백서

우승 엣지

파이프라인 관리를 위한 새로운 개척지

실시간 정확한 데이터를 지속적으로 운영하고 전송하는 시스템을 통해 자동 고장 감지를 통한 24/7/365 모니터링은 계획되지 않은 가동 중지 시간 및 기타 운영 비효율성을 방지합니다.

이 백서에서는 다음과 같은 개요를 제시합니다.

  • 제어 및 자동화를 엣지 (파이프라인 작업을 지원하는 장치).
  • 가혹한 기후 조건에서 작동할 수 있는 견고한 플랫폼을 구축하십시오.
  • 데이터를 보호하는 솔루션 제공 엣지 그리고 기업 전반에 걸쳐.

추상

최근 몇 년 동안 미국(미국) 천연가스 산업은 수급과 공급 모두에서 성장했습니다. 청정 에너지 옵션에 대한 수요 증가와 새로운 매장량 착취는 천연 가스 생산의 확장을 지원합니다. 그러나 천연가스 산업이 이러한 성장을 안전하게 유지할 수 있을까요? 운영 시스템이 실패하면 안전 위협, 규정 준수 위반, 부정확한 가스 균형 및 기타 여러 문제에 노출됩니다. 이 백서에서는 견고한 산업 등급 플랫폼을 더 넓은 플랫폼의 일부로 적용하는 방법을 배웁니다. 엣지 컴퓨팅 솔루션은 파이프라인 운영 경제를 대폭 개선하고, 보다 유연한 운영을 가능하게 하고, 가동 중지 시간을 줄이며, 더 나은 정보 관리를 만들 수 있습니다.

소개

미국 천연가스 산업은 급속히 성장하고 있습니다. 유압 파쇄 및 수평 드릴링의 새로운 방법과 기술은 천연 가스 공급의 물결을 일으켰습니다. 발견된 매장량의 3,374조 입방피트(Tcf)를 통해 미국은 선도적인 천연가스 생산국입니다. 기후 변화와 환경에 대한 우려는 "더 깨끗한" 에너지 자원을 사용하는 원동력입니다. 전력은 천연 가스의 선도적 인 소비자입니다 (그림 1). 오늘날 천연가스는 미국 에너지 수요의 30% 이상을 충족하고 있습니다. 1

천연 가스는 청정 에너지 자원입니다. 풍부한 공급으로 헨리 허브 천연 가스 가격은 2015년 이후 평균 $4/BTU 미만의 가격을 제외했습니다. 따라서 주거 및 상업 사용자는 난방 및 기타 서비스를 위해 천연 가스로 마이그레이션하고 있습니다. 모든 부문의 수요가 증가함에 따라 천연가스 산업은 미래의 수요를 지속적으로 충족시킬 수 있을까요? 모든 사용자에게 천연 가스를 안정적으로 제공하기 위해 필요한 인프라, 숙련된 인력 및 안전 절차가 마련되어 있습니까?

오늘 파이프라인 관리

미국에서는 260만 마일의 지하 파이프라인 네트워크를 통해 고객에게 천연가스가 전달됩니다. 220만 마일 이상의 현지 유틸리티 유통 파이프라인과 300,000마일의 송전 파이프라인이 포함되어 있습니다.1 이것은 광대하고 복잡한 네트워크이지만 파이프라인 운송은 소비자에게 천연 가스를 제공하는 가장 안전한 방법입니다.

파이프라인 운영에서 실시간 데이터를 기반으로 하는 좋은 정보는 지속 가능한 운영을 유지하는 데 매우 중요합니다. 천연가스 분배의 경우 주요 사고의 근본 원인은 외부 손상으로 공급됩니다(그림 2). 그러나 심각한 사고의 3분의 1은 파이프라인 유지 관리 및 운영과 관련이 있습니다. 방대한 네트워크를 통해 이벤트 발생과 시정 응답 사이의 시간은 일시적인 중단인지 환경 재해인지 를 결정하는 요인이 될 수 있습니다.

그림 1. 2019 년 미국 의 천연 가스 소비 부문별.
출처: 미국 EIA, eia.gov/tools/faqs
그림 2. 가스 분배 심각한 사고, 2005-2019.
출처: phmsa.dot.gov/data-and-statistics/pipeline/pipeline-incident-
20년 의 동향. 그래픽: 글로벌 에너지 작가.

