close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

820

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: современные средства связи
ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ НПЗ БЛАГОДАРЯ
БЕСПРОВОДНЫМ СИСТЕМАМ
G. Martin, Emerson Process Management, Остин, Техас
Инновационные устройства и надежная беспроводная связь влияют на повышение экономической
эффективности и оптимизации управления
Современные беспроводные технологии обеспечивают благоприятные возможности для нефтеперерабатывающих заводов, влияя на повышение производительности, надежности и безопасности. Беспроводная
связь облегчает информационный доступ ко всем
мощностям НПЗ, включая установки, контрольноизмерительные приборы, клапаны, контроллеры,
оборудование, камеры, следящие за надежностью и
безопасностью и обслуживающий персонал. В точках
доступа в беспроводной сети применяются открытые
стандарты совместимости и кодировка безопасности.
Беспроводные устройства, объединяются в сети с целью оптимизации передачи сигналов.
чая необходимость выполнения трудоемких операций
в условиях эксплуатации.
•  Компания ВР установила беспроводную сеть с
сорока пятью датчиками для мониторинга установок
и оборудования НПЗ, и предотвратила затраты на проектирование и размещение традиционной проводной
системы с целью непрерывного получения данных о
давлении всасывания и нагнетания, уравнений расхода
и температур.
•  Hunt Refining в Тоскалузе (шт. Алабама) установила три беспроводных температурных датчика на резервуаре с горячим асфальтом. Эти системы помогают
идентифицировать «горячие пятна», которые могут привести к коррозии крыши (стоимостью 200 тыс. долл.),
в результате чего возможен ее выход из строя.
•  На заводе Hunt Refining было установлено еще
одно беспроводное устройство, осуществляющее
мониторинг температуры охлаждающей воды, сбрасываемой в местную реку, для обеспечения соответствия нормативным экологическим требованиям.
• Показатели вибрации пяти критически важных насосов, размещенных в опасных зонах на НПЗ
ДЛЯ ЧЕГО БЕСПРОВОДНАЯ СЕТЬ?
Беспроводные технологии исключают появление
«зон недоступности» на НПЗ, где по техническим или
экономическим причинам доступ для проводной связи
затруднен. Хотя эти зоны и не являются критическими, они все же играют важную роль в обеспечении
нормальной эксплуатации предприятия.
Инновационные беспроводные сети также обеспечивают возможность выполнения
диагностики, которая уже проводитБеспроводная заводская сеть
ся на многих НПЗ. Однако эти сисПерсонал/
оборудование
темы пока не используются повсеместно. При помощи беспроводных
Технологическая/
физическая
Заводская сеть
систем можно передавать инфорбезопасность
мацию через порталы в Интернете.
Операции
Управление фондами
Просмотр персоналом файлов в буМобильный
работник
фере обмена (если нет другого способа) заменяется автоматическими
операциями.
Сеть управления
Мобильные
средства связи
Незначительные затраты на размещение, надежность, безопасность
Устройства беспроводной сети
и целевое применение новейших
Устройства
Удаленные объекты
беспроводных сетей вызывают повышенный интерес к их инновационному применению на НПЗ. В качестве примера можно рассмотреть
следующие шаги.
• НПЗ ВР Refinery с производительной мощностью 225 тыс. брл/сут
Самоорганизующаяся
сеть
в Черри Пойнт (шт. Вашингтон)
разместил первую промышленную
беспроводную сеть в 2006 г., которая
надежно работает до сих пор, исклю- Рис. 1. Беспроводная сеть на предприятии, оснащенном цифровой автоматикой
100
№8 август • 2009
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: современные средства связи
Температура
Уровень жидкости
в резервуаре
Диагностика
Вибрация
Коррозия
Переключатели
Давление
Рис. 2. Самоорганизующаяся производственная сеть
Midwestern, передаются с помощью беспроводной связи
и интегрируются с распределенной системой связи
(distributed communications system – DCS) и архивными
данными завода. Спустя 24 часа после пуска была выявлена серьезная проблема с подшипниками, благодаря
чему на заводе была предотвращена крупная авария.
БЕСПРОВОДНАЯ ЦИФРОВАЯ АРХИТЕКТУРА
Завод, на котором размещается беспроводная сеть
(рис. 1), функционирует также как и НПЗ, на котором
размещена проводная сеть, но с одной существенной
разницей. Взаимосвязь между отдельными установками НПЗ осуществляется в форме радиочастотных
сигналов, что делает затраты на размещение цифровой
беспроводной связи очень низкими. Это объясняется
тем, что не требуется установка монтажного оборудования, необходимого для проводной связи, включая
прокладку оптоволоконного кабеля.
