油氣生產商依靠複雜的管線網路來運輸產品。管線通常從獨立的井場通向中央集氣站,集氣站與較大的管線連接,最終連接到處理與分配的設施。
為了幫助保持安全作業,管線在接頭處包含了關斷閥,在緊急情況發生時可以快速停止油氣的流通。在原油管線中,緊急關斷閥通常由燃氣、氮氣推動的氣動系統或液壓系統驅動。
Endpoint Industrial Controls執行長John Clay解釋道:「出於環境因素,許多生產商正試圖大幅限制使用燃氣及氮氣來驅動閥門,」「而他們也在尋找提升操作效率的方法。」
Endpoint Industrial Controls為許多產業提供統包自動化及控制解決方案,從油氣到再生能源,再到製造業。該公司的總部位於科羅拉多州拉夫蘭,是洛克威爾自動化® PartnerNetwork™計畫的一部分。
西德克薩斯州的挑戰
最近,一家領先的能源公司與Endpoint接洽以尋求一種閥門驅動解決方案,該解決方案將支持其環境目標,並限制在西德克薩斯州維護其系統所需的現場工作。
雖然這些閥門設計用於緊急關機(這種情況很少發生),但必須定期對其進行測試。
Clay表示:「我們的客戶使用了兩種方法來啟動閥門,」「在某些地方,他們使用燃氣,而在其他地方,則使用液壓系統。」
兩種方法都有其各自的挑戰。為了驅動氣動閥,氣體會直接從管線排放到大氣中。這種方法會導致碳氫化合物排放。
液壓驅動閥每次測試時都需要作業員的介入。當閥門測試或關閉時,會釋放壓縮液壓能量。若要重新打開閥門,作業員必須手動灌注閥門,直到達到足夠的壓力。
與許多油氣生產地區一樣,西德克薩斯州的環境很惡劣。該公司的關斷閥位於偏遠地區,許多只有通過危險的道路才能到達。
Clay表示:「為了維修液壓驅動閥,作業員必須在全國最危險的道路上行駛數個小時-通常在半夜,」「我們的客戶希望同時提高作業員的安全性,又盡量減少開車的非生產時間。」
奇特的解決方案
Endpoint負責設計一種替代燃氣及液壓閥驅動方法的單一解決方案。為了實現目標,該公司設計了一種以太陽能的空氣壓縮機為基礎的系統來驅動閥門。
Clay表示:「我們提供了從概念與設計到製造與整合的全方位解決方案,」「結果是一個滑行離網的系統,可以交付到客戶現場,並且無需修改即可執行。」
完全封閉的滑架尺寸約為6英尺x 17英尺(1.8公尺x 5.2公尺),包括了太陽能板、電池儲存系統、200加侖的壓縮罐及相關控制系統。為了安裝該系統,在閥門處於打開位置的情況下拆除現場所有的制動器,以壓縮空氣制動器替換,並將其連接到壓縮機上。
Endpoint Industrial Controls首席工程師Jacob Payne表示:「由於這是一種高可用性、安全性的應用,滑架亦包含了一台備用壓縮機,」「此外,電池儲存系統提供了一個月的備用電力,以減輕陰天有限的太陽能發電量。」
能源公司要求使用以洛克威爾自動化®架構為基礎的解決方案,以符合其現有用戶群。控制系統採用Allen‑Bradley® CompactLogix™控制器與Allen‑Bradley POINT I/O™,在EtherNet/IP網路上運作。
Payne表示:「實際上,我們最初的概念驗證是應用於液壓系統,我們在現場重新使用了現有的CompactLogix控制器,」
連網的POINT I/O從壓力傳送器、電壓表及其他智慧裝置擷取數位輸入。並將完整的系統健康狀態提供給休士頓的整合型營運指揮中心(OCC)。
資訊化的成功
太陽能系統比原先的系統提供了更精細的回饋,免除了燃氣的使用,並實現了遠端操作。人員可以在數百英里外的OCC開關閥門。
Clay表示:「從綠色解決方案的角度來看,系統會檢查所有盒子,」「它減少了能源公司的整體碳足跡,並幫助作業員遠離道路。」
Clay補充:「當一開始的試作應用於液壓系統時,它便證明了所有應用的概念,」「我們的客戶對結果極具信心,他們目前也正在評估針對離岸應用的滑架。」
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