operação usando um sistema de acionamento de velocidade variável 240.

[0071] A Figura 2a mostra a modalidade mais simples na qual o VSDS 240 está diretamente conectado ao sistema de distribuição do PPS230 e aos motores síncronos 250 a, b, c.

[0072] As Figuras 2 b - c mostram modalidades alternativas nas quais um transformador está presente entre um ou ambos dos i) o sistema de distribuição do PPS 230 e o VSDS 240 ( o então denominado “lado - linha”) e ii) o VSDS 240 e os motores síncronos 250 a, b, c (o então denominado “lado - motor”). A presença de um transformador pode atuar como um filtro para atenuar as distorções dos harmônicos de mais alta ordem produzidas pelo VSDS nos desvios de fase.

[0073] A modalidade da Figura 2b localiza um primeiro transformador de 3-enrolamentos 270 entre o sistema de distribuição do PPS 230 e o VSDS 240.

[0074] A modalidade da figura 2c é similar àquele da Figura 2b, mas adicionalmente localiza um segundo transformador de 3-enrolamentos 280 entre o VSDS 240 e os motores síncronos 250 a, b, c. O segundo transformador de 3-enrolamentos 280 pode fornecer a voltagem de operação requerida para os motores síncronos 250 a, b, c.

[0075] Em uma modalidade preferida, o sistema de energia de instalação 200 pode fornecer energia para os dispositivos das facilidades de produção a bordo de uma estrutura fora da costa.

[0076] Por exemplo, a estrutura fora da costa pode fornecer um método de refrigeração de uma corrente de hidrocarboneto, tal como uma corrente de gás natural, que compreende pelo menos as etapas de: (a) fornecer um ou mais corrente de hidrocarboneto e um ou mais corrente de refrigeração, onde um ou mais correntes de refrigeração estão em um ou mais circuitos de refrigeração, cada circuito refrigeração compreendendo um ou mais compressores, um ou mais resfriadores, um ou mais dispositivos de expansão, e um ou mais trocadores de calor; (b) comprimir pelo menos uma fração de um ou mais correntes de refrigeração em um ou mais compressores para fornecer um ou mais correntes de refrigeração comprimido; (c) mecanicamente acionar ditos um ou mais compressores com um motor elétrico acionador, dito motor elétrico acionador sendo pelo menos um consumidor do PPS como aqui descrito; (d) refrigerar um ou mais correntes de refrigeração comprimido para fornecer um ou mais correntes de refrigeração resfriado; (e) expandir pelo menos uma fração de um ou mais correntes de refrigeração resfriado em um ou mais dispositivos de expansão para fornecer um ou mais correntes de refrigeração expandido; e (f) trocar calor entre um ou mais correntes de refrigeração expandido de encontro com um ou mais corrente de hidrocarboneto em um ou mais trocadores de calor para fornecer um ou mais corrente de refrigeração pelo menos parcialmente vaporizado e um ou mais correntes de refrigeração resfriado; e (g) passar um ou mais correntes de hidrocarboneto resfriado a jusante para uma diversidade de tanques de armazenamento.

[0077] O corrente de hidrocarboneto pode ser qualquer corrente de gás apropriado para ser resfriado, e preferivelmente liquefeito, mas é preferível uma corrente de gás natural obtido a partir de reservatórios de gás natural ou de petróleo.

[0078] Usualmente uma corrente de gás natural é compreendido substancialmente por metano. Preferivelmente o corrente de alimentação de hidrocarboneto compreende pelo menos 50 mol% de metano, mais preferivelmente pelo menos 80 mol% de metano.

[0079] Dependendo da fonte, as composições de hidrocarbonetos tais como o gás natural pode conter variadas quantidades de hidrocarbonetos mais pesados do que o metano, como em particular o etano, o propano e os butanos, e possivelmente menores quantidades de pentanos e hidrocarbonetos aromáticos. A composição varia dependendo do tipo e da locação do gás.