천연가스 유통의 중단은 경제, 안전 및 사회적 주요 영향을 미칩니다. 2015년부터 2017년까지 미국의 천연가스 파이프라인 사고로 12명이 사망하고 10명이 부상을 입었다고 보고되었습니다. 사망자 나 부상을 초래하지 않는 다른 수많은 사건과 거의 미스 이벤트가 있습니다. 천연가스 파이프라인 회사들은 모든 면에서 압력에 직면해 있습니다. 지역 사회는 안전 관행과 노후화된 파이프라인 인프라에 대해 우려하고 있습니다. 정부 규제 기관은 파이프라인 운영자의 안전 성과와 환경 성과를 더 잘 요구하고 엄격한 감사와 규정 미준수에 대한 더 큰 벌금과 관련된 보다 엄격한 법률을 제정했습니다.

Stratus는 천연 가스 회사에서 동일한 테마를 듣고 있다:

"우리는 점점 더 복잡해지는 파이프라인 인프라 시스템의 용납할 수 없는 가동 중지 시간을 겪고 있습니다."

"우리는 모든 시스템이 다운되면 파이프라인의 중요한 부분을 수동으로 모니터링하기 위해 원격 위치로 인력을 보내야 합니다."

"우리는 항상 시스템이 없을 때 블라인드를 실행하고 있습니다."

"우리는 규정을 준수하고 있으며 데이터가 누락될 수 없음을 증명해야 합니다. 그렇지 않으면 벌금이 부과될 수 있습니다."

"원격 위치에서 시스템 문제를 해결할 수 있는 기술 적인 IT 기술이나 리소스가 없습니다."

"파이프라인 시스템에 점점 더 복잡해져 서 더 많은 것을 깨뜨릴 수 있습니다."

천연가스 파이프라인 운영자는 레거시, 대기 시간 및 현대화 문제를 관리하기 위해 여러 가지 과제에 직면해 있습니다. 더 중요한 것은 파이프라인 운영자는 수집된 데이터를 활용하고 정보 중심의 의사 결정을 내려야 한다는 것입니다.

"엣지 데이터 센터 외부의 컴퓨팅 인프라는 파이프라인 인프라 자체에 가까운 수집된 데이터를 실시간으로 수집, 처리 및 작동하므로 필수적입니다."

엣지 그리고 엣지 컴퓨팅: 고급 하드웨어 및 소프트웨어 기술은 파이프라인의 운영 과 수익성을 개선하기 위한 새로운 경로를 차트화하고 있습니다. 이러한 개발은 데이터를 실시간으로 관리할 수 있는 옵션을 근본적으로 재구성하고 있습니다. 견고하고 신뢰할 수 있는 플랫폼을 통해 데이터와 정보를 여러 사용자와 안전하게 공유할 수 있습니다.

2020년대는 디지털화의 10년으로 정의됩니다. 따라서 하드웨어, 소프트웨어 및 산업 관리 플랫폼의 발전은 책임 영역을 흐리게 하고 파이프라인 인프라에 가까운 데이터를 관리하고 분석하는 새로운 개념을 만들고 있습니다. 앞으로 IT 및 OT 관세가 채택됨에 따라 병합됩니다. 엣지 컴퓨팅 및 산업 인프라 관리 플랫폼은 천연 가스 파이프라인 산업 내에서 추진력을 얻습니다.

엣지 데이터 센터 외부의 컴퓨팅 인프라는 파이프라인 인프라 자체에 가까운 수집된 데이터를 실시간으로 수집, 처리 및 작동하므로 필수적입니다.

기존의 파이프라인 관리 솔루션은 미드스트림 운영자에 실패하고 있습니다.

많은 미드스트림 회사들이 파이프라인 데이터 사용 및 운영 관리 문제를 해결하기 위해 고군분투하고 있습니다. 더 많은 디지털화 기능을 통합하는 것은 프로세스를 자동화하고 실시간 데이터 분석을 수행하는 생존 계획의 일부가 될 것입니다. 엣지 컴퓨팅은 특정 파이프라인 관리 워크로드 및 작업에 실행 가능하고 필수적인 솔루션입니다.

미드스트림 자산은 네트워크로 뻗어 있습니다. 운영 성능을 개선하고 장비 가용성을 높이기 위해 파이프라인 운영자는 작동 영역에 가까운 곳에 솔루션을 설치해야 합니다. 엣지 컴퓨팅은 산업용 IoT 및 디지털화로의 전환을 위한 중추 역할을 합니다. 둘 다 엣지 그리고 엣지 컴퓨팅은 HMI, SCADA, 역사가, 분석 및 자산 성능 관리 기능을 포함하는 자동화 및 제어 솔루션을 실행하기 위해 산업 등급 플랫폼이 필요합니다(그림 3).

그림 3. 견고한 플랫폼 지원 엣지 그리고 엣지- 장치 수준에서 응용 프로그램을 컴퓨팅하고 원격 작업에서 데이터를 보호합니다.

