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과제
- 플레어를 방지하기 위해 압축기 내부에서 가스를 재활용할 수 있는 개방형 플랫폼에서 터보 장비를 위한 제어 시스템을 구축하고, 그린필드와 브라운필드 모두에서 비용과 수익성을 최적화합니다.
솔루션
PlantPAx Modern DCS
- 통합 Allen-Bradley ControlLogix 구성 가능 알고리즘을 기반으로 터보 장비 제어 시스템을 자동화합니다.
결과
- 에너지 소비 절감
- 효율성 향상
- 수익성 증가
정유 공장을 지나갈 때 밤에 불타는 모습을 보면, 이러한 플레어 뒤에 무엇이 있는지 생각하지 않는다면 매혹적인 무언가가 있습니다. 우리 모두는 이러한 현상이 다른 연소 현상과 마찬가지로 실제로 대기를 오염시키고 있다는 사실을 완벽하게 이해하고 있습니다.
이러한 공장의 운영에 대한 보다 심층적인 분석은 이러한 방식으로 낭비되는 에너지를 활용할 수 있다는 결론으로 이어질 것입니다.
최근 많은 기업들이 효율성과 공장 관리 비용 절감에 대한 관심을 높이고, 환경 지속 가능성 정책에 대한 민감성을 높이고 있는 것은 이러한 플레어가 점진적으로 감소해야 한다는 것을 의미합니다.
그러나 지역 사회에 심각한 피해를 주고 회사가 자원을 최대한 활용할 기회를 박탈하는 현상을 어떻게 최소화할 수 있을까요?
자주 발생하는 것처럼 문제에 대한 해결책은 그리 복잡하지 않으며, 비용/편익 비율이 후자에 확실히 유리한 것이 특징입니다.
터보 장비 제어 시스템을 통해 터빈을 구동하는 압축기에서 발생한 가스를 재활용할 수 있다면, 그렇지 않으면 연소되어 플레어를 생성해야 하는 에너지 자원을 재사용할 수 있습니다. 이는 에너지 소비 감소, 생산성 및 자산 사용 개선, 마지막으로 환경 오염 감소라는 실질적인 이점으로 이어지는 시스템입니다.
이 시스템은 에너지 소비 감소, 생산성 & 자산 사용 개선, 그리고 마지막으로 환경 오염 감소 측면에서 실질적인 이점을 제공합니다.
수익성 향상을 위한 화학 공학 및 기술
간단히 ECT라고 불리는 Energy Control Technologies는 약 12년 전에 미국에서 설립되었으며, 3년 동안 유럽에서 자체 자회사를 운영해 왔습니다. 이 회사는 개방형 플랫폼 터보 장비의 제어에 주력해 왔으며, 산업용 공장의 대형 회전식 압축기(축류, 원심, 증기 터빈, 가스 터빈 또는 터보 확장기)에 대한 애플리케이션, 노하우 및 제어 알고리즘을 전문으로 합니다.
이것은 산업 자동화 애플리케이션에서 역할을 하는 틈새 활동이며, 압축기 내부의 가스 열역학을 고려한 매우 복잡한 알고리즘을 생성하여 플레어를 태울 필요를 피함으로써 압축기뿐만 아니라 장비와 전체 시스템의 에너지 효율성을 보장합니다. 이러한 시스템은 하드웨어 관점에서 약 30/40밀리초의 매우 높은 수준의 프로세서 스캔 응답 속도를 요구하며, 압축기 제어 시스템 내에서 통합될 때 이상적인 애플리케이션을 찾습니다.
ECT는 10년 이상 OEM 파트너로 활동해 온 Rockwell Automation에서 Allen-Bradley® ControlLogix® PAC를 가장 역사적이고 신뢰할 수 있으며 벤치마크가 되는 하드웨어 설치로 인식하고, PlantPAx® 분산제어시스템과의 완벽한 통합이라는 부가 가치를 발견했습니다.
독점 플랫폼 vs. 개방형 플랫폼
약 30～40년 전 이 시장 틈새가 개발되었을 때, 시장에 나와 있는 PLC는 필요한 성능을 제공하지 못했고, 이는 업계가 소프트웨어가 설치된 독점 하드웨어 플랫폼을 개발하게 만들었습니다. 이는 최적의 상황은 아니지만, 회사와 블랙박스 솔루션 개발자 간의 긴밀한 의존성을 형성하기 때문에 이러한 유형의 기술 환경은 여전히 상당히 빈번하게 발생합니다. 예를 들어, 고장 발생 시 비용 및 서비스 시간이나 해당 장치 전용 예비 부품 처리 측면에서 그렇습니다.