[0080] Convencionalmente, os hidrocarbonetos mais pesados que o metano são removidos tanto quanto o mais eficientemente possível, antes de qualquer refrigeração significativa do corrente do hidrocarboneto por diversas razões, tais como ter diferentes temperaturas de refrigeração ou de liquefação que podem causar o bloqueio de partes da instalação de liquefação do metano.

[0081] Fontes de hidrocarbonetos tais como de gás natural podem também conter não hidrocarbonetos tais como H2O, N2, CO2, Hg, H2S e outros compostos de enxofre, e similares. Se necessário, a fonte de hidrocarboneto como um gás natural poder ser pré-tratada antes de refrigerar e liquefazer. Este pré-tratamento pode compreender a redução e/ou a remoção de componentes indesejados tais como CO2 e H2S. Como essas etapas são bem conhecidas para aqueles mais versados na técnica, seus mecanismos não serão mais comentados aqui.

[0082] A estrutura fora da costa aqui descrita pode ou não pode conter uma unidade de pré-tratamento para: - reduzir a concentração de hidrocarbonetos mais pesados que o metano; e/ou - reduzir a concentração de não-hidrocarbonetos.

[0083] Assim, a estrutura fora da costa pode opcionalmente compreender uma ou mais unidades de pré-tratamento selecionadas de um grupo que compreende: remoção de gases ácidos, desidratação, e extração de Gás Natural Líquido. No conceito de FLSO, quaisquer de tais pré-tratamento, se necessário, será realizado em uma locação diferente da estrutura fora da costa, tal como em uma locação de terra, por exemplo uma instalação de pré- tratamento de hidrocarboneto. Tais unidades de pré-tratamento estão preferivelmente pelo menos a 2 km, mais preferivelmente a 10 km distantes da estrutura fora da costa. No conceito de FLNG, tais unidades de pré-tratamento podem ser localizadas sobre a estrutura fora da costa como requerido pela composição do gás natural.

[0084] Portanto, o termo “corrente de hidrocarboneto” como aqui usado representa uma composição depois do tratamento, e tal tratamento inclui a remoção de gás ácido, desidratação, e extração de gás natural líquido, que podem ocorrer ou não sobre a estrutura fora da costa.

[0085] O corrente de hidrocarboneto é, portanto, uma composição tendo sido, se necessário, parcialmente, substancialmente ou integralmente tratada para a redução e/ou remoção de um ou mais componentes ou substâncias, incluindo mas não se limitando a enxofre, compostos de enxofre, dióxido de carbono, água, Hg, e um ou mais C2+ hidrocarbonetos.

[0086] O corrente de hidrocarboneto é resfriado em um ou mais estágios de refrigeração nos quais o corrente de hidrocarboneto é passado de encontro a um ou mais correntes de refrigeração em um ou mais circuitos de refrigeração para fornecer hidrocarboneto resfriado em um ou mais correntes de hidrocarboneto resfriado e um ou mais correntes de refrigeração pelo menos parcialmente evaporado.

[0087] Em uma modalidade preferida, o corrente de hidrocarboneto pode ser resfriado de encontro um refrigerante misturado em um circuito de refrigeração misturado. Mais preferivelmente, o corrente de hidrocarboneto pode ser resfriado de encontro a duas ou mais frações do refrigerante misturado. O circuito de refrigeração misturado pode compreender um ou mais compressores para comprimir o refrigerante misto. Os compressores podem ser acionados por um ou mais motores elétricos acionadores. Estes motores acionadores podem ser, por exemplo, motores síncronos ou assíncronos, operando como consumidores de um sistema de energia de instalação como acima descrito.

[0088] O corrente de hidrocarboneto pode ser resfriado em um ou mais trocadores de calor, para fornecer um primeiro corrente resfriado, mais preferivelmente parcialmente liquefeito, preferivelmente em uma temperatura abaixo de 0 °C.