엣지 컴퓨팅은 센서와 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러(PLC)와 같은 스마트 산업 장치에서 수집한 데이터 부하의 균형을 맞출 수 있습니다. 모든 데이터를 전역 데이터 센터로 다시 전송할 필요는 없습니다. 와 엣지 컴퓨팅, 데이터는 미드스트림 파이프라인 인프라에 더 가깝게 처리될 수 있으므로 변화하는 조건에 대한 신속한 대응을 지원합니다.

파이프라인 인프라 관리 작업의 경우 신뢰성과 안전이 중요한 우선 순위입니다. 최근 딜로이트 보고서에 따르면 데이터 기반 접근 방식은 연간 가동 중지 시간을 70% 줄이고 계획되지 않은 가동 중지 시간 비용을 최대 22%까지 낮출 수 있습니다. 기존의 시간 기반 인프라 관리 프로그램과 달리 엣지 컴퓨팅은 장비 상태 데이터(온도, 압력 및 진동)를 실시간으로 분석할 수 있도록 합니다. 더욱이 엣지 컴퓨팅은 중요한 예측 유지 보수 솔루션을 지원하기 때문에 필수적입니다.

더 나은 유지 보수 프로그램은 주요 인프라의 서비스 수명을 연장합니다. 파이프라인 자산의 원격 위치로 인해 엣지 컴퓨팅에는 파이프라인 관리 애플리케이션을 신속하고 안정적이며 효율적으로 보호하고 지원하는 견고하고 안전하며 고도로 자동화된 컴퓨팅 시스템이 필요합니다. 또한 플랫폼은 저장된 데이터를 보호하고 SCADA 플랫폼에 대한 연결이 중단되어야 지정된 파이프라인 작업을 계속하기 위해 중복성을 통합해야 합니다.

"최근 딜로이트 보고서에 따르면 데이터 기반 접근 방식은 연간 가동 중지 시간을 70% 줄이고 계획되지 않은 가동 중지 시간 비용을 최대 22%까지 낮출 수 있습니다. 기존의 시간 기반 인프라 관리 프로그램과 달리 엣지 컴퓨팅은 장비 상태 데이터(온도, 압력 및 진동)를 실시간으로 분석할 수 있도록 보장합니다."

파이프라인 관리-휴스턴, 우리는 문제가 있습니다.

15,000마일의 인프라를 관리하는 대형 가스 파이프라인 운영자는 16개 주에 걸쳐 분산되어 연간 1Tcf 이상의 천연가스를 고객 층으로 운송하여 압축기 스테이션을 완전히 중복된 시스템으로 업그레이드했습니다. 이 업그레이드에는 CRM 규정에서 요구하는 압축기 펌프/터빈, 밸브 및 안전 및 제어 시스템이 포함되었습니다. PLC, 전력 및 네트워크 서비스에 대한 중복성을 구현하기 쉬웠습니다. 그러나 SCADA, 역사가, HMI 및 관련 제어 시스템 응용 프로그램을 운영하기 위해 항상 완전히 중복되는 컴퓨터 플랫폼을 만드는 것은 여전히 중요한 과제로 남아 있었습니다. 더 중요한 것은 전체 운영 업그레이드의 핵심 요소는 계획되지 않은 중단 이나 치명적인 오류가 발생하기 전에 압축기 스테이션 문제를 감지하고 해결하기 위한 예측 유지 관리 솔루션을 배포하는 것이었습니다.

채택된 솔루션에는 각 압축기 스테이션에 세 개의 표준 컴퓨터 서버를 배포하는 것이 포함되었습니다. 불행히도 이 솔루션에는 여러 가지 약점이 있었습니다. 각 위치에서 6~8대의 서버가 필요한 경우 다양한 파이프라인 관리 애플리케이션을 지원해야 했습니다. 공간 및 전원 제약 조건이 주어지면 서버가 실패했을 때 작업이 복잡해하는 중요한 문제였습니다. 컴프레서 스테이션을 완전히 작동하려면 본사에서 정확한 작동 환경을 다시 구성한 다음 설치 및 재케이블을 수행하기 위해 위치로 운전해야 했습니다. 이 날은 2~3일이 소요됩니다.

압축기 스테이션의 데이터 손실은 파이프라인 운영자에게 최적이 아닌 결과를 의미하므로 총 운영 효율성을 높이는 목표를 무효화했습니다. 기존 하드웨어 컴퓨팅 인프라는 파이프라인 관리 목표에 매우 중요하고 비용이 많이 드는 장애물을 만들었습니다.

"실시간 정확한 데이터를 지속적으로 운영하고 전송하는 시스템을 통해 자동 고장 감지를 통한 24/7/365 모니터링은 계획되지 않은 가동 중지 시간 및 기타 운영 비효율성을 방지합니다."

