.. г. Москва, Варшавское ш. д.17 стр.2
+7 (499) 110-39-60
ДИСТРИБУЦИЯ КОМПОНЕНТОВ АСУ
КОМПЛЕКСНЫЕ РЕШЕНИЯ, НКУ и КТУ
БУРОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ГЛАВНАЯ
СТАТЬИ
ROCKWELL AUTOMATION: ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДАМИ.


КАТАЛОГИ
Контакты
г.Москва, Варшавское ш.
д.17 стр.2
+7 (499) 110-39-60

Rockwell Automation: оптимизация управления трубопроводами.

Ключевые возможности для интеллектуальных технологий.

Промышленные устройства интернета вещей и другие новейшие технологии Rockwell Automation могут помочь сократить издержки, облегчить соблюдение и повышение безопасности управления трубопроводами.

 

Операторы трубопроводов, транспортирующих углеводороды, сталкиваются с высочайшим уровнем государственного регулирования, а также ожидают повышения эффективности, обеспечения безопасности населения и безопасности работников и повышения доходности акционеров.

Интеллектуальные технологии, в том числе промышленные устройства интернета вещей, облачные вычисления и интеллектуальное программное обеспечение, обладают огромным потенциалом для удовлетворения этих требований. Данные технологии уже помогают производственным и промышленным компаниям выполнять аналогичные требования.

В управлении трубопроводами уже определяются лучшие методы применения интеллектуальных технологий. Эти методы включают:

  • Данные о качестве

  • Оптимизация энергии

  • Анализ причин

  • Прогностический мониторинг

  • Основанное на условиях техническое обслуживание

 

Данные о качестве
 

Работа с большим объёмом данных является ключом к улучшению управления трубопроводами.

Big data в трубопроводных системах включает в себя:

  • Данные о всех возможных параметрах рабочего процесса, включая приводы, насосы или компрессоры, данные температуры, давления и скорости потока.

  • Данные по всем возможным параметрам измерительной аппаратуры, включая счетчики, передатчики и аналитические инструменты, такие как газовые хроматографы.

  • Исторические данные, в том числе:

- Краткосрочные данные, собранные с частыми интервалами для расследования инцидентов.

- Долгосрочные данные, собранные за менее частые промежутки времени для сравнительного анализа и определения тенденций.

- Данные о событиях, такие как сбои оборудования и вмешательство человека в оборудование трубопровода для замены и профилактического обслуживания.

Однако, большим объёмом данных необходимо управлять, чтобы получить доступ к данным только о качестве, что является основой всех аналитических решений для оптимизации безопасности и эксплуатации трубопроводов. Но есть проблемы, связанные с сбором этих «хороших» данных, такие как:

  • Идентификация и сохранение достоверности собранных данных; например, правильно ли работают преобразователь давления, ПЛК и оборудование для сбора данных, и подключен ли датчик давления к рабочему трубопроводу или изолирован по какой-либо причине.

  • Централизация данных для анализа и архивирования, особенно с учетом низкоскоростных коммуникаций, используемых на удаленных участках трубопроводов.

  • Проверка того, что сбор данных является высоконадежным и доступным: анализ затруднен, когда имеющиеся данные содержат пробелы.

 

Доступ к данным для оптимизации
 

Расширение сбора данных, помимо того, что оно непосредственно требуется для систем управления трубопроводами, обеспечивает основу для оптимизации. Например, многие передатчики и другие устройства эволюционировали от строгого предоставления параметров процесса, предоставляя большое количество информации о состоянии и работе устройства.

Основная задача сбора дополнительных данных - представление правильных и точных данных для операторов для оперативных и эффективных действий во время чрезвычайной ситуации. В некоторых случаях операторы трубопроводов юридически обязаны тестировать все компоненты, от передатчика до системы SCADA, каждый раз, когда происходят изменения в передатчике, системе SCADA или любом устройстве или системе между ними.

Как правило, системы SCADA использовались в качестве источника для исторических данных. Тем не менее, чтобы сократить сквозное тестирование, операторы трубопроводов теперь переходят к независимому сбору исторических данных. Это означает, что отправляются в систему SCADA только те данные, которые необходимы операторам.

