优化整个油气生产周期的资产绩效

优化整个油气生产周期的资产绩效

智能集成解决方案可为能源生产操作员提高信息可见性、可扩展性和可靠性。

根据国际能源署《2016 年世界能源展望》,截至 2040 年,全球能源需求将增长 48%。虽然如今的能源企业均部署过程仪表系统来延长正常运行时间并优化生产,但在资产绩效(在制造业指运营设备效率 (OEE))方面,能源行业一直都落后于其他行业。

传统方式的油气工厂设计、构建与升级都过于费时,且需花费高昂的成本才能满足全球性的需求。同时,工人的负担也会加重,他们要学习如何操作各种各样的设备。多重的供应商关系、系统之间复杂的接口以及实时控制数据的访问权限限制,都在阻碍着油气加工的加速发展。此外,能源使用也是生产环境中最难于管控的一项成本。车间电机的能耗一般会占到整个工厂能源的 60% 以上,所以设备控制不力只会导致能效降低、总体拥有成本提高。

正确的优化方法

应此需求,油气生产商纷纷采取互联生产措施打破地域壁垒并提升业务价值,其中包括生产产量、工艺质量、资产健康以及能源效率。但要把握住重大机遇,他们还要清楚一点,即培养优化氛围的关键在于源代码级集成。

罗克韦尔自动化集成电力与自动化整合智能一体化电源 (IPP) 和智能电机控制 (IMC) 来实现源代码级集成,并投入数字化技术来简化供应链和统一系统。

首先,要构建一个控制塔,也就是一种现代化分布式控制系统 (DCS)。例如,罗克韦尔自动化 PlantPAx® 采用可扩展式多策略控制技术构建了一个无缝集成工厂生产过程与动力系统的通用自动化平台,并制定了一套新的工作流程。借助全厂级控制功能,现代化 DCS 能够与电机控制设备轻松集成。此外,随着现代化 DCS 与电机控制设备之间的集成达到一定程度,您将获得一些宝贵的信息。在此信息的基础上,您可以在实际停车发生之前采取预测和预防措施进行手动或自动干预,从而减少意外停车,提高工厂可用性。

作出明智的能源与生产决策

事实上,75% 的电机故障可通过部署适当的保护措施预防。源代码级集成的一大优势是允许 IMC 的工厂管理者和操作人员利用电机和电机驱动设备的运行数据,对能耗、速度、扭矩和温度等参数进行评估,同时测量与轴承故障或绕组效率相关的重要信号。这种开放、联网的架构可加强电机保护、共享诊断信息并加速故障排除,让过程更高产、更智能。

成本问题尤为重要。电机的成本消耗一般会达到其初始购买价格的十倍,从操作的角度来看,只需降低电机速度 20%,即可节约 50% 的运行成本。Allen-Bradley® E300™ 电子过载继电器是一款非常智能,连接畅通的继电器,位于所有 IMC 定速应用的核心位置。集成软硬件的运行信息可通过多种生产设备和应用提取,此外,也支持记录电压、电流与电能、脱扣/警告历史、热容量利用百分比、脱扣/复位时间、运行时间和启动次数等运行参数。该设备设计灵活、布线简单,使用无缝式 Logix 集成,实现了由实时诊断向可指导行动信息的转型。工程师可借助此类功能执行预防措施,在保护资产的同时最大程度地延长油气生产的正常运行时间。

作为 IMC 架构的一部分,低压 PowerFlex® 变频器在 Studio 5000® 环境中使用源代码级集成,在基于 Logix 的控制系统中,则使用设备自动配置集成。安全断开扭矩和安全速度监视可基于 EtherNet/IP™ 共享安全信息与信号,从而提高生产率。

集成电力与自动化解决方案提供统一的可视化体验:所有 IED 信息均于预置面板中呈现。

油气生产过程的所有电机控制需求均可以由高性能成套解决方案 - 中低压电机控制中心 (MCC) 来解决。IntelliCENTER® 设计均经工厂验证和预先配置,以无缝集成至现场控制系统,从而加快启动速度,提高设备运行的可见性。MCC 还允许操作员远程监控其设备,将源代码级集成方案应用于设备和个人防护。无需肢体接触电气设备亦可随时关注机器性能,同时保证员工远离伤害。

优化资源管理和系统弹性

在传统的配电设计方案中,制造工厂利用各种网络上运行的智能电气设备 (IED) 来维护变电站自动化系统。电气监视控制与数据采集 (eSCADA) 系统对于过程控制系统的可见程度十分有限。但是现在,我们将配电系统和过程控制系统集成到了同一架构中,把整个油气厂的智能与信息感知水平提升到了一个新的层次。

此成套供电解决方案未使用独立的 eSCADA 和过程控制系统,而是在未经修改的标准以太网基础上构建了一个统一且完善的数字化系统。在此开放的自动化架构中,变电站数据直接映射至控制环境,从而实现了 IED 与控制平台之间的无缝通信。IED 生成的带时间戳的顺序数据可轻松获取并用于生产过程中。配电活动与电机和电力控制活动互相关联,可大大加速供电问题的故障排除。

此外,这些关联信息可让操作员更加全面地了解整个油气生命周期的资产绩效情况,从而更准确地预测供电相关过程的实时工况,并作出更好的能源与生产决策。

电气室解决方案也是源于集成电力与自动化的一项交钥匙服务,可实现项目管理、集成工程以及文档管控。智能电气室用于完整系统的设备均经过测试与认证,因此能在简化安装和调试的同时,为工业项目提供精简的过程控制和电力管理系统。

另一个关注重点

对于客户而言,安全性和资产绩效同样重要。集成电力和自动化的所有设备及组件在安全和可靠性方面均能达到您的期望。此类解决方案将增强安全性的各种功能作为标配提供,以远程控制和预测气隙故障的方式限制暴露,由此加强安全性和排放监测。

此外,罗克韦尔自动化还提供一套全面的、集解决方案、产品、工具、支持服务为一体的产品组合,此产品组合紧密集成安全功能与特性,可帮助油气生产商完成整个工厂的安全部署。所有过程安全解决方案(包括所有安全完整性等级 (SIL) 的紧急停机系统 (ESD) 和安全仪表系统 (SIS))均符合严格的设计要求。这些产品均搭载了可靠控制器,能够在提升安全性和生产率的同时,缩短停车时间、减少无用脱扣并降低生产周期成本。

制造智能是成功的基石

据预测,到本世纪 30 年代,整个行业需向油气开发领域投资一万亿以上才能满足当时的需求。更严重的是,所有企业都将受到低油价的影响。

面对市场波动及其他问题的挑战,油气生产商一直在寻求通过控制成本扩大盈利的方式提高竞争力。现在,凭借高水平的制造智能与集成,工厂管理者和操作人员可利用集成电力与自动化尽享数字技术与以太网连接的诸多优势,如更高的信息透明度、一体化用户体验,以及整个过程、供电控制和电气系统中的丰厚投资回报。

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