Pohokura, 원격 운영 및 지속 가능성의 기준 수립

Pohokura 원격 모니터링 생산

과제

  • Pohokura 생산 기지에 무인 현장을 개발하는 것

솔루션

  • 통합 자동화 및 제어 솔루션
  • MCC – 두 개의 저압 모터 컨트롤 센터(MCC)를 설계 및 설치하여 생산 기지 제어
  • 네트워크 기능
  • DeviceNet – 신뢰할 수 있는 통신을 제공하고, 자동 장치 교체 기능이 장치 파라미터를 자동 다운로드하여 가동 중단 시간을 줄임

결과

  • 원격 운영
  • Pohokura 생산 기지는 통합 자동화 및 제어 솔루션을 통해 일반 운영 인력이 없는 현장을 구축함
  • 여러 수단으로 탁월한 제어, 폴트 진단 및 네트워크 기능을 구현하여 상당한 비용을 초래하는 가동 중단 방지
  • 안전 및 환경 우수성
  • 단애면 뒤와 해안 아래에 파이프라인을 삽입하는 수평굴착 기법을 사용하여 현지 해양 환경을 보존함으로써 환경 우수성 달성

배경

천연가스는 매우 귀중한 자원입니다.다른 화석 연료 화력에 비해 환경 친화적인 청정 연료입니다.천연가스는 생산량의 90%가 소비 지점에 도달할 경우 더 효율적입니다.추출, 운송 및 저장 기술이 발전하면서 효율성은 지속적으로 향상되고 있습니다.천연가스 운송 시스템은 천연가스를 산지에서 수요가 많은 지역으로 신속하고 효율적으로 운송할 수 있도록 설계된 복잡한 파이프라인 네트워크로 구성됩니다.

타라나키 연안에 있는 Pohokura 유전은 뉴질랜드 최대의 천연가스 산지로, Shell, Todd Pohokura, OMV New Zealand의 합작으로 설립된 회사가 소유하고 있습니다.생산 기지는 Shell Todd Oil Services의 서비스를 사용하는 Shell Exploration NZ에서 운영합니다.Pohokura 유전의 천연가스는 국내 그리드 네트워크에 공급됩니다.최초의 상업용 가스는 2006년 9월에 유전 남쪽에 있는 세 개의 내륙 '연장시추정'에서 흘러나왔습니다. 2007년 3월에 가스와 콘덴세이트가 해저 파이프라인을 통해 다섯 개의 해상 유정 중 첫 번째 유정에서 다시 모투누이의 내륙 생산 기지로 흐르기 시작했습니다.

과제

뉴플리머스의 제어실에서 운영을 모니터링하는 무인 현장을 개발하려면 엔지니어, 컨설턴트, 시스템 통합업체의 전문성이 필요했습니다.Pohokura 설계 계약업체인 Transfield Worley는 오랜 기간 시스템 통합업체 파트너였던 Engineering Control Limited(ECL)를 지정했습니다.원격 운영에 필요한 요건 중 하나는 가스 기지의 정보를 제어실로 피드백할 수 있도록 모터 컨트롤 센터를 지능형 네트워크의 메인 공장 제어 시스템에 통합하는 것이었습니다.Transfield Worley는 로크웰 오토메이션의 Allen-Bradley ControlLogix® 플랫폼과 함께 DeviceNet 네트워크를 기반으로 새로운 시스템을 설치했습니다.

또 다른 요건은 제어실에서 400V MCC 및 공장 11kV 주 배전반의 전원 스위치기어의 상태를 확인할 수 있어야 하고, 또한 제어실에서 이 스위치기어를 작동할 수 있어야 한다는 것이었습니다.이는 스위치기어를 ControlLogix의 이산 디지털I/O에 배선하면 가능했습니다.스위치기어를 원격에서 작동할 수 있다는 것은 환영할 만한 안전 기능이기도 합니다. 로컬 운영의 필요성이 사라져 가동 중에 스위치기어 폴트나 고장으로 인해 발생할 수 있는 아크플래시와 같은 위험에 운전자가 노출되지 않기 때문입니다.

원격 운영 구축

Pohokura는 뉴질랜드 천연가스의 45% 이상을 생산합니다. 이 천연가스는 북섬 전역으로 공급되어 산업 및 가정에서 소비됩니다."Shell의 기술 전문성을 바탕으로 환경 발자국이 적은, 신뢰할 수 있는 무인 가스 생산 기지를 제공하는 일에 착수했습니다." Pohokura의 운영 엔지니어인 Paul Brown의 말입니다."최우선 과제는 프로젝트를 시간과 예산에 맞게 안전하게 제공하면서, 직원에게 해를 입히거나 주민이나 환경에 악영향을 미치지 않는 것이었습니다."

Pohokura 생산 시설의 운영 철학은 일반 운영 인력이 없는(ZNOP) 무인 사이트를 구축하는 것이었습니다. 공장 운영은 뉴플리머스의 원격 제어실에서 분산제어시스템(DCS)을 사용하여 오프사이트로 수행하기로 했습니다.원격 운영은 잠재적으로 유해한 장비로부터 담당자의 안전을 지키는 데 도움이 되는 이상적인 방법입니다. 그러나 운영의 성공은 탁월한 제어, 폴트 진단 및 네트워크 기능에 달려 있습니다. "DeviceNet는 신뢰할 수 있는 통신을 가능케 하는 네트워크 솔루션을 제공했고, 또한 자동 장치 교체(ADR)라는 추가 기능이 있어 장치 파라미터의 자동 다운로드를 통해 가동 중단 시간을 줄여 줍니다." 로크웰 오토메이션의 산업 관리자인 Prasad Nory의 말입니다.자동 장치 교체는 유지보수 요구 사항을 효과적으로 줄여 주는 자동 주소 복구 및 설정으로 구성됩니다.주 7일 하루 24시간 운영되는 Pohokura는 잠재적인 문제를 식별하고 해결하기 위해 매월 한 차례 사전적 유지보수를 합니다.

