Белая книга

Победа на краю

Новый рубеж для управления трубопроводом

В системах, которые постоянно работают и передают точные данные в режиме реального времени, 24/7/365 мониторинг с автоматическим обнаружением неисправностей предотвращает незапланированные простои и другие эксплуатационные неполадки.

В этой белой бумаге он очерчивает:

  • Привести управление и автоматизацию к краю (устройства, поддерживающие работу трубопровода).
  • Постройте прочную платформу, которая может работать в суровых климатических условиях.
  • Предоставьте решение, обеспечивающее безопасность данных на границе и по всему предприятию.

Аннотация

В последние годы в газовой промышленности США наблюдается рост как спроса, так и предложения. Растущий спрос на экологически чистые энергоносители и освоение новых месторождений способствуют расширению добычи природного газа. Но сможет ли газовая промышленность выдержать этот рост? Когда эксплуатационные системы выходят из строя, вы подвергаетесь угрозам безопасности, нарушениям нормативно-правового соответствия, неточной балансировке газа и множеству других проблем. В этой статье вы узнаете, как применение прочной платформы промышленного класса в рамках более широкого решения Edge Computing может радикально повысить экономическую эффективность эксплуатации трубопроводов, обеспечить более гибкую эксплуатацию, сократить время простоя и создать более совершенную систему управления информацией.

Введение

В США стремительно развивается газовая промышленность. Новые методы и технологии гидроразрыва пласта и горизонтального бурения вызвали волну поставок природного газа. Обладая более чем 3 374 триллиона кубических футов (Тсф) разведанных запасов, США являются ведущей страной-производителем природного газа. Озабоченность по поводу изменения климата и окружающей среды является движущей силой для использования "более чистых" энергоресурсов. Электроэнергия является ведущим потребителем природного газа (рис. 1). Сегодня природный газ удовлетворяет более 30% энергетических потребностей США.1

Природный газ является экологически чистым энергоресурсом. При обильных поставках с 2015 года цены на природный газ, за некоторыми исключениями, составляют в среднем менее 4 долларов за баррель. В связи с этим жители и коммерческие потребители переходят на природный газ для отопления и других целей. По мере роста спроса во всех секторах, сможет ли газовая промышленность устойчиво удовлетворять будущий спрос? Имеется ли необходимая инфраструктура, квалифицированный персонал и процедуры обеспечения безопасности для надежного снабжения природным газом всех потребителей?

Управление трубопроводом сегодня

В США природный газ поставляется потребителям по 2,6-миллионной подземной трубопроводной сети. Она включает в себя более 2,2 млн миль местных распределительных газопроводов и 300 000 миль магистральных газопроводов.1 Хотя это обширная и сложная сеть, трубопроводная транспортировка остается самым безопасным способом доставки природного газа потребителям.

При эксплуатации трубопроводов хорошая информация, основанная на данных в режиме реального времени, имеет решающее значение для поддержания устойчивой работы. При распределении природного газа первопричины крупных инцидентов сводятся к внешнему ущербу (рис. 2). Тем не менее, треть серьезных инцидентов связана с обслуживанием и эксплуатацией газопроводов. При наличии обширной сети время между возникновением аварии и принятием корректирующих мер может быть определяющим фактором того, является ли она просто кратковременным перерывом в работе или экологической катастрофой.

Рисунок 1. 2019 Потребление природного газа в США по секторам.
Источник: ОВОС США, например, правительство/инструменты/факторы.
Рисунок 2. Серьезные причины газораспределительных происшествий, 2005-2019 гг.
Источник: phmsa.dot.gov/data-and-statistics/pipeline/pipipeline-incident -
20-летние тенденции. Графики: Писатели "Глобальной энергии".

Перебои в распределении природного газа имеют серьезные экономические и социальные последствия, а также последствия для безопасности. В период с 2015 по 2017 год в США в результате аварий на газопроводах погибли 12 человек и 10 получили травмы. Есть и другие бесчисленные инциденты и происшествия, близкие к происшествиям, которые не приводят к смертельному исходу или травмам. Компании, занимающиеся строительством газопроводов, испытывают давление со всех сторон. Местное население обеспокоено практикой обеспечения безопасности и старением трубопроводной инфраструктуры. Государственные регулирующие органы требуют от операторов газопроводов улучшения показателей безопасности и охраны окружающей среды, а также приняли более строгие законы, предусматривающие проведение тщательных аудиторских проверок и увеличение штрафов за несоблюдение требований.

Stratus слышит те же самые темы от газовых компаний:

"Мы переживаем неприемлемое время простоя наших все более сложных систем трубопроводной инфраструктуры".

"Мы должны послать армию людей в удаленные места для мониторинга критических участков трубопроводов вручную, если все системы вышли из строя".

"Мы бежим вслепую, когда наши системы не всегда включены."

"Мы должны доказать, что мы соблюдаем требования и не можем пропустить данные, иначе нас могут оштрафовать."

"У нас нет технических IT-специалистов или ресурсов для исправления системных проблем на удаленных объектах".

"Мы все больше усложняем наши трубопроводные системы, делая их более ломаемыми".

Операторы газопроводов сталкиваются с многочисленными проблемами, связанными с управлением legacy, задержками и проблемами модернизации. Что еще более важно, операторы газопроводов должны извлекать выгоду из собранных данных и принимать решения, основанные на информации.

"ИнфраструктураEdge Computing вне data center является существенной, так как она собирает, обрабатывает и действует в режиме реального времени на данных, собранных в непосредственной близости от самой инфраструктуры трубопровода".

Edge и Edge Computing: Передовые аппаратные и программные технологии намечают новые пути для улучшения работы и рентабельности трубопроводов. Такие разработки радикально меняют возможности управления данными в режиме реального времени. Надежные и надежные платформы обеспечивают безопасный обмен данными и информацией с несколькими пользователями.

2020-е годы определяются как десятилетие цифровизации. Следовательно, достижения в области аппаратного и программного обеспечения, а также промышленные платформы управления размывают сферы ответственности и создают новые концепции для управления и анализа данных, расположенных ближе к трубопроводной инфраструктуре. Заглядывая вперед, можно отметить, что с переходом на сайт Edge Computing обязанности в области ИТ и ОТ будут сливаться воедино, а платформы управления промышленной инфраструктурой набирают обороты в газопроводной отрасли.

ИнфраструктураEdge Computing за пределами data center имеет важное значение, так как она собирает, обрабатывает и действует на основе данных, собранных вблизи самой инфраструктуры трубопровода в режиме реального времени.

Традиционные решения по управлению трубопроводами терпят неудачу у операторов среднего звена.

Многим компаниям, занимающимся переработкой и сбытом нефти, приходится решать проблемы, связанные с использованием трубопроводных данных и оперативным управлением. Включение дополнительных возможностей цифровизации станет частью планов по выживанию, направленных на автоматизацию процессов и анализ данных в режиме реального времени. Edge Computing является жизнеспособным и необходимым решением для определенных рабочих нагрузок и задач по управлению трубопроводом.

Активы среднего звена - это разветвленные сети. Для улучшения эксплуатационных характеристик и повышения доступности оборудования операторам трубопроводов необходимы решения, установленные ближе к зоне эксплуатации. Edge Computing выступает в качестве основы для перехода к промышленному IoT и цифровизации. Как для края, так и для Edge Computing требуются платформы промышленного класса для запуска решений по автоматизации и управлению, содержащих HMI, SCADA, историки, аналитики и функции управления производительностью активов (Рисунок 3).

Рисунок 3. Надежная платформа поддерживает приложения краевых и пограничных вычислений на уровне устройств и обеспечивает защиту данных от удаленных операций.

Edge Computing может балансировать нагрузку данных, собираемых интеллектуальными промышленными устройствами-сенсорами и программируемыми логическими контроллерами (ПЛК). Не все данные необходимо отправлять обратно на глобальный data center. С помощью сайта Edge Computing данные можно обрабатывать ближе к инфраструктуре среднего звена трубопровода, поддерживая тем самым более быстрое реагирование на изменяющиеся условия.

Для управления трубопроводной инфраструктурой надежность и безопасность являются важнейшими приоритетами. Согласно недавнему отчету компании "Делойт", подход, основанный на данных, может сократить годовое время простоя на 70% и снизить незапланированные затраты на простоя до 22%. В отличие от традиционных программ управления инфраструктурой, основанных на учете времени, Edge Computing обеспечивает возможность анализа данных о состоянии оборудования (температура, давление и вибрации) в режиме реального времени. Более того, Edge Computing является важным, так как он поддерживает критически важные решения по прогнозированию технического обслуживания.

Улучшенные программы технического обслуживания продлевают срок службы ключевой инфраструктуры. В связи с удаленным расположением трубопроводных активов, Edge Computing требует прочной, безопасной и высокоавтоматизированной вычислительной системы, которая защищает и поддерживает приложения для управления трубопроводами быстро, надежно и эффективно. Кроме того, платформы должны включать резервирование для защиты хранимых данных и продолжения назначенных операций трубопровода в случае прерывания соединений с платформами SCADA.

"Согласно недавнему отчету компании "Делойт", подход, основанный на данных, может сократить годовое время простоя на 70% и снизить незапланированные затраты на простоя до 22%. В отличие от традиционных программ управления инфраструктурой, основанных на учете времени, Edge Computing обеспечивает возможность анализа данных о состоянии оборудования (температура, давление и вибрации) в режиме реального времени".

Управление трубопроводами - Хьюстон, у нас проблема.

Крупный оператор газопроводов, управляющий 15 000 милями инфраструктуры, расположенной в 16 штатах, транспортирующий более 1 трлн куб. футов природного газа в год к своим клиентам, модернизировал свои компрессорные станции до полностью резервированной системы. Эта модернизация включала в себя компрессорные насосы/турбины, клапаны, а также системы безопасности и управления в соответствии с требованиями CRM. Было легко реализовать резервирование для ПЛК, электропитания и сетевых услуг. Однако создание постоянно работающей полностью резервированной компьютерной платформы для работы с SCADA, историком, HMI и связанными с ними приложениями системы управления, оставалось критической задачей. Более важно, что ключевым элементом полной операционной модернизации было развертывание решения по прогнозированию технического обслуживания для обнаружения и решения проблем на компрессорной станции до того, как произошли незапланированные перебои или катастрофические отказы.

Принятое решение включало развертывание трех стандартных компьютерных серверов на каждой компрессорной станции, каждый из которых выполнял одно критическое приложение. К сожалению, у этого решения было несколько слабых мест. Шесть-восемь серверов были необходимы в каждом месте для поддержки ряда приложений для управления трубопроводом. Учитывая ограниченность пространства и мощности, это было значительной проблемой, усложняющей работу в случае отказа серверов. Для того, чтобы компрессорная станция снова полностью заработала, требовалось перенастроить ее точное рабочее окружение в штаб-квартире, а затем отправиться в место для установки и повторной прокладки кабелей. Это заняло бы от двух до трех дней.

Потеря данных на компрессорных станциях означала неоптимальные результаты для оператора газопровода, тем самым сорвав цель повышения общей эксплуатационной эффективности. Существующая инфраструктура вычислительной техники создавала критические и дорогостоящие препятствия для целей управления трубопроводами.

"С системами, которые постоянно работают и передают точные данные в режиме реального времени, 24/7/365 мониторинг с автоматическим обнаружением неисправностей предотвращает незапланированные простои и другие эксплуатационные неполадки".

Управление трубопроводами будущего

Stratus Технологии работают над новым подходом к решению проблем управления трубопроводной инфраструктурой. Наше решение поддерживает полную, постоянно работающую трубопроводную систему, которая исключает простои и оптимизирует работу. Этот подход состоит из трех этапов:

  • Привести управление и автоматизацию к краю (устройства, поддерживающие работу трубопровода).
  • Постройте прочную платформу, которая может работать в суровых климатических условиях.
  • Предоставьте решение, обеспечивающее безопасность данных на границе и по всему предприятию.

Поднимите управление и автоматизацию на край. Вместо того, чтобы полагаться на системы data center или SCADA для анализа и ответных действий, Edge Computing поддерживает решения и действия по управлению на уровне устройств. Для трубопроводов компрессорные станции являются сердцевиной работы. Используя вычислительные платформы промышленного класса (рис. 3), Edge Computing поддерживает прогнозирование технического обслуживания и общий мониторинг состояния компрессорных станций. Трендовые данные датчиков компрессора могут обнаружить необходимость ремонта задолго до того, как произойдет полная поломка.

Плановое техобслуживание снижает уровень недоступности оборудования, затраты на ремонт и упущенную выгоду. Около 30% крупных аварий на трубопроводах происходит в результате выхода из строя оборудования и неправильной работы (Рис. 2). В системах, которые постоянно работают и передают точные данные в режиме реального времени, 24/7/365 мониторинг с автоматическим обнаружением неисправностей предотвращает незапланированные простои и другие эксплуатационные сбои.

Постройте прочную платформу, работающую в суровых климатических условиях. Для трубопроводов, КИПиА, датчиков, компрессоров и платформ передачи данных действуют различные условия. Эти устройства и активы должны выдерживать экстремальные температуры, вибрации и удары. Платформа Edge Computing должна быть промышленного класса и обладать устойчивостью к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды. Более того, платформа должна быть самоконтролируемой и самовосстанавливающейся в случае возникновения проблем. Для трубопроводов технология "нулевого касания" эффективно поддерживает мониторинг, управление и обновление удаленных активов, не требуя ИТ-ресурсов на месте.

Предоставьте решение, обеспечивающее безопасность данных на границе и по всему предприятию. Основным преимуществом цифровизации является расширенная возможность перемещения и использования данных по всей организации. Безопасность данных является главной задачей. Платформа, поддерживающая Edge Computing , должна быть постоянно доступна, защищать данные и включать функции избыточности для защиты от сбоев. Надежная платформа упрощает, защищает и удешевляет совместное использование данных в масштабах всего предприятия. Гибкие операции позволяют работать с большим количеством приложений, не усложняя процесс и не повышая риск сбоев.

Иерархия данных помогает определить, где должны храниться или использоваться данные. Цифровизация создаст больше данных для эффективного управления и анализа. С помощью информации в режиме реального времени, разработанной Edge Computing, лучшие решения могут быть реализованы быстрее на уровне устройств. Интеллектуальные устройства с архитектурой "подключи и работай" позволяют анализировать данные на уровне края и могут уменьшить необходимость отправки данных на сайт data center для дальнейших действий.

Будущая проверка операции

Заглядывая вперед, отрасли среднего бизнеса потребуются живые планы, поддерживающие непрерывное подключение и безопасность данных для удаленной трубопроводной инфраструктуры, решений по управлению трубопроводами и центров обработки данных. Планирование наилучшей аппаратной и программной инфраструктуры для операций среднего звена имеет решающее значение для обеспечения долгосрочной устойчивости. Компании среднего звена не могут позволить себе "слепые" моменты в своей деятельности.

Уже более 40 лет Stratus Technologies помогает компаниям поддерживать непрерывность работы своих систем. Узнайте больше на сайте Oil and Gas Midstream или запросите демо-версию.

Связанные ресурсы

Прокрутка к началу страницы