НПЗ следующего поколения

Иокогава Электрик КорпорейшнCopyright © Yokogawa Electric Corporation2008

НПЗ следующегопоколения

ООО «Иокогава Электрик СНГ»

Иокогава Электрик КорпорейшнCopyright © Yokogawa Electric Corporation2008 Стр. 2

На повестке дня

1. Что можно ожидать от НПЗ следующего поколения?

2. Цепочка поставок на НПЗ: интеграция по вертикали1. Система управления производством

3. Работы на заводских и на внезаводских объектах: интеграция по горизонтали

1. Центр управления производством и центры управления на участках

2. Единая система управления заводскими и внезаводскими объектами• Расширенные функции управления (РФУ) и система оптимизации• Система транспортировки и смешивания нефти

3. Усовершенствованная система поддержки операторов• Навигационная система оператора• Система управления сигнализацией• Система обучения операторов• БД реального времени (система управления производственными

данными)


1. Что можно ожидать от НПЗ следующего поколения?


Главные задачи, стоящие на НПЗ

Как добиться сближения плановых и фактических показателей?

Как увеличить выход продукции?

Как максимально повысить эксплуатационную готовность и показатели по охране труда, промышленной безопасности и охране окружающей среды (HSE)?

Как снизить совокупную стоимость владения (TCO) на протяжении всего срока эксплуатации НПЗ?


Современный НПЗ

Планирование ресурсовпредприятия (ПРП)

Системауправления

производством

Направление хода работ(поддержка операторов)

Система маршрути-зации потоков нефти

База данныхреального времени


РФУ и системаоптимизации

Распределенная система управления (РСУ) /Система противоаварийной защиты (ПАЗ)

Распределенная система управления (РСУ)/Система противоаварийной защиты (ПАЗ)

Система упр.активами

Модель планированияи выпуска продукции

Лабораторнаяинформ. система

Главный офис

НПЗОбласть управления производством

Область деятельностиоператоров

Производств.участки

Цели

Результаты

ЗаводскиеЗаводскиеобъектыобъекты

ВнезаводскиеВнезаводскиеобъектыобъекты

Управление цепочкой поставокреализовано не в полной мере

Неудовлетворительноеобеспечение надежности

активов

-Разрыв-

Ежемесячный/ еженедельныйпроизводственный график

Ежемесячные/ еженедельныефактические показатели

Наряд-заказ Ежедневные/ почасовыефактические показатели

Задачи(целевые установки)

Ежедневное/ почасовоеподведение итогов/оценка факт. показателей

Системаобучения операторов

Отсутствует интеграция междузаводскими и внезаводскими объектами

Работы ведутся независимо нанескольких технологич. блоках


Идеальный НПЗ

ПРП

Системауправления

производством


Система маршрути-зации потоков нефти



РФУ и системаоптимизации

РСУ/ ПАЗ / Управление сигнализацией РСУ/ ПАЗ / Управление сигнализацией

Система упр.активами

Модель планированияи выпуска продукции

Лабораторнаяинформ. система



Область деятельности операторов


Цели


1. Вертикальная интеграцияцепочки поставок НПЗ

2. Горизонтальная интеграцияработ на заводских и на внезаводских объектах

3. Менеджмент надежности активов

-Разрыв-

Ежемесячный/еженедельныйпроизводственный график


Ежедневные/ почасовыефактические показатели


Системаобучения операторов

Наряд-заказ



ВнезаводскиеВнезаводскиеобъектыобъекты


Основные отличия НПЗ следующего поколения

Вертикальная интеграция цепочки поставок– Для лучшего согласования плановых и фактических

производственных показателей– Для большей оперативности и гибкости производства

Горизонтальная интеграция работ на заводских/внезаводских объектах– Для увеличения производительности и сокращения

различных затрат– Для оптимального использования людских ресурсов

Оптимальное управление техническими активами– Для максимальной эксплуатационной готовности и

наилучших показателей по охране труда, промышленной безопасности и охране окружающей среды (HSE)


Ключевые технические решения

LABO-Aid /



Областьдеятельностиоператоров


Цели


-Разрыв-

Ежемесячный/еженедельныйпроизводственный график


Ежедневные/ почасовыефактические показатели


БД реального времени РФУ и оптимизация Маршрутизация нефти БД реального времени


Управлениепроизводством

РСУ / ПАЗ / Управление сигнализацией

Управлениеактивами

Модельпланированияи выпуска

Лабораторнаяинф. система

ПРП

Обучениеоператоров

РСУ / ПАЗ / Управление сигнализацией

CAMSConsolidated AlarmManagement System

CAMSConsolidated AlarmManagement System

Наряд-заказ


Exaoms3000


ВнезаводскиеВнезаводскиеобъекты (ОЗХ)объекты (ОЗХ)


2. Цепочка поставок на НПЗ:интеграция по вертикали


2.1. Система управления производством

Производственный контроллер реального времени – для оперативного согласования показателей

– Визуальное отображение данных баланса и ключевых показателей эффективности (KPI) в реальном времени

– Определение новых наряд-заказов с помощью планировщика

Учет режима при составлении наряд-заказов/подведении итогов – для повышения точности операций управления производством

– На заводских объектах: режимы максимального выпуска продукции, нормальный/совместный, и т.д.

– На внезаводских объектах: подача сырья, перегонка, разгрузка, смена резервуаров, смешивание, отгрузка

Лучшая согласованность операций – для обеспечения оперативности и гибкости производства

– Связь с ПРП: учет объема и баланса компонент продукции, налоговый контроль и т.д.

– Связь с планированием: планирование заданий, корректировка модели линейного программирования / планирования

Интерфейс «человек-машина» (HMI) и отчетность, основанные на распределении ролей


3. Работы на заводских/внезаводских объектах:интеграция по горизонтали


Ключевые технические решения

“Центр управления производством” и “Центры управления на участках” для обеспечения оперативности и гибкости производства– Объединение операторных и иных служебных помещений

(лабораторий, мастерских и т.п.)– Применение информационных технологий

“Совместное управление работами на заводских и на внезаводских объектах” для повышения выхода продукции– Расширенные функции управления и оптимизация– Система маршрутизации потоков технологических сред

“Усовершенствованная система поддержки операторов” для сокращения числа проблем, связанных с охраной труда, промышленной безопасностью и охраной окружающей среды (HSE)– Технические решения AOA и OTS– Управление системой сигнализации


3.1 Центр управления производствоми центры управления на участках


План Центра управления производством ( PMC)

Комната персонала,работающего на участках

Детектор утечки газа

Проходная комната

Вход

Пульт управления ОЗХ

Учебныетренажеры

КурительнаяКомната отдыха

Узел современныхсредств связи

Кабинет службытекущего ТО

Отдел пр-ва на заводскихобъектахОтдел пр-ва на внезаводскихобъектах

Отдел координации пр-ваАдминистративный отдел

Отдел КИПиА

Кладовая снабжения


Отдел комплексногопланирования


Кабинет начальникасмены

Кабинет начальникасмены

Легкие нефтепродукты иверхние фракции

Тяжелые нефтепродукты

Вне завода

Нач. смены

Внезаводские объекты

Тяжелые нефтепродуктыЛегкие нефтепродукты

ПланированиеКоординацияпроизводства

Техобслуживание


- - - - - -

(Сеть)

Мобильные устройства РСУ

[Центр управления пр-вом]в административном здании

[АЦ на участке 1]

Объединенная операторная

Комната персонал

а

Беспроводная локальная

сеть

ПК (Web)(РСУ, БДРВ и

т.д.)

[АЦ на участке 5]

Отдел комплексного планирования

Связь между ЦУП и Автономными Центрами на участках

Переносные системы

промышленного TV

Система для проведениявидеоконференций

ПК (Web)(РСУ, БДРВ и

т.д.)


3.2 Единая система управления работами на заводских и на внезаводских объектах


Наши услуги и предложения в сфере РФУ

– Исследования с использованием РФУ (разведка, анализ осуществимости, проектирование и т.д.) – Разработка, проектирование и реализация проектов– Консультирование– Обучение– Поддержка выпуска продукции и ускорение развития производства


П/п Усовершенствования Результаты

Совместное управление заводскими и внезаводскими объектами

Дизтопливо

Обратная связь: количество/ качество в резервуарах -> задание границы отделения фракций в дистилляционных установках (ДУ)

- Увеличение выхода продукции

Дизтопливо

Обратная связь: количество/ качество в резервуарах -> коррекция содержания серы в гидродесульфурационных установках (ГДУ)

- Экономия энергии- Увеличение срока эксплуатации катализатора

Бензин Обратная связь: количество/ качество в резервуарах -> коррекция дорожного октанового числа в установках риформинга

- Увеличение выхода продукции- Экономия энергии- Сокращение расходов на катализатор

Керосин Обратная связь: количество/ качество в резервуарах -> задание границы отделения фракций в ДУ и коррекция содержания серы в керосине в ГДУ

- Увеличение выхода продукции- Экономия энергии

Подача смазочного масла

Обратная связь: качество масла в резервуарах -> коррекция состава на выходе установок для производства смазочного масла (LUB)

- Сокращение потерь при изменении режима

Примеры комплексного управления


П/п Усовершенствования РезультатыОптимизация для групп установок

Вакуумная дистилляционная установка (ВДУ) – ГДУ – установка жидко-каталитического крекинга (ЖКК)

Увеличение выхода продукции

Установка очистки смазочного масла – ЖКК Увеличение выхода продукции

ДУ – ВДУ Экономия энергии

ДУ (керосин/авиационное топливо) – коррекция подачи в установки риформинга

Увеличение выхода продукции

Баланс выхода газового топлива

Прогностическая коррекция и регулировка с целью стабилизации баланса для коллектора - изменения режима работы - пуск / останов - ДУ / установка коксования

Утилизация отходов - Топливо - Водород

5 котлов – выбор и оптимизация баланса топлива для котлов ГДУ

Экономия энергии

Баланс пара/электричества

Система выбора оптимального баланса и управления балансом

Экономия энергии

Примеры комплексного управления


Техпроцесс на НПЗТехпроцесс на НПЗ ОбычнаяОбычная ДиапазонДиапазон Прибыли в Прибыли в пересчетепересчете

прибыльприбыль прибылейприбылей на сырую нефтьна сырую нефть цент.цент.//барр.барр. цент.цент.//барр.барр. цент.цент.//барр.барр.

Перегонка нефтиПерегонка нефти 4 4 2- 8 2- 8 55

Крекинг над плат. катал.Крекинг над плат. катал. 6 6 4-11 4-11 22

FCC/FCC/ректификацияректификация 21 21 5-35 5-35 44

Термический крекингТермический крекинг 6 6 5-25 5-25 11

Смазочные маслаСмазочные масла 15 15 10-4510-45 22

ГидрокрекингГидрокрекинг//ректиф.ректиф. 1010 5-15 5-15 11

ИзомеризацияИзомеризация 7 7 5-25 5-25 00,,55

АлкилированиеАлкилирование 45 45 10-20010-200 0,50,5

Вакуумная перегонкаВакуумная перегонка 3 3 2-152-15 11

HDS/HDS/гидроочисткагидроочистка 2 2 1-7 1-7 11

Аром. углеводородыАром. углеводороды 11 11 5 - 30 5 - 30 0.30.3Типовые итоговые значения прибылейТиповые итоговые значения прибылей – –

10-25 10-25 центов на баррельцентов на баррель сырьясырья

Прибыли благодаря РФУ, проверенные на практике


Компьютерные системы НПЗ

Процесс маршрутизации потоков нефти

Инструментарий РСУ

Система измерения уровнейв резервуарах

BLEND3000BLEND3000Пакетное управление Пакетное управление

смешиванием на линиисмешиванием на линии

OMC3000OMC3000УправлениеУправление

передачей нефтипередачей нефти

BPC3000BPC3000Управление Управление

свойствамисвойствами смесисмеси

PATH3000PATH3000Создание Создание

списка списка маршрутовмаршрутов

TIM3000TIM3000Контроль запасов в Контроль запасов в

резервуарахрезервуарах

OMC3000OMC3000

Диспетчерское управлениеДиспетчерское управление маршрутизациеймаршрутизацией потоков нефтипотоков нефти

(2) Система маршрутизации потоков нефти

Exaoms3000


OMC3000 Определение задания Выбор маршрута Управление выполнением последовательности операций Диспетчеризация заданий Контроль очередности Команды на изменение операций в ходе выполнения Сбор данных о выполнении Отчеты о маршрутизации

PATH3000 Ввод схем трубопроводов/КИП Оптимизация маршрута Создание списка маршрутов Эмуляция маршрутизации Загрузка списка маршрутов в систему маршрутизации.

