Columbia Pipeline Group, 99.5% 신뢰성 달성

배경

미국의 석유 및 가스 산업의 변화로 인해 전송 회사들은 시스템을 최적화하고 유연성을 추가하며 변화하는 산업 환경에 더 신속하게 대응해야 하는 압박을 받고 있습니다. 업계의 많은 기업들이 변화에 어려움을 겪고 있는 반면, 일부 기업들은 새로운 기술을 적용하는 데 있어 더 미래 지향적인 사고를 가지고 있습니다.

Columbia Pipeline Group(CPG)은 최근 신뢰성을 개선하고, 생산 데이터에 대한 더 나은 통찰력을 확보하고, 유지보수를 용이하게 하기 위해 최신 분산 제어 시스템을 구현하여 운영 환경을 현대화했습니다.

이 회사는 1년 동안 유지보수 비용을 절감하여 약 USD2300000를 절약했으며, 가스 전송 회사가 100% 용량으로 운영하면서 99% 이상의 신뢰성을 달성할 수 있음을 보여주었습니다.

과제

CPG는 걸프 해안에서 북동부까지 약 15000마일의 천연가스 파이프라인을 운영하며 16개 주의 고객에게 서비스를 제공합니다.

2009년 이전에는 전송 회사가 마력 단위의 고장에 대비해 20%의 용량을 남겨두었습니다. 2009년에 생산량을 100% 용량으로 늘렸을 때, 생산 중단과 계약 의무에 대한 부정적인 영향을 방지하기 위해 다른 방법을 사용하여 신뢰성을 확보해야 했습니다.

회사는 파이프라인을 추가하거나 압축기 스테이션의 마력 이중화를 늘려야 했습니다.

또한, 생산 데이터에 대한 더 나은 통찰력을 얻고 장기적인 비용을 관리하여 시스템을 더욱 효과적으로 유지해야 했습니다. 기존의 이질적이고 자체 개발된 제어 시스템은 유지 관리가 점점 더 어려워지고 비용이 많이 들었습니다.

CPG는 한 사람만이 지원 방법을 알고 있는 사내 SCADA 시스템을 사용했으며 교체 부품을 찾기가 점점 어려워지고 있었습니다. 기존 공급업체는 새로운 유지보수 직원을 위한 좋은 교육 프로그램을 제공하지 않았고, 현재 직원들은 퇴직하면서 시스템 전문 지식을 가지고 떠나고 있었습니다.

또한 기존 시스템은 운영을 사전에 최적화하거나 기업 수준의 데이터 웨어하우스와 쉽게 통합하는 데 필요한 정보 관리를 제공하지 않았습니다.

안전한 사용자 원격 액세스 및 인증 시스템의 부재는 정보 보안을 위험에 빠뜨립니다.

솔루션

기존 시스템은 지속 가능하지 않았고 추가 파이프라인을 구축하는 데 드는 비용이 너무 컸습니다. CPG 경영진은 회사의 장기적인 필요를 평가하고 파이프라인 전반에 걸쳐 제어 시스템을 현대화하기 위한 5개년 계획을 수립했습니다.

팀은 모든 파이프라인에서 하나의 시스템을 표준화하여 추가적인 이중화를 통해 신뢰성을 향상하고, 역과 경영진 사무실 간의 정보 공유를 가능하게 하며, 장기적인 유지보수를 간소화하기로 결정했습니다. CPG는 5년이 끝날 때까지 100% 용량에서 100% 신뢰성을 달성하는 것을 목표로 설정했습니다.

옵션을 철저히 검토한 후 CPG 엔지니어링 팀은 가상화된 PlantPAx® 분산제어시스템을 Rockwell Automation에서 도입하기로 결정했습니다. 고가용성의 현대적 DCS는 시설 전반과 경영진 수준까지 더 많은 정보를 공유하고, 원격 액세스를 가능하게 하며, 보안을 강화할 것입니다.

“우리는 16개 주에 걸쳐 전체 제어 시스템을 현대화할 계획이었고 동시에 여러 연락 지점을 관리하고 싶지 않았습니다.”라고 Columbia Pipeline Group의 자동화 및 전기 엔지니어링 관리자인 Brian Sloan은 말합니다.

“전체 프로세스에 걸쳐 Rockwell Automation의 한 담당자와 직접 협력함으로써 복잡한 프로젝트를 더 쉽게 처리할 수 있었습니다.”

CPG 팀은 신뢰할 수 있는 전송을 위해 필요한 압력을 충족하기 위해 설치 공간 전반에 걸쳐 전략적 지점에 이중화 마력을 설치했습니다.

프로그래밍이 가능한 자동화 컨트롤러(PAC)가 엔진 기능을 제어합니다. 작업자는 이중화 HMI를 통해 개별 엔진 작동을 관리하며, 모든 엔진 PAC는 주 압축기 스테이션 제어 패널에 연결됩니다.

Allen-Bradley® 기술은 시설 전체에 걸쳐 사용됩니다.CENTERLINE® 모터 제어 센터 (MCC)IntelliCENTER® 기술은 압축기 스테이션 및 엔진 유닛의 보조 기능을 지원합니다.

네트워크형 MCC는 기존 시스템의 컨트롤러와 쉽게 통합됩니다. MCC 내의 모터 제어 구성요소는 PowerFlex® AC 드라이브, SMC™ Flex 소프트 스타터, PowerMonitor™ 5000 에너지 모니터, E3 Plus™ 전자식 과부하 릴레이를 포함합니다.

