Columbia Pipeline Group raggiunge un'affidabilità del 99.5 %

Contesto

I cambiamenti nel settore del gas e del petrolio negli Stati Uniti hanno messo sotto pressione le società di trasmissione per ottimizzare i loro sistemi, aggiungere flessibilità e rispondere più rapidamente a un panorama industriale in continua evoluzione. Mentre molte aziende del settore hanno faticato a cambiare, altre sono state più lungimiranti nell'applicare nuove tecnologie.

Columbia Pipeline Group (CPG) ha recentemente modernizzato il suo ambiente operativo implementando un sistema di controllo distribuito moderno per migliorare l'affidabilità, ottenere una migliore visione dei dati di produzione e facilitare la manutenzione.

L'azienda ha risparmiato circa USD 2.300.000,00 grazie alla riduzione dei costi di manutenzione in un anno, dimostrando che le aziende di trasporto del gas possono raggiungere oltre il 99 % di affidabilità pur operando al 100 % della capacità.

Sfida

CPG gestisce quasi 15000 miglia di gasdotti dal Golfo del Messico al Nord-Est, servendo clienti in 16 stati.

Prima del 2009, la società di trasmissione lasciava disponibile il 20 % della capacità in caso di guasti delle unità di potenza in cavalli. Quando l'azienda ha aumentato la produzione al 100 % della capacità nel 2009, ha dovuto ottenere affidabilità utilizzando altri metodi per garantire che la produzione non si fermasse e non avesse un impatto negativo sugli obblighi contrattuali.

L'azienda doveva aggiungere più condotte o aumentare la ridondanza della potenza in cavalli presso le sue stazioni di compressione.

L'azienda aveva anche bisogno di ottenere una migliore visione dei dati di produzione e di gestire i costi a lungo termine per mantenere il sistema in modo più efficace. I sistemi di controllo esistenti, diversi e sviluppati internamente, erano sempre più difficili e costosi da mantenere.

CPG utilizzava un sistema SCADA interno che solo una persona sapeva come supportare, e i pezzi di ricambio stavano diventando difficili da trovare. I fornitori esistenti non avevano buoni programmi di formazione per il nuovo personale di manutenzione, e i dipendenti attuali andavano in pensione, portando con sé le loro competenze sul sistema.

Inoltre, i sistemi esistenti non fornivano la gestione delle informazioni necessaria per ottimizzare proattivamente le operazioni o integrarsi facilmente con il data warehouse a livello aziendale.

La mancanza di un sistema di autenticazione e accesso sicuro degli utenti metteva anche a rischio la sicurezza delle informazioni.

Soluzione

Il sistema esistente non era sostenibile e il costo per aggiungere ulteriori condotte era proibitivo. La direzione di CPG ha valutato le esigenze a lungo termine dell'azienda e ha sviluppato un piano quinquennale per modernizzare il sistema di controllo su tutte le condotte.

Il team ha deciso di standardizzare su un unico sistema per tutte le sue condotte per migliorare l'affidabilità tramite una maggiore ridondanza, consentire la condivisione delle informazioni tra le stazioni e fino agli uffici esecutivi, e semplificare la manutenzione a lungo termine. CPG si è prefissata l'obiettivo di raggiungere il 100 % di affidabilità – al 100 % della capacità – entro la fine dei cinque anni.

Dopo un'attenta analisi delle opzioni, il team di ingegneria CPG ha deciso di standardizzare su un sistema di controllo distribuito PlantPAx® virtualizzato di Rockwell Automation. Il moderno sistema DCS ad alta disponibilità avrebbe condiviso più informazioni tra gli impianti e fino al livello dirigenziale, abilitato l'accesso remoto e migliorato la sicurezza.

"Stavamo pianificando di modernizzare l'intero sistema di controllo in 16 stati e non volevamo gestire più punti di contatto contemporaneamente", ha dichiarato Brian Sloan, manager dell'automazione e dell'ingegneria elettrica per Columbia Pipeline Group.

"Lavorare direttamente con un unico referente di Rockwell Automation durante tutto il processo ha reso più facile affrontare un progetto complesso."

Il team CPG ha installato potenza in cavalli ridondante in punti strategici per garantire la pressione richiesta per una trasmissione affidabile.

I controllori di automazione programmabili (PAC) controllano le funzioni del motore di controllo. Gli operatori gestiscono il funzionamento del singolo motore tramite interfacce uomo-macchina ridondanti e tutti i PAC del motore si collegano al pannello di controllo principale della stazione di compressione.

La tecnologia Allen-Bradley® è utilizzata in tutti gli impianti.I centri di controllo motori CENTERLINE® (MCC) con tecnologia IntelliCENTER® supportano le funzioni ausiliarie della stazione di compressione e delle unità motore.

