HART-протокол помогает сохранить тепло

Используя улучшенные коммуникационные возможности и функции самодиагностики технологии HART, норвежская компания StatoilHydro совместно со своими партнерами в этом году начали поставку природного газа в Великобританию.

Когда наступает зима, для борьбы с холодом вам потребуется тепло и лучше, когда используемое вами топливо безопасно, имеется в достатке и горит достаточно чисто. В этом году потребители в Великобритании имеют новый источник тепла: природные газ и конденсат, перекачиваемые с норвежского подводного месторождения Ormen Lange. Они греют воду для чая, готовят еду, отапливают дома, производят электроэнергию, и все это будет продолжаться еще достаточно долго.

Во многом, норвежцам удалось добиться таких результатов, благодаря использованию технологии HART. Эрлинг Рабмерг – ведущий инженер по автоматизации норвежской нефтяной компании StatoilHydro. Фирма разрабатывает береговой комплекс подготовки продукции, поставляющий природный газ и конденсат в Соединенное Королевство. Рабмерг отмечает, что главной целью компании была максимально возможная эффективность используемого оборудования, поэтому датчики и клапаны, поддерживающие HART-протокол, были выбраны на основании этого и ряда других факторов.

"Необходимо принимать во внимание размер производства и тот факт, что оно располагается на острове. Кроме того, мы не хотели держать на этом предприятии больше специалистов, чем это действительно необходимо", – говорит он.

Благодаря использованию передовых технологий HART, в 2007 году береговой комплекс Ormen Lange был назван «Предприятием года, использующим технологию HART». Этой международной наградой награждаются конечные пользователи HART в знак признания их достижений при использовании технологии. Участники конкурса – предприятия, которые, кроме возможностей конфигурации и калибровки датчиков HART, применяли диагностику приборов в реальном времени и использовали данные, получаемые с HART-датчиков, для улучшения эксплуатационных характеристик оборудования, уменьшения себестоимости продукции и увеличения возможностей предприятия.

"Это предприятие стало победителем, благодаря разумному использованию технологии и созданию инфраструктуры, в которой применяются все возможности интеллектуальных приборов HART, – говорит Рон Хелсон, исполнительный директор ассоциации HART Communication Foundation. – Они смотрели далеко вперед при разработке стратегии упреждающего обслуживания оборудования, тем самым, уменьшив стоимость эксплуатации и повысив надежность функционирования установки"

Из холодной, темной пучины

Месторождение Ormen Lange, обнаруженное одной из дочерних компаний StatoilHydro десять лет назад, располагается вдоль норвежского побережья. Размер месторождения – 40 км в длину и 8 км в ширину. Был подтвержден запас газа объемом около 400 млд. м³, что позволит обеспечить около 20% потребностей Великобританией в течение следующих сорока лет.

Однако эксплуатировать Ormen Lange не так просто. Газовое месторождение находится на глубине 3 000 метров ниже уровня моря, под неровным морским дном и не менее чем километровым слоем воды. Располагаясь в 120 километрах от побережья Норвегии, месторождение находится в экстремальных климатических условиях: температура ниже нуля, измеряемая в Фаренгейтах или Цельсиях, частые штормы и сильные подводные течения.

Пять компаний являются партнерами в проекте поставки топлива, добытого на морском дне для британских домов: StatoilHydro, Shell, ExxonMobil, Petoro, и Dong. Ни один из партнеров не владеет более чем третью проекта, StatoilHydro, отвечает за развитие производства, компания Shell за береговое оборудование обработки.

Что касается самого проекта, он включает 24 скважины на четырех донных опорных плитах бурения. Газ из скважин направляется по трубопроводу длиной 120 км к поселку Нюхамна на острове Аукра, расположенном на западном побережье Норвегии. Там топливо обрабатывается и подготавливается для отгрузки в Великобританию через подводный трубопровод длиной 1200 км .

Рамберг отмечает, что прямое перекачивание топлива, к базирующемуся на берегу комплексу обработки, проблем не вызывает, так как для обеспечения транспортировки к газу добавляется моноэтиленгликоль (МЭГ). "Мы выкачиваем жидкость МЭГ из скважин, нагнетаем в трубопроводы и транспортируем вместе с газом для защиты от замораживания". Достигнув берегового производства, МЭГ удаляется и используется повторно, затем топливо обрабатывается и подготавливается для отгрузки в Великобританию.

Эффективно справляясь с задачей

Проектируя предприятие, StatoilHydro столкнулся с несколькими ограничениями. Первым является удаленное расположение, вторым – тяжелые погодные условия, и, наконец, третьим – размер установки. После завершения строительства, береговой комплекс имеет площадь 1 квадратный километр, с одной диспетчерской и десятью подстанциями. "Это достаточно большое предприятие", – говорит Рамберг.

