И. Лавров, Д. Файншмидт. Преимущества интеллектуального управления арматурой приводом IQ3 в условиях низкой температуры от -61 градусов

Введение

Приводы Rotork IQ хорошо известны в качестве основы интеллектуального управления арматурой. В дополнение к уникальным свойствам приводов Rotork (двойное уплотнение клеммного блока, настройка без вскрытия корпуса через инфракрасный порт и по Bluetooth, регистрация данных и возможность прогнозирования технического обслуживания) последнее поколение IQ3 предоставляет широкий спектр диагностической информации о функционировании привода и арматуры, а также возможности связи для получения большего количества данных как на месте установки, так и в диспетчерской.

Сертифицированная для работы при экстремально низких температурах от –61 ºC конструкция IQ3 обеспечивает множество функций, которые могут быть полезны при эксплуатации в этих условиях.

На сегодняшний день в нефтегазовой промышленности ставится акцент на уменьшение численности персонала для обслуживания удаленных объектов. Зачастую на таких объектах применяют возобновляемые источники энергии. В таких условиях функциональность и энергоэффективность приводов Rotork IQ3 являются еще более актуальными и востребованными.

Решение проблемы надежности оборудования при использовании подогрева

Традиционно в оборудовании, используемом при низких температурах окружающей среды, установлены внутренние подогреватели для компенсации охлаждения оборудования во время простоя. Эта практика возникла, когда электрическое оборудование имело плохую герметизацию и могло быть повреждено конденсатом, образовавшимся внутри корпуса. Она применяется и сегодня с оборудованием, в которое попадает влага при вскрытии корпуса для настройки выключателей и ввода в эксплуатацию на месте установки. Также возможны проблемы, связанные с надежностью некоторых электронных компонентов при очень низких температурах. Как правило, внутренний нагреватель требует наличия электрического питания мощностью 120 Вт, постоянно подключенного к каждому приводу. В некоторых случаях, когда применение внутреннего подогревателя невозможно, для обогрева приводов применяются термочехлы с греющим кабелем. При этом сам термочехол должен обладать защитой от воздействия окружающей среды и иметь, в случае необходимости, соответствующую сертификацию для применения в опасных зонах. При использовании термочехла, как и в случае с внутренним нагревателем, требуется постоянная подача электрического питания мощностью от 160 Вт, предназначенного для обогрева привода.

В случае, если предприятие использует возобновляемые источники энергии, как во многих отдаленных местах, это постоянное потребление электроэнергии может быть проблемой для источника силового питания. Даже в установках, использующих сети электроснабжения без ограничения мощности, появляется возможность обеспечить экономию энергии в течение определенного периода времени.

Таким образом, существует несколько недостатков применения оборудования с внутренним или внешним подогревом:

• требуется постоянная подача электрического питания для обогрева привода, что приводит к повышенным расходам электроэнергии;
• в случае отсутствия питания в течение продолжительного времени нужно длительное время на прогрев оборудования до его рабочей температуры;
• при продолжительном отсутствии питания возможно образование конденсата на внутренних компонентах привода, что повышает риск преждевременного выхода из строя;
• при использовании термочехлов требуется отдельный провод для питания термочехла и соответствующая защита термочехла от воздействия окружающей среды.

В этих условиях наиболее высокую надежность может продемонстрировать оборудование, которое исключает попадание влаги внутрь корпуса, а также имеет соответствующие рабочие характеристики для эксплуатации при экстремально низких температурах без необходимости подогрева.

Конструкция привода IQ3 обладает такими характеристиками. Это обеспечивается корпусом с двойным уплотнением в сочетании с настройкой привода и вводом его в эксплуатацию без вскрытия корпуса. Отдельно изолированный клеммный блок предоставляет возможность подключения всех требуемых на объекте кабелей без риска контакта внутренних деталей привода с окружающей средой.

Настройка выключателей и ввод в эксплуатацию выполняются пультом настройки без вскрытия корпуса привода. Это обеспечивает полную герметичность привода с момента отправки с завода и исключает проникновение влаги в корпус на месте установки. Специальное исполнение привода

IQ3 для использования при экстремально низких температурах от –61 ºC успешно выдержало испытания и прошло сертификацию без применения внутренних или внешних устройств обогрева. Тщательное тестирование электроники приводов и окна дисплея подтверждают надежность работы при экстремально низких температурах, в том числе и после длительного простоя с отключенным питанием. Для повышения надежности работы приводы оснащены автоматической системой самодиагностики и дисплеем с сигнальными индикаторами.

Эффективное управление по сети

Для традиционного подключения каждого привода требуется семь жил для управления и индикации в режиме «открыть/закрыть». Для современного уровня управления и индикации требуется семнадцать жил для подключения привода к системе управления.

В этих условиях возможность сокращения расходов на подключение реализуется применением цифровой сети управления. Уменьшение сложности подключения, снижение затрат на проектирование, монтаж, ввод в эксплуатацию, строительство эстакад под кабели и увеличение объема передаваемых данных способствуют разработке и развитию цифровых технологий. Rotork был первым в этой области, и Rotork Pakscan является первой системой, специально разработанной для управления арматурой.

Функции управления и контроля арматуры увеличили значение передачи данных по сети в связи со значительным количеством данных, доступных к получению от приводов IQ3. Приводы применяются в важнейших областях работы предприятия, и информация, которую они предоставляют, имеет особую важность для оценки технического состояния процесса. Таким образом, сбор и анализ всей этой информации дает существенный вклад в возможности менеджеров по управлению своими производственными активами (в данном случае – запорно-регулирующей арматурой), увеличению эффективности и снижению стоимости владения.

Полный потенциал этого большого массива информации ограничен объемом данных, доступных при традиционном способе подключения приводов. Это означает, что профилактическое обслуживание, включая ручную проверку устройств, по прежнему будет требоваться постоянно. Тем не менее, развитие сетей (как проводных, так и беспроводных) в настоящее время означает, что все эти данные доступны для организации упреждающего обслуживания. Это обеспечит оптимальное использование производственных мощностей и даст возможность выявления потенциальных угроз выхода оборудования из строя и ремонта до незапланированной аварийной остановки процесса. Технология интеллектуального привода Rotork IQ3 предоставляет полный перечень данных о работе и диагностике привода в соответствии с самыми высокими стандартами отрасли.

Окно индикации привода позволяет производить настройки рабочих параметров и отображать информацию об арматуре, приводе и процессе в режиме реального времени непосредственно на приводе. Этот дисплей может отображать текущее состояние и историю, характеристики процесса и результат диагностики. Например, могут быть отображены и проанализированы данные об изменениях рабочего крутящего момента арматуры. Энергонезависимый журнал работы привода имеет достаточно места для хранения всей этой информации.

Данная информация полностью доступна на приводе и может быть передана на ПК с бесплатным программным обеспечением Insight 2 с помощью пульта настройки. Также она может быть передана в полном объеме по сети Pakscan, так что оператор может выполнить проверку, не выходя из диспетчерской, экономя время и расходы, связанные с посещением большого количества арматуры, установленной на обширной территории, или приводной арматуры в удаленных или опасных расположениях.

Каждая сеть Pakscan (проводная или беспроводная) управляется мастер-станцией Pakscan, которая связывает технологическую установку или объект с системой диспетчерского контроля и сбора данных (SCADA) или другой управляющей системой. Информация, передаваемая по сети Pakscan, сохраняется в мастер-станции в модуле LTD (долгосрочный регистратор данных). Регистрируемая в LTD информация может быть сохранена для дальнейшего использования и позволяет отследить каждую команду и обновление состояния для каждого устройства в сети Pakscan. Эта информация может быть использована как часть общей системы управления производственными активами предприятия. Кроме того, программное обеспечение Rotork Invision предназначено для работы с Pakscan и, как правило, используется в качестве местной панели управления и инструмента для диагностики и технического обслуживания.

Загрузка и анализ

Современный регистратор данных, дисплей и средства связи были внедрены в ответ на запросы конечных пользователей о необходимости получения большего объема данных как в полевых условиях, так и в комнате управления. Стремление знать, что происходит на заводе, определило конструкцию новых каналов связи в приводе – сетевые карты имеют доступ к большему количеству информации.

Большое количество информации доступно к загрузке из регистратора данных и переносу на ПК с диагностической программой Insight2. С помощью пульта настройки по инфракрасному порту или по Bluetooth можно передать в ПК данные с десяти приводов. Данные регистратора можно также передать по беспроводному протоколу Rotork Pakscan. Мастер-станция Pakscan, подключенная по Ethernet, позволяет связаться из комнаты управления по локальной сети или интернету по IP-адресу. В ней установлены стандартные веб-страницы, позволяющие отобразить состояние и диагностику мастер-станции, полевой сети (проводной или беспроводной) и каждого привода в сети.

Существует множество разных типов арматуры, и каждый из них имеет уникальный график крутящего момента. Регистрация графика крутящего момента на установленной и откалиброванной новой арматуре с приводом сохраняет и базовый график , относительно которого можно сравнивать графики в дальнейшем. По мере старения арматуры становится сложнее открывать и закрывать ее из за воздействия внутренних и внешних факторов. Например, несмазанный винтовой шток арматуры равномерно увеличивает значение крутящего момента по всему ходу арматуры. Программа Insight2 может быть использована для определения такого рода ситуаций и для планирования технического обслуживания с минимальным воздействием на производство и улучшением управления активами.

Управление производственными активами и поддержка клиентов

Возможность объективно анализировать эту информацию и определять ключевые области, имеющие большое значение для конкретных требований каждого отдельного объекта, является необходимым условием для эффективного управления производственными активами. Rotork может обеспечить эту функцию в качестве составной части своей программы поддержки клиентов, и о ее ценности можно судить по данным, предоставленным клиентами, показывающим среднее сокращение проблем в арматуре и приводах на 20 %, а также сокращение расходов на обслуживание в первый год применения такого сервиса операторами установок на 30 %.

В настоящее время эта сторона сервиса предусматривает посещение объекта для сбора данных из сети, однако варианты дальнейшего улучшения сервиса предполагают прямую связь между мастер-станцией Pakscan и Rotork через интернет или облако. Это дает возможность обеспечить прямой доступ для группы управления производственными активами ко всем регистраторам данных в режиме реального времени, улучшая способность обеспечить ответственный, эффективный и экономичный сервис. Например, прямой доступ может быть особенно полезен на ранних этапах программы поддержки для получения точной картины будущих потребностей в обслуживании и замене деталей, учитывая, что на одном объекте могут быть существенные различия между условиями работы приводов.

Благодаря программе поддержки клиентов с дистанционным доступом к приводу 24 часа 7 дней в неделю появляются многочисленные преимущества. Использование прямого доступа позволяет сразу передавать определенные сигналы и уведомления от конкретных приводов напрямую команде поддержки, обеспечивая точный ответ и быстрое устранение потенциальной проблемы. Приводы, запрограммированные под заданные параметры сигнализации, будут иметь возможность общаться с командой поддержки только при необходимости, что обеспечит эффективную работу предприятия и спокойствие операторов.

Прямой доступ изо дня в день вносит существенный вклад в достижение целей наилучшего управления производственными активами. К ним относится предотвращение непредвиденного простоя и защита инвестиций за счет оптимизации технического обслуживания со специальной поддержкой критически важных отдельных устройств. Хорошо обслуживаемое и эффективное оборудование имеет большое значение в работе предприятия, позволяет сотрудникам тратить меньше времени на обслуживание и максимизировать жизненные циклы оборудования, увеличивая доход от инвестиций.

Опубликовано в "Вестнике арматуростроителя" №4 (32), 2016

Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя» № 4 (32) 2016