Pohokura 청사진

Transfield Worley의 전기 공학 설계는 선도적인 배전반 구축업체인 Switchbuild Ltd의 역량이 필요했던 완벽하게 통합된 솔루션의 토대였습니다. Pohokura 솔루션은 두 개의 저전압 모터 컨트롤 센터(MCC) 개발을 중심으로 발전했습니다.두 개의 2.5MVA 변압기는 4000A 기중차단기(ACB)를 통해 첫 번째 저전압 MCC에 공급됩니다.그러면 첫 번째 MCC의 전력이 두 번째 저전압 MCC에 공급됩니다.지능적인 MCC 설계는 DeviceNet 네트워크를 활용하여 제어 및 모니터링을 위해 DOL 시동 모터 스타터에 통신합니다.E3 Plus 스마트 과부하는 강화된 보호 기능을 통해 모터 작동 특성에 매우 적합한 모터 보호 기능을 제공했습니다. 지락, 엔진 정지, 서미스터, 부하 손실과 같은 이러한 강화된 보호 기능은 일반적으로는 훨씬 더 비싼 모터 보호 릴레이에서 제공하는 기능입니다.

Allen-Bradley ControlLogix 컨트롤러는 MCC를 포괄적으로 모니터링 및 제어하는 데 사용되며, 정보를 분산제어시스템으로 피드백합니다."Allen-Bradley 솔루션은 고급 부하 보호를 제공합니다.클라이언트는 분산제어시스템에 표시되는 통합 유닛에서 모터의 성능을 분석하고, 폴트를 볼 수 있습니다." Switchbuild의 관리자인 Donald Liddell의 말입니다.

ECL은 Pohokura에 상당한 비용을 초래하는 가동 중단 상황을 예방하기 위해, 두 11kV 인커머 중 하나에서 전력이 손실될 경우에 대비해 스위치 제어 장치를 개발하고 이를 PAC에 통합했습니다.ECL의 엔지니어인 Peter Huitema는 말합니다. "일반적으로 전원 공급 장치가 전환될 때 그 시간이 단 몇 밀리 초라하더라도 전력이 손실되고 모터가 꺼집니다.이를 방지하기 위해 우리는 모터가 손상되지 않고 전력 없이도 가동될 수 있는 시간이 몇 초인지 알아냈습니다.우리는 관성을 활용하여 모터가 최대 1.5초 동안 가동되도록 함으로써 다른 전원 공급 장치가 전환될 시간을 허용했습니다.이 정보를 제어 시스템에 프로그래밍함으로써 상당한 비용을 초래하는 가동 중단을 방지할 수 있었습니다."

환경 우수성

Pohokura 공장은 최첨단 엔지니어링의 구현으로 원격으로 운영할 수 있게 되었습니다."직원 안전 및 환경 보호는 원격 운영에서 훨씬 더 중요한 우선 과제이므로 공장과 컴포넌트는 최소한의 유지보수로 안정적으로 작동해야 합니다.Pohokura 프로젝트에서 선택한 모든 컴포넌트는 신뢰성이 입증되어야 했습니다." Pohokura의 운영 엔지니어인 Paul Brown의 말입니다.

환경 우수성을 달성하기 위해 현장의 원래 설계가 수정되었습니다.내륙 생산 기지에서 해양 플랫폼을 이으며 단애면(斷崖面)과 해안을 가로지르는 파이프라인의 필요성을 없애기 위해 지향식 수평굴착(Horizontal directional drilling) 기술이 사용되었습니다.대신에 뉴질랜드로서는 최초로 단애면 뒤와 해안 아래에 파이프라인을 삽입했습니다. 눈에 보이는 침범이나 물리적 침범이 없으므로 현지 해양 환경이 보존되었습니다.

이 공장의 처리 영역은 콘크리트 제방으로 지어졌습니다.빗물 처리 시스템으로 물이 배수되기 전에 흡수력 있는 스키머가 잔류 부유 탄화수소를 제거합니다.빗물은 공장이 천연 바이오 필터로 활용하는 특수 설계된 "습지"를 통해 추가로 처리됩니다.습지를 통해 여과함으로써 잔류 탄화수소가 제거됩니다.Shell Pohokura는 이러한 환경 기능 덕분에 2010년에 타라나키 지역 위원회(Taranaki Regional Council)로부터 지속 가능한 개발 및 기술 혁신 상을 받았습니다.

로크웰 오토메이션의 통합 자동화 제어 솔루션에 대한 반응도 긍정적이었습니다."5년간 Pohokura 운영에서 로크웰 오토메이션의 PAC를 사용하면서 아무 문제도 발생하지 않았습니다. 예산, 시간, 직원 안전, 환경 지속 가능성 측면에서 목표를 모두 완전히 충족했습니다." Brown이 마지막으로 덧붙입니다.Pohokura에서 원격 제어 운영의 가치가 실현되었기 때문에, 로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처 시스템이 제공하는 손쉽게 확장 가능한 솔루션을 사용하여 다른 공장으로도 원격 제어 운영을 확장할 예정입니다.

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