Беспроводная технология в случае необходимости легко расширяется. Промышленная беспроводная сеть без труда размещается как на современных
предприятиях, так и на подлежащих модернизации
и реконструкции. Решения по управлению процессами и оборудованием легко реализуются, и влияют
на повышение производительности, безопасности и
операционной эффективности.
РЕШЕНИЯ, ОСНОВАННЫЕ
НА ОТКРЫТЫХ СТАНДАРТАХ
Инновационные беспроводные решения основаны
на открытых стандартах – WirelessHART и IEEE 802.11
a/в/d Wi-Fi для заводской сети.
WirelessHART-стандарт, основанный на 802.15.4, предусматривает технологию самоорганизации, обеспечивающую надежную связь в беспроводных сетях.
Доступ к беспроводной связи Класса 1 Раздел 2, применяется в беспроводных сетях и отвечает требованиям IEEE 802.11i и Wi-Fi-защищенный доступ 2 (WPA2).
Технология основана на вычислительных системах
Advanced Encryption Standard (прогрессивный стандарт
кодировки) беспроводной связи.
САМООРГАНИЗУЮЩИЕСЯ СЕТИ
Центром инновационной беспроводной системы
является самоорганизующаяся сетевая связь. Являясь
надежной и беспредельной по конфигурациям, само-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№8 • август 2009
организующаяся сеть обеспечивает
адаптивный, гибкий подход, который
предотвращает прокладку бесконечных футов проводов, что типично для
большинства традиционных НПЗ.
В отличие от традиционных проводных систем, для которых требуется линия визуализации между
приборами и коммуникационными
системами, беспроводная технология обеспечивает самую широкую
интегрированную сеть с взаимосвязью между объектами. Это означает, что нет ни единой точки отказа;
каждый объект является элементом
сети. В случае временной блокировки связи, сеть автоматически переадресует сигнал на соседний объект, обеспечивая надежность и целостность данных.
Самоорганизующиеся сети (рис. 2) демонстрируют
высокую надежность в условиях эксплуатации. Они
используют IEEE 802.15.4 синхронизированный во
времени сетевой протокол (time-synchronized mesh
protocol – TSMP) с дополнительным переключением
каналов. TSMP может также усиливаться до 900 МГц –
2,4 ГГц. Другие пять компонентов TSMP обеспечивают
надежность связи между конечными пунктами сети.
К этим компонентам относится:
• синхронизированная во времени связь;
• изменение частоты;
• образование автоматического соединительного
узла сети;
• явно избыточное направление прохождения сообщений;
• надежная передача сообщений.
TSMP прочны и устойчивы почти ко всем помехам и совместимы с другими беспроводными сетями.
Надежность является отличительной особенностью
конструкции и превышает 99 %.
Самоорганизующиеся беспроводные сети легко размещаются и обеспечивают добавленную стоимость без
необходимости дополнительного инвестирования в
беспроводную общезаводскую инфраструктуру.
БЕЗОПАСНОСТЬ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
На уровне полевых беспроводных сетей высокая
надежность обеспечивается благодаря инновационной,
основанной на стандартах методики кодирования, а
Рис. 3. Беспроводные устройства
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: современные средства связи
также удостоверения подлинности, проверке, управлению и подавлению помех.
В инновационных беспроводных решениях применяется конечная кодировка с использованием прогрессивного стандарта кодирования (NIST-стандарт
TIPS-197). В целях подтверждения подлинности каждый
канал обслуживает определенный перечень объектов,
подключенных к связи.
Для автоматического регулирования могут быть
использованы команды «join» и «network». Внедрение
WirelessHART-стандарта определяет параметры коммуникации между сетевыми устройствами, поскольку
все устройства работают независимо.
Когда для проверки сообщений как начальных, так
и конечных, используется целостность сообщений
(message integrity codes – MIC), например, подавление помех (вредных или безвредных), помощь в
подавлении оказывает непосредственный последовательный спектр распространения (direct sequence
spread spectrum – DSSS) с переключением каналов.
Надежность передачи данных обеспечивает успешное внедрение таких известных стандартов как SSL,
а также идентификацию пароля.
Безопасность заводской беспроводной сети имеет
фундаментальное значение для унифицированной
беспроводной системы. Самозащищающаяся сеть
обеспечивает уверенность в том, что заводские и
промышленные данные будут надежно сохранены.