[0089] Preferivelmente, qualquer um desses primeiros trocadores de calor pode compreender um primeiro estágio de refrigeração. Um ou mais segundos trocadores de calor podem ser fornecidos para refrigerar ainda mais, preferivelmente liquefazer uma fração do corrente de hidrocarboneto em um ou mais segundo estágio de refrigeração.

[0090] Desse modo, a estrutura fora da costa aqui revelada pode envolver dois ou mais estágios de refrigeração, cada estágio tendo uma ou mais etapas, partes etc.. Por exemplo, cada estágio de refrigeração pode compreender de um a cinco trocadores de calor. O corrente de hidrocarboneto ou uma fração e/ou o refrigerante misto pode não passar através de todos e/ou todos os mesmos trocadores de calor de um estágio de refrigeração.

[0091] Em uma modalidade, o método de refrigeração do hidrocarboneto, preferivelmente de liquefação, compreende dois ou três estágios de refrigeração. Um primeiro estágio de refrigeração é preferivelmente intencionado para reduzir a temperatura do corrente de hidrocarboneto para abaixo de 0 °C, usualmente na faixa de - 20 °C a - 70 °C para fornecer o primeiro corrente de hidrocarboneto resfriada. Tal primeiro estágio de refrigeração é algumas vezes também chamado de estágio de “pré- refrigeração”.

[0092] Qualquer segundo estágio de refrigeração está preferivelmente separado do primeiro estágio de refrigeração. Isto é, o segundo estágio de refrigeração compreende um ou mais trocadores de calor separados. Tal segundo estágio de refrigeração é algumas vezes também chamado de estágio “principal de refrigeração”.

[0093] Um segundo estágio de refrigeração está preferivelmente presente para reduzir a temperatura do primeiro corrente de hidrocarboneto resfriada e fornecer o segundo corrente de hidrocarboneto resfriada o qual pode estar em uma temperatura abaixo de - 100 °C. Preferivelmente o segundo corrente de hidrocarboneto resfriada é uma corrente de hidrocarboneto liquefeito, como uma corrente de LNG. Se o corrente de hidrocarboneto de segunda refrigeração for uma corrente de LNG, é preferido que esteja “na especificação”, isto é, o LNG tem uma desejada composição para um mercado particular de exportação.

[0094] Os trocadores de calor para uso como o primeiro ou mais ou um ou mais trocadores de calor são bem conhecidos da técnica. Pelo menos um dos segundos trocadores de calor é preferivelmente um trocador de calor criogênico enrolado em carretel conhecido na técnica. Opcionalmente, um trocador de calor pode compreender uma ou mais seções de refrigeração no interior do seu invólucro, e cada seção de refrigeração pode ser considerada como um estágio de refrigeração ou como um trocador de calor separado das outras locações de refrigeração.

[0095] Em ainda outra modalidade, uma ou mais frações do corrente de refrigerante misto são passadas através de um ou mais trocadores de calor, preferivelmente dois ou mais do primeiro e segundo trocadores de calor descritos acima, para fornecer um ou mais correntes de refrigerante misto resfriados.

[0096] O refrigerante misto do circuito de refrigeração misto pode ser formado a partir de uma mistura de dois ou mais componentes selecionados de um grupo que compreende: nitrogênio, metano, etano, etileno, propano, propileno, butanos, pentanos, etc.. O método aqui revelado pode envolver o uso de um ou mais outros refrigerantes, em circuitos separados ou em superposição ou outros circuitos de refrigeração.

[0097] Em uma modalidade aqui revelada, o método de refrigeração, preferivelmente de liquefação, de uma corrente de hidrocarboneto compreende um circuito refrigeração que compreende um refrigerante misto.

[0098] Um refrigerante misto ou uma corrente de refrigeração misto aqui referido compreende pelo menos 5 mol% de dois diferentes componentes. Uma composição comum para um refrigeração misto pode ser: Nitrogênio Metano (Cl) Etano (C2) Propano (C3) Butanos (C4) A composição total compreende 100 mol%.

[0099] Em outra modalidade, o método é para liquefazer o gás natural para fornecer gás natural liquefeito.