분산 제어 시스템을 설계할 때 CPG 팀은 각 스테이션이 보안, 데이터 분석 및 시스템 관리를 위해 필요한 모든 애플리케이션을 처리하기 위해 물리적으로 가능한 것보다 더 많은 서버가 필요하다는 것을 깨달았습니다.

팀은 PlantPAx 선정 가이드와 가상화된 자동화 시스템을 채택하기 위한 모범 사례를 사용하여 가상화된 서버를 구현하기로 결정했습니다.

Rockwell Automation 팀은 Encompass™ Product Partner인 Stratus Technologies의 고가용성 가상화 서버를 배포했습니다.

Stratus 서버는 하드웨어의 물리적 공간을 줄이고, 새로운 애플리케이션마다 하드웨어를 조달할 필요성을 없애고, 하드웨어 오류로 인한 가동 중단 시간의 가능성을 줄였습니다.

각 가상화된 서버는 여러 Rockwell Software® FactoryTalk® 애플리케이션(Historian, View Machine Edition, View Site Edition, AssetCentre, ViewPoint 소프트웨어 등)을 실행합니다.

ViewPoint 소프트웨어를 사용하면 CPG 운영자는 웹 브라우저를 통해 모든 위치에서 HMI 애플리케이션에 액세스할 수 있으므로 발생하는 모든 문제에 대해 실시간으로 의사 결정을 내릴 수 있습니다. 히스토리언 소프트웨어와 결합된 시스템의 시각화 기능은 즉각적이고 미래적인 액세스를 위해 모니터링, 보고 및 데이터 기록을 가능하게 합니다.

또한, 히스토리언 플랫폼은 기업 수준의 OSIsoft PI 데이터 웨어하우스 시스템과 긴밀하게 통합되어 운영 데이터의 가시성과 가용성을 더욱 향상시킵니다.

정보 기반 시스템은 EtherNet에서 실행되므로 엔진에서 주 제어 패널로, MCC에서 PAC로, 한 압축기 스테이션에서 다른 스테이션으로, 그리고 스테이션에서 경영진 사무실로 데이터를 쉽게 전송할 수 있습니다.

Allen-Bradley Stratix™ 산업용 이더넷 스위치는 안전한 실시간 정보 공유를 관리합니다.

CPG 엔지니어링 팀은 현장에서 변경 사항을 관리하고 사용자 액세스를 제어하기 위해 AssetCentre 소프트웨어를 구현했습니다.

CPG 팀은 AssetCentre 소프트웨어 내에서 인증 파라미터를 설정하여 다른 FactoryTalk 애플리케이션을 사용할 때 각 사용자에게 부여되는 권한과 기능을 관리했습니다.

또한 AssetCentre 애플리케이션은 보안 강화와 향후 참조를 위해 사용자 작업을 추적하고 기록합니다.

시스템이 정보 기반이기 때문에 CPG Enterprise 분석 팀은 예측정비를 개선하기 위해 스테이션 운영에 대한 보고서를 개발할 수 있습니다.

교체 부품이 필요할 때 엔지니어링 팀은 현지 공급업체에서 기성품을 쉽게 구매할 수 있습니다.

결과

2015년 초까지 CPG 팀은 99.5%의 신뢰성을 달성했습니다.

Rockwell Automation의 단일 연락 지점을 통해 가상화된 제어 시스템을 40개의 압축기 스테이션에 구현했으며, 52개의 스테이션에 이중화 업그레이드를 추가로 도입할 계획입니다.

팀은 동일한 시스템을 사용하여 새로운 압축기 스테이션을 설계할 수 있으며, 추가 업그레이드가 필요하기 전에 최소 10년 동안 전사적 시스템을 운영할 것으로 예상합니다.

시스템에 추가된 이중화 덕분에 이 회사는 계약상의 의무를 충족하고 그 이상으로 개선하여 특정 데이터를 기반으로 비즈니스 변화를 이끌어낼 수 있습니다.

“우리는 본사를 포함하여 어디에서나 액세스할 수 있는 실시간 및 이력 운영 데이터를 기반으로 더 현명한 결정을 내리고 있습니다.”라고 Sloan은 말합니다.

“그 결과 회사의 수익성을 크게 개선할 수 있었습니다.”

엔진 작동에 대한 새로운 통찰력을 바탕으로 CPG 엔지니어링 팀은 더욱 적극적이고 지속적인 예방정비를 수행하고 있으며, 그 결과가 빠르게 나타나고 있습니다.

이 회사는 2014년에 유지보수 비용과 가동 중단 시간 감소로 약 USD2300000를 절감했습니다.

위에서 언급한 결과는 Columbia Pipeline Group이 Rockwell Automation 제품 및 서비스를 다른 제품과 함께 사용한 경우에 해당합니다. 다른 고객의 경우 구체적인 결과가 다를 수 있습니다.

Allen-Bradley, CENTERLINE, E3 Plus, Encompass, FactoryTalk, IntelliCENTER, PartnerNetwork, PlantPAx, PowerFlex, PowerMonitor, Rockwell Software, SMC 및 Stratix는 Rockwell Automation Inc.의 상표입니다.

EtherNet은 ODVA Inc.의 상표입니다.