Gli MCC in rete si integrano facilmente con i controllori del sistema esistente. I componenti di controllo motore all'interno degli MCC includono azionamenti AC PowerFlex®, avviatori soft SMC™ Flex, monitor di energia PowerMonitor™ 5000, e relè elettronici di sovraccarico E3 Plus™.

Durante la progettazione del sistema di controllo distribuito, il team CPG ha realizzato che ogni stazione avrebbe richiesto più server di quanti fosse fisicamente possibile per gestire tutte le applicazioni necessarie per la sicurezza, l'analisi dei dati e la gestione del sistema.

Il team ha deciso di implementare server virtualizzati utilizzando la guida alla selezione PlantPAx e le best practice per l'adozione di un sistema di automazione virtualizzato.

Il team di Rockwell Automation ha implementato server virtualizzati ad alta disponibilità del suo Encompass™ Product Partner, Stratus Technologies.

I server Stratus hanno ridotto lo spazio fisico dell'hardware, eliminato la necessità di procurare hardware per ogni nuova applicazione e ridotto la probabilità di tempi di inattività dovuti a errori hardware.

Ogni server virtualizzato esegue più applicazioni Rockwell Software®FactoryTalk® tra cui Historian, View Machine Edition, View Site Edition, AssetCentre e ViewPoint.

Il software ViewPoint consente agli operatori CPG di accedere alle applicazioni HMI da qualsiasi luogo tramite un browser Web, permettendo loro di prendere decisioni in tempo reale su qualsiasi problema che si presenti. In combinazione con il software historian, le capacità di visualizzazione del sistema consentono il monitoraggio, la generazione di report e la registrazione dei dati per un accesso immediato e futuro.

Inoltre, la piattaforma historian si integra perfettamente con il sistema di data warehouse OSIsoft PI a livello aziendale, aumentando ulteriormente la visibilità e la disponibilità dei dati operativi.

Il sistema abilitato alle informazioni funziona su EtherNet/IP™, consentendo il flusso di dati dai motori al pannello di controllo principale, dagli MCC ai PAC, da una stazione di compressione all'altra e dalle stazioni agli uffici esecutivi.

Gli switch Ethernet industriali Allen-Bradley Stratix™ gestiscono la condivisione sicura e in tempo reale delle informazioni.

Il team di ingegneria CPG ha implementato il software AssetCentre per gestire le modifiche e controllare l'accesso degli utenti sul campo.

Il team CPG ha impostato i parametri di autenticazione all'interno del software AssetCentre per gestire i diritti e le capacità assegnati a ciascun utente quando utilizza altre applicazioni FactoryTalk.

L'applicazione AssetCentre tiene traccia e registra anche le azioni degli utenti per una maggiore sicurezza e per riferimento futuro.

Poiché il sistema è abilitato alle informazioni, il team Enterprise Analytics di CPG può sviluppare report sulle operazioni delle stazioni per migliorare la manutenzione predittiva.

Quando sono necessari ricambi, il team di ingegneria può acquistarli facilmente come prodotti commerciali pronti all'uso da fornitori locali.

Risultati

All'inizio del 2015, il team CPG ha raggiunto il 99.5 % di affidabilità.

Lavorando con un unico punto di contatto presso Rockwell Automation, hanno implementato il sistema di controllo virtualizzato in 40 stazioni di compressione e prevedono di estendere gli aggiornamenti di ridondanza ad altre 52 stazioni.

Il team può utilizzare lo stesso sistema per progettare qualsiasi nuova stazione di compressione e prevede che il sistema aziendale rimanga in funzione per almeno 10 anni prima che siano necessari ulteriori aggiornamenti.

Grazie alla ridondanza aggiuntiva del sistema, l'azienda è in grado di rispettare gli obblighi contrattuali e di migliorare ulteriormente, apportando modifiche aziendali basate su dati specifici.

"Stiamo prendendo decisioni più informate basate su dati operativi in tempo reale e storici a cui possiamo accedere ovunque, anche dalla nostra sede centrale", ha affermato Sloan.

"Di conseguenza, siamo stati in grado di migliorare significativamente la redditività dell'azienda."

Sulla base di nuove informazioni sul funzionamento dei motori, il team di ingegneria di CPG esegue una manutenzione preventiva più attiva e continua, con risultati immediati.

L'azienda ha risparmiato circa USD 2.300.000,00 grazie alla riduzione dei costi di manutenzione e dei tempi di fermo nel 2014.

I risultati sopra menzionati sono specifici per l'utilizzo dei prodotti e dei servizi di Rockwell Automation da parte di Columbia Pipeline Group insieme ad altri prodotti. I risultati specifici possono variare per altri clienti.

Allen-Bradley, CENTERLINE, E3 Plus, Encompass, FactoryTalk, IntelliCENTER, PartnerNetwork, PlantPAx, PowerFlex, PowerMonitor, Rockwell Software, SMC e Stratix sono marchi commerciali di Rockwell Automation Inc.

EtherNet/IP è un marchio commerciale di ODVA Inc.