Одно из решений для независимого сбора исторических данных - собирать их локально на каждой трубопроводной станции. Затем данные пересылаются в центральное хранилище без прохождения через систему SCADA или станцию HMI. Преимущество этого заключается в том, что данные могут собираться и храниться локально с высокой скоростью, а обобщенные данные затем могут быть отправлены в центральный хранилище.

 

Анализ данных
 

После сбора и проверки данных оператор трубопровода может проводить анализ данных для начала оптимизации оборудования и работы трубопровода.

Калибровка передатчиков, счетчиков, газовых хроматографов и других измерительных приборов играет важную роль в подтверждении достоверности данных. В этом случае может быть проведён анализ данных с целью свести минимуму необходимую работу по калибровке, при этом максимизируя точность данных:

  • Приборы с высоким уровнем встроенного интеллекта будут контролировать свою собственную работу и могут иметь возможность напрямую сообщать о необходимости калибровки. Это требует не только использования современного инструмента, но и сбора и обработки данных, не связанных с процессом, из этого инструмента.

  • В других случаях анализ исторических данных, не относящихся к процессу, из инструмента может быть использован для прогнозирования, когда требуется физическая калибровка. И опять же требуется сбор и обработка данных, не связанных с процессом.

В обоих случаях калибровка выполняется только в случае необходимости и больше не является плановым мероприятием. Калибровка переходит от планового профилактического обслуживания к профилактическому обслуживанию на основе условий. Это может положительно повлиять на безопасность, например, уменьшится потребность рабочих в поездках на места и работе с оборудованием, также сократятся ненужных производственные простои и расходы.

Уровень

Описание

Анализ

5

Кибернетический анализ будущего

  • Искусственный интеллект

  • Прогностический анализ, применяемый для обнаружения утечек

  • Настройка в реальном времени на основе прогностического анализа

4

Кибернетический анализ

  • Прогностический анализ

  • Техническое обслуживание на основе условий

3

Человеческий анализ

  • Оптимизация энергии

  • Анализ причин

2

Комплексные данные

  • Имеются исторические данные, не требуемые для ежедневных операций

  • Исторические данные имеют высокую доступность и надежность

  • Стандартизованные данные от оборудования

1

Только операционные данные

  • Исторические данные ограничены тем, что требуется для повседневных операций

  • Исторические данные имеют непостоянную доступность и могут быть ненадежными

  • Нестандартизированные данные от датчиков

 

Оптимизация энергопотребления
 

Расходы на энергопотребление являются самыми крупными для компаний, занимающихся обслуживанием трубопроводов. Все, что может быть сделано для снижения потребления энергии при сохранении пропускной способности, может напрямую повлиять на итоговую прибыль. Снижение энергопотребления также ведет к сокращению выбросов парниковых газов и может помочь снизить налоги.

В трубопроводах большую часть энергии потребляют приводы, используемых для включения насосов или компрессоров, которые перекачивают жидкости или газ через трубопровод. Во многих случаях, особенно в отдаленных районах, где получение электроэнергии от электросети недоступно, привод работает от продукта, проходящего через трубопровод. Совсем недавно ситуация изменилась: от природного газа или дизельных двигателей до двигателей, работающих на электричестве. Таким образом, ответственность за повышенные выбросы парниковых газов была переложена на производителей электроэнергии.

Одной из самых простых, но очень распространенных проблем с энергопотреблением является проблема электродвигателей с постоянной скоростью. Двигатели переменного тока в этих системах потребляют больше энергии, чем необходимо, потому что они приводят в движение насос или компрессор с постоянной скоростью, которая часто превышает требуемую. Это приводит к избыточному давлению и высоким скоростям потока, которые обычно смягчаются рециркуляцией внутри станции, используя большое количество энергии и вызывая повышенный износ оборудования. Станции, где чаще всего возникают эти проблемы, обычно представляют собой более старые станции, разработанные до начала использования частотно-регулируемых приводов (VFD). Устаревшие станции можно легко модернизировать путем установки приводов VFD.

