A Pohokura estabelece o padrão para operação remota e sustentabilidade

Produção com monitoração remota da Pohokura

Desafio

  • Desenvolver um local não tripulado para a estação de produção Pohokura

Soluções

  • Solução de automação e controle integrados
  • Centros de controle de motores – Dois centros de controle de motores de baixa tensão foram projetados e instalados para controle da estação de produção
  • Recursos de rede
  • DeviceNet – fornece comunicação confiável e o recurso de substituição automática do dispositivo reduz o tempo de parada com download automático de parâmetros do dispositivo

Resultados

  • Operação remota
  • A automação integrada e a solução de controle permitiram que a estação de produção Pohokura operasse normalmente sem pessoal
  • Recursos excelentes de controle, diagnósticos de falha e rede foram obtidos com medições para evitar o caro tempo de parada
  • Segurança e excelência ambiental
  • A excelência ambiental foi alcançada usando perfuração horizontal para inserir uma tubulação atrás da parede do rochedo e embaixo da encosta para preservar o ambiente costeiro local

Histórico

Gás natural é um recurso muito valioso.É um combustível limpo, amigável ao meio ambiente quando comparado a outros combustíveis fósseis.O gás natural é mais eficiente com 90% da produção chegando ao ponto de consumo.A eficiência está melhorando constantemente com avanços tecnológicos nas técnicas de extração, transporte e armazenamento.O sistema de transporte do gás natural consiste em uma rede complexa de gasodutos, projetada para transportar de forma rápida e eficiente o gás natural de sua origem para as áreas de alta demanda.

O campo Pohokura, na costa de Taranaki, é o maior recurso de gás natural do país, de propriedade da joint-venture entre Shell, Todd Pohokura e OMV New Zealand.A estação de produção é operada pela Shell Exploration NZ, que utiliza os serviços da Shell Todd Oil Services.O gás natural do campo de Pohokura alimenta a rede nacional.O primeiro gás comercial fluiu de três poços terrestres “de longo alcance” perfurados na parte sul do campo em setembro de 2006. Em março de 2007, começaram a fluir gás e condensado do primeiro dos cinco poços offshore por meio de uma tubulação submersa com retorno à estação de produção terrestre em Motunui.

Desafio

Desenvolvimento de um local não tripulado, em que as operações são monitoradas de uma sala de controle em New Plymouth, exigiu a experiência combinada dos engenheiros, consultores e integradores de sistemas.A contratada do projeto em Pohokura, a Transfield Worley, indicou a parceria com uma integradora de sistemas de longa experiência, a Engineering Control Limited (ECL).Um dos requisitos da operação remota era que os centros de controle do motor deveriam ser integrados a um sistema de controle da fábrica principal, em uma rede inteligente, de forma que as informações da estação de gás poderiam ser retornadas à sala de controle.A Transfield Worley baseou o novo sistema na rede DeviceNet, juntamente com a plataforma ControlLogix® Allen-Bradley da Rockwell Automation

Outro requisito foi que o status do sistema de distribuição de energia nos Centros de controle de motores de 400 V e o painel principal da fábrica de 11 kV precisavam estar disponíveis na sala de controle e o sistema de distribuição precisava ser operado também da sala de controle.Isso foi realizado por meio de fiação do sistema de distribuição de energia para a E/S digital no ControlLogix.Ser capaz de operar o sistema de distribuição de energia remotamente também é um recurso de segurança bem-vindo, pois evita a necessidade de operação local e assim não expõe operadores a possíveis riscos, como arco elétrico, que pode ocorrer se houver uma falha no sistema ou um defeito enquanto ele está em operação.

Estabelecendo uma operação remota

Pohokura produz mais de 45% do gás natural de Nova Zelândia, que é distribuído em torno da Ilha Norte para consumo industrial e doméstico.“Usando a perícia técnica da Shell estabelecemos a entrega de uma estação de produção de gás não tripulada altamente confiável, com o mínimo de dimensão ambiental”, confirmou Paul Brown, Engenheiro de Operações da Pohokura.“Foi prioridade para nós a entrega do projeto no prazo, dentro do orçamento e com segurança, sem risco ao pessoal ou qualquer efeito adverso à população vizinha ou ao meio ambiente.”

A filosofia operacional da instalação de produção de Pohokura foi estabelecer um local não tripulado com presença operacional normal zero (ZNOP); a operação da fábrica deveria ser realizada externamente de uma sala de controle remota em New Plymouth, usando o sistema digital de controle distribuído (SDCD).A operação remota é uma maneira ideal de ajudar a manter o pessoal seguro e longe de equipamentos potencialmente perigosos, mas seu sucesso operacional depende de excelentes recursos de controle, diagnósticos de falhas e rede. “A DeviceNet forneceu uma solução de rede que podia oferecer comunicação confiável e também acrescentou o recurso de substituição automática do dispositivo, permitindo tempo de parada reduzido com download automático de parâmetros do dispositivo”, explicou Prasad Nory, Gerente Industrial, Rockwell Automation.A substituição automática do dispositivo consiste em configuração e recuperação de endereço automática que reduz com eficiência os requisitos de manutenção.Operando 24 horas por dia, 7 dias por semana, Pohokura conta com manutenção proativa programada em um dia do mês para identificar e resolver problemas potenciais.