Способность контролировать угрозы и контроль допуска к сети помогает осуществлять организационную политику для допуска в сеть только доверенных
конечных пользователей.
Беспроводная связь, применяемая на заводском уровне,
отвечает требованиям IEEE 802.11 и Wi-Fi-защищенного
доступа (2WPA2).
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ БЕСПРОВОДНЫЕ СЕТИ
Разработан ряд беспроводных устройств, включая
системы мониторинга давления, расхода, уровня, температуры вибрации, коррозии, мониторинга положения клапанов, многоканального свода температуры,
дискретного переключателя, HART-модуля облагораживания и направляющего устройства. Некоторые из
этих устройств показаны на рис. 3.
ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
ВР находит все больше областей применения для
беспроводных сетевых устройств на своем НПЗ в Черри
Поинт, шт. Вашингтон, и в научно-исследовательском
центре в г. Нейпервиль, шт. Иллинойс, а также на других
НПЗ в разных регионах мира. На НПЗ в Черри Поинт
производительной мощностью 225 тыс. брл/сут установлена беспроводная система с пятнадцатью датчиками, размещенными на установке для мониторинга
температуры подшипников и кокса для предотвращения отказов вентиляторов и конвейеров. Вентиляторы
(воздуходувки) могут стоить до 100 тыс. долл.; в случае
выхода их из строя простой может продлиться вплоть
до 10 сут, что связано с большими потерями в выпуске продуктов. Эта беспроводная сеть, считающаяся
первой в мире промышленной самоорганизующейся технологией, установленная в 2006 г., продолжает
102
надежно работать, исключая необходимость вмешательства операторов.
С тех пор система расширилась до 35 датчиков,
включая установки, оборудование и энергохозяйство,
и датчика на установке по производству дизельных
топлив.
«Основное преимущество беспроводной связи
заключается в накапливании и анализе большего количества данных по сравнению с другими экономически оправданными способами», – заявил Майкл
Ингрэхем, технический менеджер НПЗ Черри Поинт.
«Беспроводные системы позволяют нам получать
больше данных, эффективнее и экономичнее, чем в
прошлом. Мы искренне надеемся, что беспроводная
технология станет главным средством поддержания
эксплуатационной готовности, расширяя наши возможности в удовлетворении требованиям спецификаций в условиях постоянно изменяющегося качества
сырья».
Беспроводная технология также нашла применение
в научно-исследовательском центре в г. Нейпервилле,
где разрабатывают варианты процессов для НПЗ ВР
в разных регионах мира. После успешного применения беспроводной системы на Черри Поинт, ВР
установила беспроводную сеть с сорока пятью датчиками для мониторинга оборудования и установок
НПЗ в Нейпервилле. После работы в течение года,
специалисты этой установки накопили большой эксплуатационный опыт и создали платформу для испытания технологии, что проложило путь к внедрению
беспроводных средств на других НПЗ ВР в разных
регионах мира.
«Беспроводные устройства позволяют нашим операторам работать более эффективно, считывая показания приборов с одного устройства в отличие от
регистрации и записи данных, обходя все установки
НПЗ», – комментирует представитель ВР. «Другое
преимущество беспроводных устройств заключается в том, что они непрерывно выдают и направляют
данные в наш архив, что позволяет видеть, что происходит с оборудованием и установками НПЗ в любое
время суток».
Беспроводная сеть в Нейпервилле использует датчики для мониторинга давления на всасывании и нагнетании насосов, уровней, расхода и температуры.
Новые беспроводные системы внедряются на НПЗ по
Мобильный рабочий
Мобильные коммуникации
Отслеживание
оборудования
Видеокамеры
Операторы
безопасности
Рис. 4. Беспроводная заводская сеть
№8 август • 2009
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: современные средства связи
мере их доступности. Реальные условия эксплуатации
пилотных установок позволяют инженерам-технологам
накапливать опыт и обеспечивают получение ценной
информации для руководства завода. Варианты оптимизации нефтеперерабатывающих процессов и распространения беспроводной технологии разрабатываются
специальной группой инженеров-технологов.
«Беспроводная сеть является важным компонентом
технологий будущего», – комментирует Марк Говард,
коммерческий директор ВР. «Она помогает нам размещать современную аппаратуру, датчики и аналитические приборы, для проведения мониторинга состояния,
необходимые нам для поддержания прогностического
технического обслуживания, отслеживания качества
сырья по технологической цепочке снабжения и определения других областей применения. Беспроводная
сеть является очень важным средством размещения
контрольно-измерительных приборов в местах, установка в которых обычных проводных устройств была
бы слишком дорогой или недостаточно практичной.