 

Измерения и оптимизация
 

Первым шагом в оптимизации использования энергии на трубопроводном оборудовании является измерение количества используемой энергии. Это можно сделать путем измерения расхода газа в газогенераторе или использования электричества отдельными двигателями. Как правило, измерения электричества производятся поэтапно, что затрудняет определение энергопотребления отдельного двигателя, особенно на станциях с несколькими отдельными насосами или компрессорами. Установка дополнительных измерителей мощности для каждого насоса может предоставить необходимую информацию для анализа возможностей оптимизации энергопотребления.

Оптимизация использования энергии за счет подтверждения оптимальной работы приводов требует внимания к фактическому процессу или работе трубопровода. Оптимизация включает в себя:

  • Использование агента снижения сопротивления (DRA) для снижения трения в трубопроводах, перекачивающих жидкости. Использование DRA может быть оптимизировано в зависимости от местоположения, скорости потока и продукта в трубе.

  • Управление трубопроводом с целью обеспечить использование более высоких скоростей потока, требующих больше энергии, в непиковое время, когда электричество является менее дорогостоящим, а более низкие скорости потока использовать в часы пик.

  • Сглаживание пикового потребления и перенос нагрузки благодаря использованию крупномасштабного хранилища энергии.

 

Причинный анализ
 

Когда в трубопроводе возникает сбой, операторы проводят анализ основных причин, чтобы определить, почему произошло данное событие, и принять меры, чтобы предотвратить или смягчить повторение сбоя. При анализе причин должен быть исключен человеческий фактор. Во многих случаях ни один человек не был свидетелем события или каких-либо видимых доказательств сбоя.

Ключевым является анализ, основанный на фактических данных. Качественные исторические данные позволяют непредвзято анализировать и идентифицировать причинные факторы. Действия, исходящие из причинного анализа, могут включать мониторинг определенных условий для обеспечения раннего предупреждения о повторном сбое – начальный этап прогнозирующего мониторинга.

 

Прогностический мониторинг

Прогностический мониторинг позволяет операторам трубопроводов идентифицировать признаки предстоящих сбоев и проблем до их появления. Благодаря этим знаниям они могут принимать меры для уменьшения последствий события до его возникновения. Например, замена неисправного клапана до того, как его неисправность приведет к повреждению компрессора, значительно дешевле, чем капитальный ремонт компрессора вследствие необнаружения данной проблемы. Таким образом, простое знание того, что часть оборудования может выйти из строя раньше времени, позволит проводить плановые замены.

Прогностический мониторинг проводится в два этапа:

  1. Идентификация модели в исторических данных, который указывает на то, что событие произойдет в какой-то момент в будущем.

  2. Мониторинг данных в режиме реального времени для идентифицированной модели с целью прогнозирования события.

Люди могут идентифицировать простые и специфические модели, используя актуальные и исторические инструменты анализа. В то же время системы трубопроводов могут быть очень сложными не всегда интуитивно понятными. Например, на работоспособность газовой турбины на компрессорной станции могут влиять система впуска воздуха, система фильтрации воздуха, выхлопная система, система смазки, топливная система и многие другие. Таким образом, для людей может быть трудным или невозможным обнаружить небольшие изменения моделей из обычных операций в одной или нескольких разных частях данных.

Более эффективные результаты можно получить, используя математические модели для предсказательной аналитики или машинного обучения, которые исследуют большое количество данных для математических отклонений от нормальной работы, которые происходят до события. В этих моделях используются статистические методы для изучения данных и определения того, могут ли изменения в данных быть сопоставлены с событием. Появление промышленного интернета вещей, облачных вычислений и хранилищ исторических данных привело к разработке этих средств прогнозирования.

В дополнение к идентификации моделей, которые являются предшественниками события, эти инструменты могут устанавливать модели для нормальной работы и предупреждать, когда трубопровод не работает по этим моделям. Это может помочь операторам трубопроводов определить, когда трубопровод работает ненормально, и обеспечить непрерывную максимальную производительность.