미래의 파이프라인 관리

Stratus Technologies는 강조 표시된 파이프라인 인프라 관리 문제를 해결하는 새로운 접근 방식을 연구하고 있습니다. 로쓰리 솔루션은 가동 중지 시간을 제거하고 운영을 최적화하는 완벽한 상시 파이프라인 시스템을 지원합니다. 이 방법은 다음 세 단계로 구성됩니다.

  • 제어 및 자동화를 엣지 (파이프라인 작업을 지원하는 장치).
  • 가혹한 기후 조건에서 작동할 수 있는 견고한 플랫폼을 구축하십시오.
  • 데이터를 보호하는 솔루션 제공 엣지 그리고 기업 전반에 걸쳐.

제어 및 자동화를 엣지. 데이터 센터 나 SCADA 시스템에 의존하여 분석 및 응답 작업을 하는 대신 엣지 컴퓨팅은 장치 수준에서 제어 결정 및 작업을 지원합니다. 파이프라인의 경우 압축기 스테이션이 작업의 핵심입니다. 산업급 컴퓨팅 플랫폼 사용(그림 3), 엣지 컴퓨팅은 압축기 스테이션의 예측 유지 보수 및 전반적인 상태 모니터링을 지원합니다. 추세 압축기 센서 데이터는 총 고장이 발생하기 전에 수리의 필요성을 감지할 수 있습니다.

계획된 유지 보수는 장비 가용성, 수리 비용 및 수익 손실을 줄입니다. 주요 파이프라인 사고의 약 30%는 장비 고장 및 잘못된 작업으로 인해 발생합니다(그림 2). 실시간 정확한 데이터를 지속적으로 운영하고 전송하는 시스템을 통해 자동 고장 감지를 통한 24/7/365 모니터링은 계획되지 않은 가동 중지 시간 및 기타 운영 비효율성을 방지합니다.

가혹한 기후 조건에서 작동하는 견고한 플랫폼을 구축하십시오. 파이프라인, 계측, 센서, 압축기 및 데이터 플랫폼의 경우 가변 조건이 적용됩니다. 이러한 장치와 자산은 온도 극한, 진동 및 충격을 견뎌야 합니다. 엣지 컴퓨팅 플랫폼은 산업 수준의 설계여야 하며 지속적으로 변화하는 환경에 대한 탄력성을 가져야 합니다. 더 중요한 것은, 플랫폼은 문제가 발생하면 자체 모니터링 및 자가 치유해야합니다. 파이프라인의 경우 제로 터치 기술은 현장에서 IT 리소스를 요구하지 않고도 원격 자산의 모니터링, 제어 및 업데이트를 효율적으로 지원합니다.

데이터를 보호하는 솔루션 제공 엣지 그리고 기업 전반에 걸쳐. 디지털화의 주요 이점은 조직 전체에서 데이터를 이동하고 사용하는 향상된 기능입니다. 데이터 보안이 주요 관심사입니다. 지원 플랫폼 엣지 컴퓨팅을 지속적으로 사용할 수 있어야 하며, 데이터를 보호하며, 오류 보호를 위한 중복 기능을 포함해야 합니다. 견고한 플랫폼을 사용하면 데이터를 기업 전체에서 보다 쉽고 안전하며 저렴하게 공유할 수 있습니다. 유연한 운영을 통해 복잡성이나 오류 위험을 추가하지 않고도 더 많은 응용 프로그램을 실행할 수 있습니다.

데이터 계층 구조는 데이터를 저장하거나 사용해야 하는 위치를 결정하는 데 도움을 주습니다. 디지털화는 더 많은 데이터를 만들어 효율적으로 관리하고 분석할 것입니다. 실시간 정보로 개발 엣지 컴퓨팅, 더 나은 의사 결정은 장치 수준에서 더 빨리 구현될 수 있습니다. "플러그 앤 플레이" 아키텍처의 스마트 장치는 엣지 추가 작업을 위해 데이터를 데이터 센터로 보낼 필요성을 줄일 수 있습니다.

향후 작업 증명

앞으로 미드스트림 산업은 원격 파이프라인 인프라, 파이프라인 관리 솔루션 및 데이터 센터에 대한 지속적인 연결 및 데이터 보안을 지원하는 생활 계획이 필요합니다. 미드스트림 운영을 위한 최고의 하드웨어 및 소프트웨어 인프라를 계획하는 것은 장기적인 지속 가능성에 매우 중요합니다. 미드스트림 기업은 운영에서 "장님"의 순간을 감당할 수 없습니다.

Stratus Technologies는 40년 이상 기업들이 시스템을 지속적으로 운영할 수 있도록 지원해 왔습니다. 석유 및 가스 미드스트림에서 자세히 알아보거나 데모를 요청하십시오.

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