Öl- und Gasproduzenten sind auf komplexe Pipelinenetzwerke angewiesen, um ihre Produkte zu transportieren. Pipelines führen in der Regel von einzelnen Bohrplatten zu zentralen Sammelstellen, die wiederum an größere Pipelines – und schließlich an Verarbeitungs- und Verteilungsanlagen – angeschlossen sind.
Zur Aufrechterhaltung eines sicheren Betriebs verfügen die Pipelines an den Anschlüssen über Absperrventile, mit denen der Durchfluss im Notfall schnell unterbrochen werden kann. In Rohölpipelines werden die Notabsperrventile häufig entweder durch Treibgas, stickstoffbetriebene pneumatische Systeme oder hydraulische Systeme betätigt.
„Aus Umweltschutzgründen versuchen viele Hersteller, den Einsatz von Treibgas und Stickstoff zur Betätigung der Ventile drastisch einzuschränken“, erklärt John Clay, CEO von Endpoint Industrial Controls. „Außerdem suchen sie nach Möglichkeiten zur Verbesserung der betrieblichen Effizienz.“
Endpoint Industrial Controls entwickelt schlüsselfertige Automatisierungs- und Steuerungslösungen für die unterschiedlichsten Branchen – von der Öl- und Gasindustrie über erneuerbare Energien bis hin zur Fertigung. Das Unternehmen mit seiner Hauptverwaltung in Loveland, Colorado, ist Teil des Rockwell Automation® PartnerNetwork™-Programms.
Herausforderung in West Texas
Vor Kurzem wandte sich ein führendes Energieunternehmen an Endpoint, weil es eine Lösung für die Ventilbetätigung suchte, die seine Umweltziele unterstützen und den Arbeitsaufwand für die Instandhaltung seiner Systeme in West Texas reduzieren würde.
Auch wenn die Ventile für Notabschaltungen ausgelegt sind, die selten vorkommen, müssen sie regelmäßig getestet werden.
„Unser Kunde verwendete zwei Verfahren zur Betätigung seiner Ventile“, so Clay. „An manchen Standorten wurde Treibgas verwendet, an anderen Hydraulik.“
Jedes Verfahren war mit besonderen Herausforderungen verbunden. Um gasbetriebene Ventile anzusteuern, wird das Gas direkt aus der Leitung in die Atmosphäre abgelassen. Dieses Verfahren führt zu Kohlenwasserstoffemissionen.
Die hydraulisch betätigten Ventile erfordern bei jedem Test einen Bedienereingriff. Beim Testen – oder Schließen – der Ventile wird komprimierte hydraulische Energie freigesetzt. Zum erneuten Öffnen der Ventile muss ein Bediener für das Ventil eine Pumpe manuell bedienen, bis ein ausreichender Druck erreicht ist.
Wie viele Öl- und Gasförderregionen ist auch West Texas eine raue Umgebung. Die Absperrventile des Unternehmens befinden sich an abgelegenen Orten, von denen viele nur über unwegsame Straßen erreichbar sind.
„Zur Wartung der hydraulisch betätigten Ventile fuhren die Bediener mehrere Stunden – oft mitten in der Nacht – auf einer der gefährlichsten Straßen des Landes“, meint Clay. „Unser Kunde wollte sowohl die Sicherheit der Fahrer verbessern als auch die unproduktive Zeit hinter dem Lenkrad minimieren.“
Eine einzigartige Lösung
Endpoint wurde mit der Entwicklung einer einzigen Lösung beauftragt, die sowohl das Treibgasverfahren als auch die hydraulische Ventilbetätigung ersetzen sollte. Um die Ziele zu erreichen, entwickelte das Unternehmen ein System, das auf solarbetriebenen Luftkompressoren zur Betätigung der Ventile basiert.
„Wir haben eine umfassende Lösung angeboten – vom Konzept und Design bis hin zur Fertigung und Integration“, erläutert Clay. „Das Ergebnis ist ein netzunabhängiges, skid-basiertes System, das an die Standorte unserer Kunden geliefert und ohne Änderungen implementiert werden kann.“
Der vollständig geschlossene Skid misst etwa 6 Fuß x 17 Fuß (1,8 m x 5,2 m) und ist mit Solarzellen, einem Batteriespeicher, einem 200-Gallonen-Kompressortank und den dazugehörigen Steuersystemen ausgestattet. Zur Installation des Systems werden die vorhandenen Betätiger an den Standorten mit den Ventilen in geöffneter Stellung ausgebaut, durch Druckluftbetätiger ersetzt und an den Kompressor angeschlossen.
„Da es sich hierbei um eine Hochverfügbarkeits- und Sicherheitsanwendung handelt, umfasst der Skid auch einen Reservekompressor“, so Jacob Payne, leitender Ingenieur bei Endpoint Industrial Controls. „Außerdem liefert der Batteriespeicher einen ganzen Monat lang Reservestrom, um die begrenzte Solarstromerzeugung an bewölkten Tagen auszugleichen.“
Das Energieunternehmen wünschte sich eine Lösung auf der Grundlage einer Rockwell Automation®-Architektur, die sich an der bereits installierten Basis orientiert. Das Steuerungssystem besteht aus einer Allen-Bradley® CompactLogix™-Steuerung und Allen-Bradley POINT I/O™, die über ein EtherNet/IP™-Netzwerk betrieben werden.
„Tatsächlich wurde unser erster Machbarkeitsnachweis auf ein Hydrauliksystem angewandt – und wir haben die vorhandene CompactLogix-Steuerung am Standort wiederverwendet“, erklärt Payne.
Vernetztes POINT I/O erfasst digitale Eingänge von Druckgebern, Spannungsmessern und anderen intelligenten Instrumenten. Außerdem wird der komplette Systemstatus an ein integriertes Operation Command Center (OCC) in Houston übermittelt.
Informationsfähiger Erfolg
Das solarbetriebene System bietet eine genauere Rückmeldung als das vorherige System, macht den Einsatz von Treibgas überflüssig und ermöglicht eine dezentrale Bedienung. Das Personal kann die Ventile vom Hunderte Meilen entfernten OCC aus öffnen und schließen.
„Unter dem Gesichtspunkt einer umweltfreundlichen Lösung erfüllt das System alle Kriterien“, so Clay. „Es verkleinert den gesamten CO2-Fußabdruck des Energieunternehmens und trägt dazu bei, dass die Betreiber nicht mehr so oft lange Strecken fahren müssen.“
„Zwar wurde das erste Pilotprojekt auf ein hydraulisches System angewandt, doch das Konzept ist erwiesenermaßen für alle Anwendungen geeignet“, fügt Clay hinzu. „Unser Kunde ist von den Ergebnissen so überzeugt, dass er derzeit überprüft, ob der Skid auch für Offshore-Anwendungen geeignet ist.”
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