Главной причиной беспокойства при проектировании являлось обеспечение высочайшей надежности производства. Никто, в конце концов, не хотел, чтобы потребитель в Великобритании, включая горелку, не получил ничего из-за проблем на предприятии, расположенном далеко в море. Компания, естественно, хотела реализовать свои цели максимально эффективно и небольшим штатом сотрудников берегового комплекса.

Рамберг вспоминает процесс выбора используемой технологии. Конструкторы понимали, что с учетом существующих ограничений, функции предупредительной диагностики особенно важны. Такая возможность позволит контролировать состояние клапана или любого другого устройства и в нужный момент проводить техническое обслуживание. Замена приборов также будет проводиться своевременно, не подвергая опасности производство.

Были и другие плюсы в обширной диагностической информации. Корректные данные помогут идентифицировать источник проблемы, к тому же справиться с задачей можно и удаленно, не подвергая опасности специалистов в тяжелых погодных условиях. Более того, анализ собранных данных, позволит избавиться от многих возникающих проблем, т.к. выявляется причина их появления и принимаются превентивные меры.

Благодаря обширным коммуникационным возможностям, компания выбрала технологию HART, обеспечивающую получение необходимой диагностической информации. На запущенном в эксплуатацию предприятии установлено около 1400 HART-приборов, постоянно подключенных к системе управления. Из них приблизительно 350 – позиционеры клапанов, большинство остальных – контрольно-измерительные приборы. Несколько традиционных 4-20 мА противопомпажных клапанов связаны с мультиплексорами HART, где информация преобразовывается и передается на верхний уровень.

Система управления построена на базе оборудования компании ABB, дополнительные контроллеры на подстанциях отвечают за организацию связи местных приборов с общезаводским контроллером. Как можно ожидать из требований надежности, в системе реализованы функции резервирования, хотя многие из них являются не совсем стандартными. Например, организована высоконадежная система видеоконференцсвязи, позволяющая экспертам по всему миру организовывать встречи для решения возникших проблем.

После обработки на предприятии, газ транспортируется на расстояние 1200 км до берегов Великобритании, где поступает на терминал в Исингтоне. "Это – очень длинный трубопровод. Я думаю, что на сегодняшний момент, самый длинный", – говорит Рамберг.

Запуск системы

Он отмечает, что запуск системы занял какое-то время, с учетом того, что на полную производительность комплекс должен был выйти в течение пары месяцев. "Пуско-наладка продолжалась несколько недель, но фактический запуск состоялся 13 сентября, открытием клапана скважины", – говорит он.

Рамберг рассказывает, что технология HART помогла провести пусконаладочные работы четко по графику. И сейчас, во многих отношениях, его работа выполнена. В декабре, предприятие было передано в эксплуатацию компании A/S Norske Shell, норвежскому филиалу компании Shell.

Грэм Бэрд, инженер по наблюдению за состоянием оборудования компании A/S Shell Norske, ежедневно контролирует производство. На этапе проектирования он получал всю необходимую информацию, касающуюся необходимости проверки работы интеллектуальных полевых приборов.

Несмотря на то, что на тот момент производственной информации было не очень много, открываемые HART-технологиями возможности были многообещающими. Бэрд ссылается на одного из менеджеров по оптимизации комплексов оборудования систем управления и приборов. "Ранняя индикация состояния – вот одно из преимуществ получения большого объема данных, передаваемых системой, постоянно опрашивающей HART-датчики», – говорит он.

С активизированной функцией создания предупредительных сообщений операторы могут расположить по приоритетам, запланировать и отслеживать выполняемые действия. Бэрд отмечает, что программа выявления неисправностей ускорила диагностику ошибок, позволяет выполнять корректирующие действия организованно, и зачастую помогает бороться с причиной проблемы, а не ее следствием.

Положительный эффект возникает и при взаимодействии с системами мониторинга, не поддерживающими HART-протокол. Например, на эффективность работы компрессора влияют и другие факторы: состояние выпускного клапана, калибровка прибора и т.д. С использованием большого объема диагностических данных появилась возможность определить, почему эффективность работы системы отличается от проектной. "В общем, сейчас мы имеем гораздо более четкое представление о состоянии оборудования предприятия", – подводит итог Бэрд.

Использование технологии HART обеспечивает получение обширной диагностической информации, что полностью соответствует Total Reliability Initiative (Инициативе Обеспечения Полной Надежности) компании Shell. Подробная информация на экране позволяет операторам спать ночью спокойнее. Как замечает Бэрд: "Наличие большого количества приборов и клапанов, подключенных для диагностики к сети HART, помогает легко получать доступ к приборам, обеспечивающим безопасность работы и датчикам, смонтированным на критических участках производства. Это дает операторам уверенность в том, что они полностью контролируют ход производства".

Таким образом, грамотное использование технологии HART помогает поддерживать тепло в британских домах, и можно быть уверенным, что со встроенной в систему функцией упреждающей диагностики, Ormen Lange будет справляться с этой задачей еще многие годы.