 

Вращающееся оборудование
 

Вращающееся оборудование, включая электродвигатели, газогенераторы, насосы и компрессоры, являются наиболее дорогими элементами трубопровода. Подтверждение того, что это оборудование работает должным образом, может помочь операторам компенсировать финансовые издержки, связанные с этими единицами оборудования, и свести к минимуму потребление энергии.

Неудивительно, что мониторинг вращающегося оборудования был начальным направлением прогностического мониторинга на трубопроводе. Существует два типа прогностического мониторинга для вращающегося оборудования:

  • Программное обеспечение поставщика, который не знает о механическом исполнении системы, но может идентифицировать модели в данных, ведущих к событию.

  • Модели, специально подготовленные для поставщика, определяют события, основанные на знании исполнения системы и ни истории её работы у всех клиентов поставщика.

 

Эксплуатация трубопровода
 

Последним, и в настоящее время неисследованным, применением интеллектуального мониторинга является сам трубопровод. Это включает в себя мониторинг важных показателей, таких как расход, температура, давление и плотность, на каждой станции, чтобы определить, работает ли трубопровод с нормальной эффективностью. Раннее предупреждение о том, что работа трубопровода отклоняется от нормы, может сигнализировать оператору трубопровода о том, чтобы исследовать и, возможно, корректировать снижение производительности. Многие из этих деградаций происходят очень медленно в течение длительных периодов времени. Поэтому, людям сложно заметить изменения, но математические модели могут идентифицировать их при наличии достаточных исторических данных.

 

Техническое обслуживание на основе условий
 

Прогностический мониторинг, будь то посредством человеческого анализа или математических моделей, позволяет операторам трубопроводов переходить от планового обслуживания к техническому обслуживанию на основе условий. Цель технического обслуживания на основе условий заключается в том, чтобы обслуживать оборудование только тогда, когда это требуется, а не проводить техническое обслуживание, калибровку, капитальный ремонт и другие виды работ на регулярной основе - даже если они не требуются.

Переход на техническое обслуживание на основе условий может привести к резкому сокращению рутинной работы для полевых техников и соответствующему повышению надежности, доступности и безопасности наряду со снижением затрат.

 

Выводы
 

В то время как реализация программы оптимизации для обслуживания трубопроводного оборудования может стать значительным мероприятием для операторов трубопроводов, такие проекты могут обеспечить хорошую окупаемость инвестиций при вступлении в силу изменений. Преимущества оптимизации включают в себя:

Безопасность

  • Меньше времени для поездок на удаленные площадки из-за сокращения расходов на техническое обслуживание и расширенных возможностей удаленного мониторинга и устранения неполадок.

  • Снижение взаимодействия с эксплуатационным оборудованием трубопроводов из-за сокращения затрат на техническое обслуживание.

Улучшенное управление

  • Улучшенное ведение учета факторов эксплуатации и технического обслуживания трубопроводов.

  • Снижение количества аварийных сигналов в центре управления, поскольку большинство проблем выявляются и устраняются, прежде чем они генерируют сигнал тревоги.

Стоимость

  • Сокращение расходов на обслуживание.

  • Увеличение пропускной способности трубопровода за счет более высокой доступности.

  • Высокая степень удовлетворённости клиентов вследствие более высокой надежности.

  • Сокращение затрат на набор, обучение и удержание сотрудников в период нехватки квалифицированных рабочих.

Ознакомиться с полным спектром продукции Rockwell Automation / Allen Bradley вы можете здесь.
Теги:
rockwell automation / allen bradley
«Форте 21» - торгово-инжиниринговая компания. С 1998 года обрела репутацию делового партнера, который поставляет высококачественные изделия от мировых лидеров рынка электротехники и промышленной автоматизации и обеспечивает высокий уровень сервиса для своих Заказчиков.
КОНТАКТЫ
г.Москва, Варшавское ш.
д.17 стр.2
+7 (499) 110-39-60
sales@forte21.ru
forte21.ru
COPYRIGHT © 1998-2017 Форте 21 ВСЕ ПРАВА ЗАЩИЩЕНЫ