«Мы поддерживаем корректировку стандарта
WirelessHART, – сказал Говард. – Мы рады разработке инновационных технологий, таких как беспроводные датчики и другие беспроводные системы. Мы
надеемся на появление новых совершенных контрольно-измерительных приборов и готовы к их безотлагательному внедрению».
Беспроводные приборы могут широко применяться
и распределяться в пределах завода, а также при таких
условиях, где применение традиционных проводных
способов сбора данных нецелесообразно (большие
расстояния, водное пространство, плавучие системы
добычи, железнодорожный, автомобильный, грузовой
транспорт, баржи). Самоорганизующаяся сеть непрерывно контролирует сигналы на предмет неполадок
и автоматически устраняют неисправность, находя
оптимальный путь коммуникационную сеть.
Если временные помехи блокируют связь, сигналы
направляются на смежные беспроводные устройства,
выполняющие роль приемно-передаточного устройства. Таким образом, обеспечивается бесперебойная
связь с высокой надежностью передачи данных.
ЗАВОДСКАЯ БЕСПРОВОДНАЯ СЕТЬ
На НПЗ есть множество объектов, оборудование,
установки, продукты, транспортируемые по производственным линиям и перерабатываемые на технологических установках и другие. Такую же важную роль
как продукты, поставляемые потребителям, играют
специалисты, производящие эти продукты, и информация, которую они используют для выполнения своих
должностных обязанностей; причем не только в офисах
и операторных, но и производственных условиях.
Источниками этой информации являются средства видеонаблюдения, голосовая связь, мобильность
и отслеживание. Пример заводской беспроводной
сети представлен на рис. 4.
Беспроводная технология облегчает получение
операторами необходимой информации, где бы они
ни находились.
• Рабочие имеют доступ к данным, не выходя из операторной и выполняют свои обязанности, где бы они
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№8 • август 2009
ни находились, включая видеонаблюдение, тревожные
сигналы, поступающие с полевых условий и другое.
• Местоположение персонала и аппаратуры на заводе
постоянно отслеживается – что особенно полезно для
повышения эффективности безопасности.
• Сообщения могут передаваться специальным группам рабочих, независимо от того, где они находятся в
данный момент.
• Системы безопасности отслеживают и обеспечивают доступ только лицам, имеющим на это право.
• Системы видеонаблюдения не только контролируют
территорию вокруг НПЗ, но и внимательно следят за
ходом технологических процессов.
На уровне НПЗ значительные преимущества достигаются благодаря применению беспроводной связи в
двух основных областях: производительность труда и
безопасность персонала, и управление предприятием.
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ТРУДА
Внедрение беспроводной технологии стимулирует рабочих НПЗ к повышению производительности
труда благодаря возможности мгновенного доступа к
информации независимо от их местоположения.
Операторы осуществляют контроль из удобных
и безопасных центров управления, расположенных
в отдельных помещениях, но иногда им приходится
выходить на объекты для снятия показаний, проверки оборудования или визуализационного осмотра исправности установки и оборудования. С внедрением
современной беспроводной сети операторы получают
возможность дистанционного доступа к системе управления установками и оборудованием НПЗ и немедленно получать информацию с контролируемого
объекта. Это позволяет операторам быстро реагировать
на различную информацию или нештатные ситуации. Сюда включается принятие аварийных сигналов
и реакция на них, независимо от местонахождения
оператора.
С внедрением беспроводной сети качество связи
в значительной степени повышается. Многие НПЗ
уже оснащены и используют первую беспроводную технологию «walkie-talkies» для связи на коротких расстояниях в производственных условиях.
Соединение общезаводской широкополосной сети с
голосовой технологией Интернет (Voice over Internet
Protocol – VoIP) обеспечит многостороннюю связь
на больших расстояниях. Например, можно передавать сообщения, адресованные конкретным рабочим
группам непосредственно на радиоприемник каждого
рабочего.
От внедрения этой системы выигрывают и ремонтники. Беспроводные средства, например ручные коммуникаторы, позволяют передавать конкретные указания
и другую информацию в любой точке на территории
завода, для немедленного отслеживания ситуации или
сообщения о результатах проверок, испытаний или
проведения ремонтных работ.