[00100] O corrente de hidrocarboneto resfriada, preferivelmente liquefeito, aqui fornecido é armazenado em um ou mais tanques de armazenamento, os quais tanques de armazenamento podem ser localizados na estrutura fora da costa.

[00101] Ainda mais, uma pessoa mais versada na técnica irá rapidamente entender que após qualquer liquefação, o corrente de hidrocarboneto liquefeito poder ser processado posteriormente. Como um exemplo, o LNG obtido pode ser despressurizado por meio de uma válvula Joule-Thomson ou por meio de um turbo-expansor criogênico.

[00102] O corrente de hidrocarboneto liquefeito pode ser passado através de um separador gás/liquido final tal como um vaso de final de extinção de chama para fornecer uma corrente de gás de extinção de chama no topo e uma corrente de líquido no fundo, que pode ser armazenado em uma diversidade de tanques de armazenagem como o produto liquefeito, tal como um LNG, como comentado acima.

[00103] O gás de extinção de chama pode ser comprimido em um compressor final e fornecido como gás combustível para unidades que consomem gás combustível na estrutura fora da costa. Por exemplo, o gás combustível pode ser usado para energizar Motores duplos a combustível e/ou turbinas a gás, como as turbinas do tipo aeronáutico, para energizar geradores de sistema de energia para produzir eletricidade para a estrutura fora da costa.

[00104] A estrutura fora da costa e o método de refrigeração aqui revelados podem fornecer uma capacidade nominal (ou dado de placa) de uma corrente de hidrocarboneto liquefeito na faixa de ou maior do que 1,0 milhão (métrico) de toneladas por ano (MTPA), mais preferivelmente maior do que ou igual a 1,3 MTPA, ainda mais preferivelmente 2,0 MTPA. O termo “capacidade nominal” é definido pela capacidade de produção diária do navio, multiplicado pelo número de dias por ano em que o navio é intencionado para estar em operação, em uma média de 345 dias por ano. Preferivelmente, a capacidade nominal do método de refrigeração aqui revelado está na faixa de maior do que 1 a menor ou igual a 2 MTPA.

[00105] O hidrocarboneto resfriado pode ser periodicamente descarregado da estrutura fora da costa, por exemplo, para um transportador, como um transportador de LNG.

[00106] A Figura 3 mostra um diagrama esquemático simplificado de uma estrutura fora da costa 1, que compreende um sistema de energia essencial 100, um sistema de energia de instalação 200 e um circuito refrigeração 300, usado na liquefação de gás natural para fornecer LNG. Por simplicidade, as unidades remanescentes da instalação de liquefação estão sendo omitidas. Estas são conhecidas por aqueles mais versados na técnica.

[00107] Na modalidade mostrada, o sistema de energia essencial 100 compreende dois geradores elétricos do EPS 110 a, 110b cada um acionado mecanicamente por acionadores do EPS 120 a, b via os eixos acionadores dos geradores 115 a, b.

[00108] O sistema de distribuição do EPS 130, o qual fornece uma conexão elétrica entre os geradores elétricos 110 a, b e os dois consumidores do EPS 150 a, b pode compreender um ou mais transformadores do EPS 135. Um transformador singular de 2-enrolamentos 135 está mostrado na Figura 3. Um ou mais transformadores do EPS podem atuar como um filtro elétrico entre os geradores 110 a, b e os consumidores 150 a, b para reduzir quaisquer flutuações na frequência e na voltagem do sistema de energia para mantê-lo como um circuito estável.

[00109] O sistema de energia de instalação 200 é idêntico ao aquele descrito para a modalidade da Figura 2 a. Na modalidade da Figura 3, os consumidores do PPS 250 a, b, c, que podem ser motores elétricos síncronos, que podem ser usados como acionadores dos compressores 260 a, b, c via os eixos acionadores dos compressores 255 a, b, c.

[00110] Os compressores 260 a, b, c podem ser compressores de refrigeração que são parte de um ou mais circuitos refrigeração. Um circuito refrigeração singular 300 está mostrado na Figura 3 (?), ainda compreendendo um ou mais resfriadores 340, um ou mais trocadores de calor 310 e um ou mais dispositivos de expansão 370.

[00111] O compressor 260a comprime uma corrente de refrigeração 320 para fornecer uma corrente de refrigeração comprimido 330. O corrente de refrigeração comprimido 330 pode ser resfriado no resfriador 340, tal como um resfriador a ar ou água, para fornecer o primeiro corrente de refrigeração resfriado 350. O primeiro corrente de refrigeração resfriado 350 pode então ser passado pelo trocador de calor 310, onde é auto-resfriado para fornecer o segundo corrente de refrigeração resfriado 360.

[00112] O trocador de calor 310 pode ser um trocador de calor de pré- refrigeração (ou primeiro estágio) ou um trocador de calor principal (ou segundo estágio). Se o trocador de calor 310 for um trocador de calor principal é preferido que seja um trocador de calor enrolado em carretel. O primeiro corrente de refrigeração resfriado 350 pode ser mantido em uma diversidade de tubos no interior do trocador de calor 310 e resfriado de encontro a um refrigerante expandido em um lado do invólucro trocador de calor.

[00113] O segundo corrente de refrigeração resfriado 360 pode ser expandido em um ou mais dispositivos expansores 370, tal como uma válvula Joule-Thomson, para fornecer uma corrente de refrigeração expandido 380. O corrente de refrigeração expandido 380 pode ser passado para um lado do invólucro do trocador de calor 310, onde trocará calor de encontro ao corrente de hidrocarboneto 410 para fornecer uma corrente de hidrocarboneto resfriada e pelo menos um de refrigerante parcialmente evaporado.

[00114] O de refrigerante pelo menos parcialmente evaporado pode ser retirado do trocador de calor 310 e passado pelo compressor de refrigeração 260 a como o corrente de refrigeração 320, completando o circuito refrigeração 300.

[00115] Em uma modalidade preferida, o corrente de hidrocarboneto 410 pode ser uma corrente de gás natural, e o corrente de hidrocarboneto resfriada 420 pode ser uma corrente de gás natural liquefeito.

[00116] Uma pessoa mais versada na técnica irá entender que a presente invenção pode ser realizada em muitas e variadas formas sem desviar-se do escopo das reivindicações apensas.

Claims

1. Estrutura fora da costa (1) que compreende pelo menos: (i) um sistema de energia essencial (EPS) (100) para alimentar energia para pelo menos um consumidor do EPS(150), em que o pelo menos um consumidor do EPS (150) é sensível a flutuações de uma ou ambas voltagem e frequência, e que compreende pelo menos um gerador elétrico do EPS (110) conectado eletricamente com um sistema de distribuição do EPS (130), o sistema de distribuição do EPS (130) conectado eletricamente ao pelo menos um consumidor do EPS (150); e (ii) um sistema de energia de instalação (PPS) (200) para alimentar energia para pelo menos um consumidor do PPS (250), em que o pelo menos um consumidor do PPS (250) é provável de causar variações excessivas em uma ou ambas voltagem e frequência, e que compreende pelo menos um gerador elétrico do PPS (210) conectado eletricamente a um sistema de distribuição do PPS (230), o sistema de distribuição do PPS (230) conectado eletricamente ao pelo menos um consumidor do PPS (250); caracterizadapelo fato de que o sistema de energia essencial (100) é segregado eletricamente do sistema de energia de instalação (200), e o sistema de energia essencial (100) e o sistema de energia de instalação (200) não possuem conexão ou interconexão elétrica, de tal forma que não há possibilidade de transferência de potência entre o sistema de energia essencial (100) e o sistema de energia de instalação (200).

2. Estrutura fora da costa (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de a razão entre a energia gerada total por pelo menos um gerador elétrico do PPS (210) e a energia consumida total por pelo menos um consumidor do PPS (250) é menor do que ou igual a 1,4.