ECT는 Rockwell Automation ControlLogix를 선호하는 개방형 하드웨어 플랫폼에 설치된 터보 장비를 위해 구성 가능하고 비프로그래밍 제어 알고리즘을 제공함으로써 고객이 보고한 이점을 바탕으로 이러한 관행을 성공적으로 근절하고 있습니다. 구성 가능하고 비프로그래밍 알고리즘을 제공하는 선택은 알고리즘의 핵심이 봉인되어 변경할 수 없음을 의미합니다. 예를 들어, 특정 장비 또는 공장에서 기본 서지 제어 알고리즘을 실행하기 위한 600개의 구성 파라미터는 완벽하게 문서화된 반복 가능한 프로세스를 생성하여 개발자와 무관하게 독립적으로 작동할 수 있습니다. 이는 잘 문서화된 동일한 빌딩 블록을 기반으로 하기 때문에 시간이 지나도 유지보수가 가능하며, 프로젝트마다 복제할 수 있습니다.
모범 사례 프로젝트
이의 예로는 슬로바키아 오일 & 가스 회사를 위해 압축기를 제작한 체코 공화국의 OEM을 위해 ECT와 Rockwell Automation이 수행한 프로젝트가 있습니다. 이것은 압축 에틸렌 가스 애플리케이션이며, 특히 주요 정제 공정의 공장 유닛입니다. 이 유닛은 정제에 필수적이지 않으며, 정지 시 공장 운영에 영향을 미치지 않지만, 정유소의 생산성을 크게 향상시키는 개선을 나타냅니다. 정제와 같은 경쟁이 치열한 산업에서는 프로세스 폐기물에서 얻은 재료의 활용 및 부분 재사용과 그에 따른 생산성 향상이 이러한 위성 공장의 가용성을 특히 중요하게 만듭니다. 이는 오일 & 가스 회사의 수익성에 강력한 영향을 미치기 때문입니다.
이 업그레이드는 정유공장의 생산성을 크게 향상시키는 개선을 의미합니다.
이 프로젝트에서는 가스 흐름, 압력 및 온도 조절을 가능하게 하는 개폐 기능을 가진 밸브로 제어되는 2단 압축기와 함께 전기 모터가 설치되었습니다. 제어 시스템은 각 단계로의 통로를 제어하는 밸브와 함께 ControlLogix PAC를 기반으로 한 서지 방지 기능을 갖추고 있으며, 이는 압축기를 손상시키고 용융 위험을 초래할 수 있는 온도 및 가스 압력의 통제되지 않은 증가를 방지합니다. 또한, 시스템에는 에틸렌 변환 곡선을 기반으로 한 조기 밸브 개방으로 과열을 보상하기 위해 냉각 가스를 재활용 라인에 주입하는 웨지 컨트롤러가 포함된 제어 루프도 포함되어 있습니다. 이 모든 것은 Rockwell Automation의 PlantPAx DCS를 통해 관리되는 압축기 제어 시스템을 통합하여 달성되었습니다.
이 프로젝트의 뚜렷한 특징은 ControlLogix 다중 프로세서 아키텍처의 사용입니다. Rockwell Automation 솔루션을 사용하는 압축기 제어 시스템이 이미 구축되어 있는 경우, 특히 서지 방지용 ECT 알고리즘에 전용된 추가 CPU를 통합하는 것이 유용합니다. 이렇게 하면 각 시스템이 자체 CPU와 I/O 카드를 가지고 완벽하게 분리되어 있음에도 불구하고, 두 시스템이 단일 PAC에서 공존하면서 장비 제어 및 서지 방지 관리를 위한 완전 통합 솔루션을 생성하여, 서지 방지 기능이 압축기 제어 시스템과 완전히 분리된 블랙박스 솔루션으로 관리되는 하이브리드 상황에서 나타나는 이분법을 극복할 수 있습니다.
슬로바키아 오일 & 가스 회사의 경우 프로젝트를 처음부터 시작했지만, 이러한 솔루션은 기존 플랜트에도 완벽하게 적용할 수 있습니다. 여기서 서지 방지용 독점 플랫폼을 교체하고 기존 PlantPAx 시스템으로 대표되는 단일 제어 환경에 통합할 수 있습니다. 이러한 통합을 통해 PlantPAx 분산 제어 시스템의 모든 기본 분석 기능에 액세스하여 예측정비 전략을 개선하고 가동 중단 시간을 최소화할 수 있습니다.
추가 정보
위에서 언급한 결과는 ECT가 Rockwell Automation의 제품 및 서비스를 다른 제품과 함께 사용한 경우에 해당합니다. 다른 고객의 경우 구체적인 결과가 다를 수 있습니다.
파트너 회사 성명
Energy Control Technologies(ECT)는 터보 장비, 증기 터빈, 가스 터빈, 터보익스팬더, 스크류 압축기, 왕복동 압축기 및 원심분리기를 위한 제어 솔루션을 제공합니다. ECT 솔루션은 장비 보호를 개선하면서 에너지 효율성과 생산성을 높입니다.
ECT 솔루션에는 서지 제어, 성능 제어, 부하 분담, 증기 터빈 속도 및 추출 제어, 가스 터빈 연료 제어 및 시퀀싱, 터보익스팬더 제어, 진동 보호, 플랜트 공기 네트워크 제어, 시뮬레이션 서비스, 원심분리기 제어 및 보호 시스템이 포함됩니다.
Published 2020년 12월 27일