УПРАВЛЕНИЕ БИЗНЕСОМ И ПРЕДПРИЯТИЕМ
Беспроводные средства связи, например, для отслеживания работы персонала и оборудования, а также
беспроводные системы видеонаблюдения коренным
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING: современные средства связи
Температура
Уровень жидкости
в резервуаре
Диагностика
Коррозия
Вибрация Переключатели
Рис. 5. Расширение беспроводной сети по мере необходимости
образом изменили условия работы офисов, госпиталей,
универсамов и розничной торговли.
Беспроводные средства позволяют глубже вникнуть
в работу предприятия, особенно надежности и безопасности. Например, если установка в определенном
месте традиционных средств связи сложна и требует
больших затрат, то размещение в том же месте беспроводных видеокамер будет значительно проще и дешевле.
Беспроводные телевизионные камеры с замкнутым
контуром и оснащенные RFID-символами допуска также
обеспечивают компьютерный мониторинг безопасности
и контроль – от ограничения доступа к специальным
зонам (по соображениям безопасности), до отслеживания попыток нарушения протокола безопасности или
оказания помощи службе безопасности в выявлении
потенциально уязвимых мест и совершенствовании
систем безопасности.
Беспроводные системы позволяют осуществлять
дистанционный мониторинг нарушений норм безопасности или возможных опасных ситуаций. Беспроводной
мониторинг этих ситуаций дает возможность персона-
лу соответствующих подразделений подготовиться и
направить специалистов для устранения сложившейся
ситуации.
А беспроводные локационные технологии обеспечивают быстрый доступ к любому оборудованию и установкам; с их помощью можно определить местонахождение рабочих, на предприятии и за его пределами.
РАСШИРЯЙТЕ БЕСПРОВОДНУЮ СИСТЕМУ
В настоящее время беспроводная технология может
быть внедрена на любом предприятии. Владельцы предприятий могут начинать внедрение, как на уровне завода, так и на отдельных объектах. Производственная
система контрольно-измерительных приборов является
первым шагом к беспроводным сетям. В результате
гибкости, способности моделирования и простоты
обращения перерабатывающая промышленность в
течение последних лет внедрила сотни беспроводных
систем. Этот опыт должен стимулировать к широкому
применению и дальнейшему развитию беспроводной
связи.
На рис. 5 показана одна из разновидностей беспроводной технологии. На рисунке представлены
объекты и параметры, контролируемые при помощи
беспроводной системы, Последующее расширение
беспроводной сети может быть произведено по мере
необходимости в последовательности, указанной на
рисунке, причем все эти точки автоматически связаны
между собой через самоорганизующуюся сеть.
Перевел Г. Липкин
Greg Martin (Г. Мартин) – старший консультант по
управлению процессами компании Emerson Process
Management. Д-р Мартин имеет ученые степени бакалавра и магистра от университета штата Оклахома
и доктора от Purdue University и зарегистрирован
как профессиональный инженер в шт. Техас. Автор
шестидесяти публикаций и девяти патентов.
Коллектив издательства «Топливо и энергетика» с глубоким прискорбием
сообщает, что после тяжелой продолжительной болезни на 86 году жизни скончался старейший переводчик издательства Липкин Григорий Иосифович.
Григорий Иосифович сотрудничал с журналом с самого основания. В последние дни своей жизни он успел подготовить материалы в следующий номер.
Он был одним из авторитетных и квалифицированных переводчиков страны,
владел тремя языками: английским, немецким и китайским. До последних
дней Григорий Иосифович работал переводчиком во ВНИИ НП, неоднократно
принимал участие в международных переговорах в качестве переводчикасинхрониста. Его работы по переводу технических статей ценили не только
отечественные, но и международные компании.
Григорий Иосифович принадлежал к тому легендарному поколению, кто со
школьной скамьи пошел на войну. В 1942 году он был мобилизован в армию и
почти сразу попал на фронт. Служил артиллеристом-минометчиком, дважды
был тяжело ранен, но остался в строю. Благодаря своим знаниям стал переводчиком полка.
Григорий Иосифович был награжден орденами «Славы» третьей степени, «Отечественной войны»
первой степени», «За боевые заслуги» и двадцатью медалями.
Григорий Иосифович был не только высококвалифицированным специалистом, но и светлым, добрым и внимательным человеком.
Коллектив издательства выражает искренние соболезнования друзьям и родным покойного.
104
№8 август • 2009
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
1 253 Кб
Теги
820
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа