I produttori di Oil & Gas si affidano a reti complesse di gasdotti per trasportare i loro prodotti. I gasdotti conducono generalmente da singoli pozzi a siti di raccolta centrali, che si collegano a gasdotti più grandi – e, infine, a impianti di lavorazione e distribuzione.
Per contribuire a mantenere un funzionamento sicuro, i gasdotti includono valvole di chiusura ai raccordi che possono arrestare rapidamente il flusso in caso di emergenza. Nei gasdotti di petrolio greggio, le valvole di chiusura di emergenza sono spesso azionate da sistemi pneumatici alimentati a gas combustibile, da sistemi pneumatici ad azoto o da sistemi idraulici.
"Per motivi ambientali, molti produttori stanno cercando di limitare drasticamente l'uso di gas combustibile e azoto per azionare le valvole", ha spiegato John Clay, CEO di Endpoint Industrial Controls. "E stanno anche cercando modi per migliorare l'efficienza operativa".
Endpoint Industrial Controls offre soluzioni di automazione e controllo chiavi in mano per un'ampia gamma di settori – dall'Oil & Gas alle energie rinnovabili fino alla produzione. Con sede a Loveland, Colorado, l'azienda fa parte del programma Rockwell Automation® PartnerNetwork™.
West Texas Challenge
Recentemente, una delle principali aziende energetiche si è rivolta a Endpoint per una soluzione di azionamento delle valvole che supportasse i loro obiettivi ambientali – e limitasse il lavoro sul campo necessario per mantenere i loro sistemi nel West Texas.
Sebbene le valvole siano progettate per arresti di emergenza, che si verificano raramente, devono essere testate regolarmente.
"Il nostro cliente utilizzava due metodi per azionare le valvole", ha dichiarato Clay. "In alcuni siti utilizzava il gas combustibile e in altri l'idraulica".
Ogni metodo presentava sfide uniche. Per alimentare le valvole azionate a gas, il gas viene scaricato direttamente dal gasdotto nell'atmosfera. Questo metodo comporta emissioni di idrocarburi.
Le valvole azionate idraulicamente richiedono l'intervento dell'operatore ogni volta che vengono testate. Quando le valvole vengono testate – o chiuse – viene rilasciata energia idraulica compressa. Per riaprire le valvole, un operatore deve pompare manualmente la valvola fino a raggiungere una pressione adeguata.
Come molte regioni produttrici di Oil & Gas, il West Texas è un ambiente ostile. Le valvole di chiusura dell'azienda si trovano in località remote, molte accessibili solo percorrendo strade pericolose.
"Per la manutenzione delle valvole azionate idraulicamente, gli operatori guidavano per diverse ore – spesso nel cuore della notte – su una delle strade più pericolose del paese", ha dichiarato Clay. "Il nostro cliente voleva sia migliorare la sicurezza dell'operatore sia ridurre al minimo il tempo improduttivo trascorso alla guida".
Una soluzione unica
Endpoint è stata incaricata di progettare una soluzione unica che sostituisse sia il metodo di azionamento a gas combustibile sia quello idraulico. Per raggiungere gli obiettivi, l'azienda ha progettato un sistema basato su compressori d'aria alimentati a energia solare per azionare le valvole.
"Abbiamo fornito una soluzione completa – dal concept e dalla progettazione alla produzione e all'integrazione", ha dichiarato Clay. "Il risultato è uno skid, off-grid, che può essere consegnato ai siti dei nostri clienti – e implementato senza modifiche".
Lo skid completamente integrato misura circa 6′ × 17′ (1.8 m × 5.2 m) e include pannelli solari, accumulo batterie, un serbatoio compressore da 200 gal e i relativi sistemi di controllo. Per installare il sistema, gli attuatori esistenti nei siti vengono rimossi con le valvole in posizione aperta, sostituiti con attuatori ad aria compressa – e collegati al compressore.
"Poiché si tratta di un'applicazione ad alta disponibilità e sicurezza, lo skid include anche un compressore di backup", ha dichiarato Jacob Payne, lead engineer, Endpoint Industrial Controls. "Inoltre, l'accumulo batterie fornisce un mese di alimentazione di riserva per mitigare la limitata generazione di energia solare nei giorni nuvolosi".
L'azienda energetica ha richiesto una soluzione basata su un'architettura Rockwell Automation® per allinearsi alla propria base installata esistente. Il sistema di controllo è dotato di un Allen-Bradley® CompactLogix™ controller e Allen-Bradley POINT I/O™, in esecuzione su una rete EtherNet/IP™.
"In realtà, la nostra proof of concept iniziale è stata applicata a un sistema idraulico – e abbiamo riutilizzato il controller CompactLogix esistente sul sito", ha dichiarato Payne.
POINT I/O in rete acquisisce ingressi digitali da trasmettitori di pressione, voltmetri e altri dispositivi intelligenti. E fornisce lo stato completo del sistema a un Operation Command Center (OCC) integrato a Houston.
Successo abilitato dalle informazioni
Il sistema alimentato a energia solare fornisce un feedback più dettagliato rispetto al sistema precedente, elimina l'uso di gas combustibile e consente il monitoraggio remoto. Il personale può aprire e chiudere le valvole dall'OCC a centinaia di miglia di distanza.
“Dal punto di vista di una soluzione green, il sistema soddisfa tutti i requisiti”, ha affermato Clay. “Riduce l'impronta di carbonio complessiva dell'azienda energetica – e aiuta a tenere gli operatori fuori strada”.
"Anche se il pilot iniziale è stato applicato a un sistema idraulico, ha dimostrato la validità del concept per tutte le applicazioni", ha aggiunto Clay. "Il nostro cliente è così fiducioso nei risultati che sta attualmente valutando lo skid anche per applicazioni offshore".
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