3. Estrutura fora da costa (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadapelo fato de um ou ambos do pelo menos um gerador elétrico do EPS (110) e do pelo menos um gerador elétrico do PPS (210) são acionados por um primeiro acionador, incluindo um ou mais do grupo que compreende motores duplos a combustível, turbina a gás e turbinas a vapor (120, 220).

4. Estrutura fora da costa (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato do pelo menos um consumidor do PPS (250) compreender pelo menos um acionador elétrico de compressor (250), cada um do pelo menos um acionador elétrico de compressor conectado mecanicamente a um compressor (260).

5. Estrutura fora da costa (1) de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato do pelo menos um acionador elétrico de compressor (250) ser um motor elétrico de dois polos.

6. Estrutura fora da costa (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizada pelo fato de o compressor (260) ser um compressor de refrigeração em um circuito refrigeração (300), o circuito refrigeração tendo um refrigerante e ainda compreendendo um trocador de calor (310) no qual o refrigerante troca calor contra uma corrente de hidrocarboneto (410) para fornecer uma corrente de hidrocarboneto resfriada (420).

7. Estrutura fora da costa (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de o hidrocarboneto ser gás natural e o hidrocarboneto resfriado ser gás natural liquefeito.

8. Estrutura fora da costa (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizada pelo fato de o sistema de energia de instalação (200) ainda compreender um sistema de acionamento de velocidade variável (240) conectando eletricamente o sistema de distribuição do PPS (230) com o pelo menos um acionador elétrico de compressor (250).

9. Estrutura fora da costa (1) de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de o sistema de acionamento de velocidade variável (240) ser selecionado de um grupo que compreende um inversor de fonte de corrente e um inversor de fonte de voltagem.

10. Estrutura fora da costa (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizada pelo fato de ainda compreender um ou mais transformadores (270, 280, 290, 295) entre um ou ambos de (i) o gerador elétrico do PPS (210) e o sistema de acionamento de velocidade variável (240), e (ii) o sistema de acionamento de velocidade variável (240) e o sistema de distribuição do PPS (230).

11. Estrutura fora da costa (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizada pelo fato de o pelo menos um acionador elétrico de compressor (250) ser um motor elétrico síncrono.

12. Estrutura fora da costa (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 10, caracterizada pelo fato de o pelo menos um acionador elétrico de compressor (250) ser um motor elétrico assíncrono.

13. Método para energizar uma estrutura fora da costa (1) que compreende pelo menos as etapas de: - fornecer uma estrutura intencionada para uso fora da costa, tal como um navio, plataforma ou caixão; - fornecer a estrutura com um sistema de energia essencial (EPS) (100), o sistema de energia essencial (100) compreendendo pelo menos um gerador elétrico do EPS (110) conectado eletricamente com um sistema de distribuição do EPS (130), o sistema de distribuição do EPS (130) conectado eletricamente a pelo menos um consumidor do EPS (150); - fornecer a estrutura com um sistema de energia de instalação (PPS) (200), o sistema de energia de instalação (200) compreendendo pelo menos um gerador elétrico do PPS (210) conectado eletricamente a um sistema de distribuição do PPS (230), o sistema de distribuição do PPS (230) conectado eletricamente a pelo menos um consumidor do PPS (250); caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas de: segregar o sistema de energia essencial (100) do sistema de energia de instalação (200), em que os dois sistemas de energia segregados eletricamente não possuem conexão ou interconexão elétrica, de tal forma que não há possibilidade de transferência de potência entre o sistema de energia essencial (EPS) (100) e o sistema de energia de instalação (PPS) (200); alimentar energia para pelo menos um consumidor do EPS(150), em que o pelo menos um consumidor do EPS (150) é sensível a flutuações de uma ou ambas voltagem e frequência; e alimentar energia para pelo menos um consumidor do PPS (250), em que o pelo menos um consumidor do PPS (250) é provável de causar variações excessivas em uma ou ambas voltagem e frequência.