BPC3000 Оценка окончательных свойств Регулировка окончательных свойств Минимизация расходов и оптимизация длины маршрутов Поддержка анализа осуществимости

PATH3000


TIM3000 Сбор данных о резервуарах Расчеты параметров резервуаров Управление режимом работы резервуаров Контроль условий выполнения заданий Контроль работы резервуаров

BLEND3000 Управление выполнением заданий

– Конфигурирование системы смешивания

– Управление последовательностью операций оборудования

– Управление инжекцией добавок– Контроль событий, связанных с работой

оборудования Изменения рабочих условий при выполнении задания Сбор данных о выполнении задания


3.3 Усовершенствованная система поддержки операторов и база данных реального времени (RTDB)


(1)Навигационная система оператора

Система Exapilot будет Вашим помощником в начинаниях, связанных с повышением производительности, обеспечивая более безопасную и экономически эффективную эксплуатацию в цехах Вашего завода.– Знания Ваших специалистов могут быть представлены в виде

наборов интуитивно понятных блок-схем, составленных из множества значков.

– Программы Exapilot можно синхронизировать с существующей РСУ, и работать с ними интерактивно – в режиме онлайн. Можно автоматизировать сложные нестандартные операции. Кроме того, предусмотрены средства для обучения начинающих операторов.


Построитель Exapilot

Символы передачиуправления в процедурах

Входы / выходы/ сообщения Таймеры / часы Служебные символы

Опции

Усовершенствованнаясигнализация

Входы / выходы/ сообщения Служебные символы

Опции

Блок-схема (с последовательным выполнением)

Логическая схема (с периодическимвыполнением)


Среда выполнения Exapilot

1. Цвет значка обозначает состояние. Зеленый: выполняется в данный момент Серый: выполнение завершено Белый: выполнения не было Желтый: выполнение приостановлено

2. Четыре типа окон сообщений. 1) Запрос на подтверждение 2) Инструкция оператору 3) Сигнализация 4) Системное сообщение

3. Кнопки для операций, осуществляемых вручную 1) Запустить все 2) Запустить 3) Остановить 4) Приостановить 5) Инициализировать 6) Прервать 7) Пропустить 8) Остановить все

1 2 3 4

1 2 3 4 5 6 7 8


(2) CAMS – единая системауправления сигнализацией


CAMSЕдиная система управления сигнализацией(Consolidated Alarm Management System)

– Различные источники сигналов/событий (A&E), например, РСУ, ПАЗ, сетевая система управления (STARDOM), система управления активами (PRM), шина Foundation Fieldbus (FF), система оперативного управления производством (MES)

– Распределенный сервер A&E, например, в РСУ, в системе управления производственными данными (СУПД) или системе регистрации последовательностей событий (SER)

– Различные клиенты A&E, например, программы просмотра в реальном времени, программы для анализа и составления отчетов и т.д.

Передача нужных сигнализаций– Оптимизация благодаря функциям Suppression/Подавление,

Grouping/Группировка, Filtering/Фильтрация, Sorting/Сортировка, Shelving/Сохранение

нужным сотрудникам– Например, операторам, сотрудникам службы ТО, инженерам,

ответственным лицам

в нужное время– В режиме реального времени, периодически, по запросу

и в соответствии с требованиями для систем сигнализации реального времени

– По проектированию, тестированию, обработке, анализу и модернизации


Зап

ись

изм

ен

ен

ий

Уп

равл

ен

ие

кви

тир

ован

ием

сигн

ал

ов O

PC

Ист

ор

ия р

еви

зий

Функциональная схема CAMS

STARDOM ПАЗ SCADA/ПЛК УстройствоFieldbus

Управлениеактивами

Мониторингвибраций

MES/СУПД ПРП

Группировка A&E

Доб. атрибута A&E

Подавление A&E

Упорядочение A&E

Сбор данных A&E

Изм. класса A&E

Оператор A Оператор BСпециалист

по ТОИнженерпо КИПиА

Сотрудниклаборатории

Директорзавода

Обслуживающаяорганизация

Сервер

Главная БД сигнализации

Фильтрация

Сортировка

Ан

ал

из

оп

ерац

ий

Ан

ал

из

ост

ан

овов

Мон

ито

р K

PI

Анализ/Отчеты Организация изменений

ОбработаноАрхив A&E

Пост

рои

тел

ьл

ог.

сх.п

од

авл

ен

ия

Пост

рои

тел

ькон

фи

гур

ац

ии

си

гн.

Пост

рои

тел

ьп

рави

л г

руп

пи

р.

Пост

рои

тел

ьп

рави

л р

екл

асс

иф

.

Проектированиесистемы сигнализации

КвитированиеИзменениеФильтрация/Сортировка/Сброс

Инженерные разработки

Сигнал A&EA&E

Изменение БД

. . .

