哥倫比亞管道集團達到99.5%可靠性

背景

美國石油與天然氣產業的變革，對輸送公司帶來壓力，促使其必須優化系統、提升彈性，並更快速地因應產業環境的波動。雖然許多業者在轉型上面臨困難，但也有部分公司更具前瞻性地導入新技術。

Columbia Pipeline Group（CPG）近期透過導入現代化分散式控制系統（現代化分散式控制系統 (DCS)），實現營運環境現代化，以提升可靠性、獲得更深入的生產數據洞察，並簡化維護作業。

該公司在一年內因維護成本降低而節省約USD2300000，證明天然氣輸送公司在100%產能運轉下，仍可達到超過99%可靠性。

挑戰

CPG營運近15000英里天然氣管線，從墨西哥灣沿岸延伸至東北部，服務16個州的客戶。

2009年以前，該輸送公司會預留20%產能，以因應馬力單元故障。2009年將產能提升至100%後，必須透過其他方式確保可靠性，以避免生產中斷並影響合約義務。

公司必須增加更多管線，或提升壓縮機站的馬力冗餘。

同時，公司也需獲得更深入的生產數據洞察，並有效管理長期成本，以提升系統維護效率。既有的分散式與自製控制系統，維護難度與成本日益增加。

CPG採用一套僅有一人能維護的內部資料蒐集與監控系統（資料蒐集與監控系統），且備品取得日益困難。現有供應商缺乏針對新維護人員的完善訓練計畫，現任員工陸續退休，專業知識也隨之流失。

此外，現有系統無法提供主動優化營運所需的資訊管理，也難以與企業級資料倉儲整合。

缺乏安全的用戶存取與驗證系統，也使資訊安全面臨風險。

解決方案

既有系統難以持續運作，增設管線的成本亦過於高昂。CPG管理團隊評估公司長期需求，並制定五年計畫，全面現代化管線控制系統。

團隊決定於所有管線標準化單一系統，以藉由冗餘提升可靠性、促進各站點與高階辦公室間資訊共享，並簡化長期維護。CPG設定目標，於五年內達成100%產能下的100%可靠性。

經全面評估選項後，CPG工程團隊決定標準化採用虛擬化PlantPAx® 分散式控制系統，由Rockwell Automation®提供。此高可用性現代化分散式控制系統（現代化分散式控制系統 (DCS)）可於各設施及管理層間分享更多資訊，支援遠端存取並提升安全性。

「我們計畫在16個州全面現代化控制系統，不希望同時管理多個聯絡窗口，」Columbia Pipeline Group自動化與電氣工程經理Brian Sloan表示。

「全程僅需與Rockwell Automation®單一窗口合作，讓複雜專案更易推動。」

CPG團隊於關鍵據點安裝冗餘馬力，以滿足可靠輸送所需壓力。

可程式自動化控制器（PAC）負責引擎功能控制。操作員透過冗餘人機介面管理各引擎運作，所有引擎PAC均連接至主壓縮機站控制面板。

Allen-Bradley®技術廣泛應用於各設施。CENTERLINE®馬達控制中心(MCC)搭配IntelliCENTER®技術，支援壓縮機站及引擎機組的輔助功能。

網路化MCC可輕鬆與現有系統控制器整合。MCC內馬達控制元件包含PowerFlex®交流驅動器、SMC™ Flex軟啟動器、PowerMonitor™ 5000能源監控器、E3 Plus™電子式過載繼電器。

設計分散式控制系統時，CPG團隊發現每站所需伺服器數量超過實體空間所能容納，難以支援所有安全、資料分析及系統管理應用。

團隊遂依PlantPAx選型指南及虛擬化自動化系統最佳實務，導入虛擬化伺服器。

Rockwell Automation®團隊部署來自Encompass™產品合作夥伴Stratus Technologies的高可用性虛擬化伺服器。

Stratus伺服器減少硬體實體空間需求，免除每新增應用即須採購硬體，並降低因硬體故障導致停機的風險。

每台虛擬化伺服器可同時運行多個Rockwell Software®FactoryTalk®應用程式，包括Historian、View Machine Edition、View Site Edition、AssetCentre及ViewPoint軟體。

ViewPoint軟體讓CPG操作員可透過網頁瀏覽器於任一地點存取人機介面應用，實現即時決策。結合歷史資料軟體，系統視覺化功能支援監控、報告及資料記錄，便於即時與未來查詢。

此外，歷史資料平台與企業級OSIsoft PI資料倉儲系統緊密整合，進一步提升營運數據可視性與可用性。

資訊化系統運行於EtherNet/IP™上，數據可輕鬆於引擎、主控制面板、MCC、PAC、各壓縮機站及管理辦公室間流通。

Allen-Bradley Stratix™工業乙太網交換器負責安全、即時資訊共享管理。

CPG工程團隊導入AssetCentre軟體，協助現場變更管理及用戶存取控制。

CPG團隊於AssetCentre軟體中設定驗證參數，管理每位用戶於其他FactoryTalk®應用程式中的權限與功能。

AssetCentre應用亦會追蹤並記錄用戶操作，以提升安全性並供未來查詢。

系統具備資訊化功能，CPG企業分析團隊可據此開發站點營運報告，提升預測性維護。

當需更換零件時，工程團隊可輕鬆自當地供應商採購現貨。

成果

截至2015年初，CPG團隊已達成99.5%可靠性。

透過與Rockwell Automation®單一窗口合作，團隊已將虛擬化控制系統導入40座壓縮機站，並計畫將冗餘升級推展至另外52座站點。

團隊可用同一系統設計新壓縮機站，預期企業級系統可運行至少10年，方需進行升級。

系統冗餘性提升後，公司不僅能履行合約義務，還能根據具體數據推動業務變革。

「我們根據可於任何地點（包括總部）存取的即時與歷史營運數據，做出更明智決策，」Sloan表示。

「因此，我們已顯著提升公司獲利能力。」

憑藉對引擎運作的新洞察，CPG工程團隊進行更積極且持續的預防性維護，並迅速見效。

2014年，公司因維護成本與停機時間降低，節省約USD2300000。

上述成果僅為Columbia Pipeline Group結合Rockwell Automation®產品與服務及其他產品之應用實例，其他客戶之實際成果可能有所不同。

Allen-Bradley®、CENTERLINE®、E3 Plus™、Encompass™、FactoryTalk®、IntelliCENTER®、PartnerNetwork™、PlantPAx®、PowerFlex®、PowerMonitor™、Rockwell Software®、SMC™、Stratix™為Rockwell Automation Inc.之商標。

EtherNet/IP™為開放式 DeviceNet 廠商協會之商標。