ガス･コンプレッサ･ソリューションが独自システムの痛みを軽減

シェールガスの成長が新しい種類のプロジェクトを促進

米国はすでに世界最大のシェールガス生産国であり、生産量は2015年の1日当たり370億立方フィート(Bcf/d)から2040年までに79Bcf/dまで成長すると予想されています。

ロックウェル･オートメーションのPartnerNetwork^™プログラムのOEMメンバーであるエナジー･コントロール･テクノロジーズ(ECT)社は、この比較的最近のエネルギーブームの推進を支援している企業の1つです。アイオワに本拠を置く会社は、石油およびガス生産用のターボ機械プラント制御システムを設計、構築、およびサポートしています。その耐サージおよびパフォーマンス制御ソリューションは、ガス生産および海上プラットフォームから精製およびパイプラインまでの範囲のアプリケーションで使用されています。

ある企業は最近、米国に拠点を置く新しいLNG (液化天然ガス)前処理施設でガスコンプレッサのターボ機械制御を開発するためにECTを選択しました。ECTには数十年にわたる石油およびガス運用システムの開発経験がありますが、このお客様のプロジェクトは新しい課題を提示しました。従来の独自システムや「ブラックボックス」アプローチを使用するかわりに、オープンで統合されたソリューションでターボ機械制御プラットフォームを提供します。
 

高可用性ターボ機械

ECTは、それぞれが3つの並列コンプレッサを備えた2つの列車用のターボ機械制御システムの開発を任されていました。運用は一度に何年も継続して実行されることが予想されるため、バックアップシステムが確実に引き継ぎ、障害が発生した場合のダウンタイムの可能性を減らすには、冗長アーキテクチャが不可欠でした。

ターボ機械自体には、コンプレッサ制御のためにSIL 2定格のハードウェアプラットフォームが必要でした。補助システムには、モータの冷却、潤滑油、シールガススキッド、およびすべてのシステムトリップ、インターロック、許容値の全体的な管理のためにSIL 3定格のハードウェアプラットフォームが必要でした。最後に、プロジェクトでは、すべての機器の振動とベアリング温度の状態モニタが必要でした。

このプロジェクトでは、6つのコンプレッサ制御システムを1台のモータのソフトスタートシステムと統合する必要もありました。この独自の要件を満たすために、ECTは、6つのコンプレッサのすべての電気モータが1台のLCIソフトスタータを共有するために必要なシーケンスとインターロックを管理する追加の冗長PLCを提供しました。

従来、この規模の高可用性ターボ機械制御プラットフォームを開発するには、異なるベンダーの複数の独自システムを組み合わせる必要がありました。しかし、そのアプローチにはいくつかの固有の課題があります。

ECTのシニア･プロジェクト･エンジニアであるトム･ストール氏は次のように述べています。「多くの場合、異なるシステムは互いにネイティブに通信しないため、統合はより困難で時間がかかります。また、異なる独自のシステムをつなぎ合わせると、いくつかの点でエンドユーザの生活がより困難になる可能性があります。メンテナンス技術者は、幅広いシステムについて学習してサービスを提供するか、メンテナンスを複数のベンダーにアウトソースする必要があります。オペレータはさまざまなHMIを学習して操作する必要があります。そして、企業はより多くのスペアパーツを購入して管理する必要があります。」

ECTのお客様は、オープンアーキテクチャの業界標準のテクノロジを使用してこれらのシステムをすべて1つの統合ソリューションに結合する単一ベンダーに依存することで、これらの課題を完全に回避したいと考えていました。

統合された代替案の設計

この幅広いスコープを備えた使いやすいシステムを提供することは、ECTがオープンアーキテクチャの標準を活用するオートメーションテクノロジを使用する必要があることを意味しました。

同社は、まさにそれをロックウェル･オートメーションのPlantPAx^®DCSに発見しました。PlantPAxテクノロジはオープン通信規格に基づいており、プロセス、ディスクリート、パワー、情報、プロセスの安全制御を接続することにより、共通のオートメーションプラットフォームとして機能します。

ターボ機械アプリケーションの場合、ECTはPlantPAxシステムを使用して、コンプレッサ制御のためにSIL 2定格プラットフォームを提供しました。ハードウェアはアドオン命令機能を活用し、独自のシステムと同等以上の実行速度を提供します。ECTには、特許を取得した最先端のサージ制御ソフトウェアも組み込まれています。このソフトウェアは、アルゴリズムを使用して、コンプレッサの損傷の可能性のあるサージを検出および防止します。オペレータインターフェイスには、ロックウェル･オートメーションの統合されたHMIソフトウェアが使用されました。

ストール氏は次のように述べています。「また、ターボ機械制御システムのもう1つの重要なアプリケーションとして、ロードシェア(負荷分割)を組み込みました。コンプレッサは連携して、コンプレッサネットワークの吐出圧力を一定に保ちます。また、負荷分割により、個々のマシンをオンラインまたはオフラインにして、プロセス全体を妨げることなく、変化する需要に対応することができます。」

補助システムの場合は、ECTはロックウェル･オートメーションのAADvance^®フォルトトレランス制御システムを使用して、補助スキッドのシーケンスとプロセス制御、およびシステムトリップのためにSIL 3定格のハードウェアプラットフォームを提供しました。

「滑油システムが停止した場合、またはモータの冷却が失われた場合、AADvanceプラットフォームはシステムをトリップさせ、損傷が発生する前にシステムを停止できます」と、ストール氏は述べています。

ターボ機械、補助制御、状態モニタシステムの統合の一環として、オープン･プラットフォーム･ソリューションは、Modbus/TCPを介してプラント分散制御システム(DCS)への単一の接続も提供します。