Управлениекомпрессором

Построитель

Построитель

Клиент

Монитор A&E реальн.времениПросмотр хронологии A&E

Vnet/Vnet-IP, OPC A&E, текстовый файл и т.д.

Фильтрация A&E

Маскирование сигн.

Сортировка A&E

Сброс нагрузки

Сохранение сигн.

РСУ


Плюсы для Заказчика

Повышение уровня безопасности– Информация о нужных сигнализациях передается

нужным сотрудникам в нужное время

Оптимизация деятельности операторов– В системе CAMS возможно распределение сфер

ответственности между разными операторами

Сокращение трудозатрат инженеров– Система CAMS даст заказчику возможность

эффективной разработки схемы сигнализаций


Пакет анализа сигнализаций и событий(A&E)

Прием данных A&E и их длительное хранениеМногоплановое визуальное представление данных A&E для анализа операцийСоздание различных отчетов для статистического анализа характеристик сигнализаций


PLView (визуальное представление и анализ данных A&E)

Message summary

Event balance trend

Pie chartCategory sort

Point ID sort

Секторная диагр.Тип событияПодтипПодробные данныеПриоритетAON/AOFID партииСтанция РСУ

Operation request

Operator’s intervention

Сортировка впорядке возрастания

ID точки (тэг)Подробные сведения

Общий список сообщений (A&E)


Тренды баланса событий (EBT)

Запросы на операцию

Ответные действия оператора

Ось X: время (24 часа)Ось Y: число событий

Представление баланса между– Запросами на операцию (+)

• Системные сигнализации• Сигнализации техпроцесса• Оповещения• Рабочие инструкции и т.д.

– Ответными действиями оператора (-)• Данные тэгов• Изменения режима для тэга и т.д.

•№ •Тип формы •Форма EBT •Вероятная проблема •Ответные меры

•Долгосрочный анализ сезонных изменений

•Долгосрочный анализ эрозии/коррозии

•Ненужные сигнализации/сообщения •Коррекция установок сигнализации•Объединение дублир. сигнализ./сообщений•Маскирование сиг./сообщ. низкого приоритета

•Низкий уровень автоматизации •Автоматизация с помощью РСУ•Операции вручную на базе ноу-хау •Автоматизация с помощью Exapilot•Сложная последовательность операций •Упрощение последовательности операций

•Слабая функция поддержки •Использование функции поддержки Exapilot

•Недостаточный опыт оператора •Обучение оператора

•Ошибка персонала •Обнаружение ошибки с помощью Exapilot

•Нестабильный техпроцесс •Внедрение расширенных функций управления

•Избыточное число операций

•Слишком высокая активность оператора

•Неадекватные операции

•I

•II

•III

•IV

•V

•Серьезная проблема отсутствует

•Дублируемые сигнализации/сообщения

•Сбалансированная

•Избыточное число оповещений


Базу данных можно экспортировать в электронную таблицу.

Электронная таблица Excel

Окно Exaplog PLSummary

PLSummary (Сводные данные A&E)


(3) Система обучения операторов (OTS)


OmegaLand: пакет средств OTS

«OmegaLand» – общее название интегрированной среды для динамической эмуляции– Visual Modeler: среда динамического моделирования

математические модели позволяют создать модель объекта, работающего с регулируемым масштабом времени;присутствует база данных на 2000 компонентов, при этом на их основе допускается создание пользовательских сред путем фиксированного набора моделей расчета

– VMviewer: автономный эмулятор РСУэмулятор, имитирующий работу РСУ с возможностью документирования параметров ее работы

– VMmaster: система обучения, функционально связанная с системой РСУпозволяет подключить действующую РСУ к данному эмулятору и произвести имитацию ее работы


(4) БД реального времени и системауправления производственными данными


Exaquantum

Система управления

Оборудование КИПиА

Интерфейс OPC

Данные техпроцесса / событий

Процесс вычислений

БД реальн.вр.

PVДанные реальн.вр.

Накопление За м-ц

За день

За час

Хронологич. БД•Данные реальн. вр.•Накопленные данные•Сигнализ. и события

Архив

Пользовательский интерфейс

Клиентскаяточка доступа

< Exaquantum/Проводник > < Доп. модуль MS-Excel >< Интерфейс OLE для БД >

(1) Сбор данных

(2) Преобразование данных

(3) Хранение данных

(3) Хранение данных

(4) Визуальное предст. данных



(2) Преобразование данных

< Exaquantum/СУПД >


СПАСИБО

Documents

НПЗ следующего поколения