O esquema Pohokura

O projeto da parte elétrica da Transfield Worley foi a base de uma solução completamente integrada que exigiu os recursos do grupo de fabricantes de placas líderes de mercado, o Switchbuild Ltd. A solução do Pohokura evoluiu em torno do desenvolvimento de dois centros de controle de motor de baixa tensão.Dois transformadores de 2,5 MVA alimentam o primeiro CCM de baixa tensão via disjuntores a ar (ACBs) de 4.000 A.A energia do primeiro CCM alimenta o segundo CCM de baixa tensão.O projeto do CCM inteligente utilizou a rede DeviceNet, comunicando-se com as partidas de motor de início do DOL para controle e monitoração.As sobrecargas inteligentes E3 Plus forneceram proteção do motor que correspondia plenamente às características operacionais do motor com recursos de proteção avançados, como fuga à terra, parada, termistor e perda de carga, os quais normalmente são fornecidos por relés de proteção do motor mais caros.

Um controlador ControlLogix da Allen-Bradley é usado para fornecer monitoração e controle abrangente dos Centros de controle de motores e enviar as informações para o sistema digital de controle distribuído.“A solução da Allen-Bradley fornece proteção de carga avançada.O cliente tem a capacidade de analisar o desempenho de seus motores e visualizar falhas, tudo em uma unidade integral que é visível do sistema digital de controle distribuído”, comentou Donald Liddell, Gerente, Switchbuild.

Para evitar tempo de parada dispendioso em Pohokura, a ECL desenvolveu e incorporou controles de chaveamento incorporados ao PAC para o caso de perda de energia de uma das entradas de 11 kV.De acordo com Peter Huitema, Engenheiro ECL, “Normalmente quando ocorre o chaveamento de energia, se perde força, mesmo por alguns milissegundos, e os motores desligam.Para evitar isso, determinamos quantos segundos o motor pode ficar sem energia sem provocar danos.Usamos a inércia para manter os motores funcionando por até 1,5 segundo, para permitir um tempo de chaveamento para outra fonte de fornecimento.Programando essa informação no Sistema de controle pudemos evitar os dispendiosos desligamentos.”

Excelência ambiental

A implementação da engenharia de alta tecnologia permitiu à fábrica de Pohokura ser operada remotamente.“A segurança do pessoal e o cuidado com o meio ambiente tiveram prioridade na operação remota, portanto a fábrica e os componentes devem operar de maneira confiável com o mínimo de manutenção.Todos os componentes escolhidos para o projeto Pohokura precisaram ter confiabilidade comprovada”, acrescentou Paul Brown, Engenheiro de Operações de Pohokura.

Para obter excelência ambiental, foram feitas modificações no projeto original de campo.A tecnologia de perfuração direcional horizontal foi usada para eliminar a necessidade de uma tubulação da estação de produção terrestre até a plataforma offshore, que deveria passar pela parede do rochedo e na costa molhada.Em vez disso, e como prioridade para a Nova Zelândia, foi inserida uma tubulação por trás da parede do rochedo e embaixo da costa, assim não ficaria visível nem seria uma intrusão, e o ambiente costeiro local foi preservado.

As áreas de processamento da fábrica são construídas em delimitações de concreto.Antes da água ser drenada para os sistemas de tratamento de águas pluviais, um separador absorvente remove hidrocarbonetos flutuantes residuais.As águas pluviais ainda são processadas por um “mangue“ especialmente projetado onde as plantas são utilizadas como filtros biológicos naturais.A filtragem pelos mangues remove todo hidrocarboneto residual.Esses recursos ambientais resultaram em premiação para Shell Pohokura, pelo projeto de desenvolvimento sustentável e inovação técnica, pelo Conselho Regional Taranaki em 2010.

A reação à solução de controle de automação integrada da Rockwell Automation foi positiva.“Não houve problemas com os PACs da Rockwell Automation nos cinco anos de operação de Pohokura, e nossos objetivos foram totalmente alcançados em termos de orçamento, prazo, segurança do pessoal e sustentabilidade ambiental”, concluiu Brown.O valor da operação de controle remoto em pleno êxito de funcionamento em Pohokura foi reconhecido e como tal, está atualmente passando por uma expansão para criar outra instalação usando a mesma solução que pode ser facilmente ampliada, fornecida pelo sistema Integrated Architecture da Rockwell Automation.

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