Cuando se trata de la automatización de procesos en la industria petroquímica, a menudo entra en juego el estereotipo de que la producción es compleja, lo que significa que allí todo lo que se puede alcanzar está automatizado gracias a sistemas de control de procesos automatizados. En realidad no es así.
De hecho, la industria petroquímica está bastante bien automatizada, pero esto afecta al proceso tecnológico central, donde la automatización y la minimización del factor humano son fundamentales. Todos los procesos relacionados no están automatizados debido al alto costo de las soluciones de control de procesos automatizados y se llevan a cabo manualmente. Por lo tanto, una situación en la que cada dos horas un empleado verifica manualmente si esta o aquella tubería está correctamente calentada, si el interruptor requerido está encendido y si la válvula está retraída, si el nivel de vibración del cojinete es normal, esto es normal. .
La mayoría de los procesos no críticos no están automatizados, pero esto se puede hacer utilizando tecnologías de Internet de las cosas en lugar de sistemas de control de procesos automatizados.
Desafortunadamente, aquí surge un problema: una brecha en la comunicación entre los clientes de la industria petroquímica y los propios desarrolladores de hierro, que no tienen clientes en la industria del petróleo y el gas y, en consecuencia, no reciben información sobre los requisitos de los equipos para su uso. en zonas agresivas, explosivas, en condiciones climáticas duras, etc.
En este post hablaremos de este problema y cómo solucionarlo.
IoT en petroquímica
Para comprobar algunos parámetros, utilizamos recorridos con el fin de realizar inspecciones visuales y táctiles de componentes de instalación no críticos. Uno de los problemas habituales está relacionado con el suministro de vapor. El vapor es el refrigerante de muchos procesos petroquímicos y se suministra desde la planta de calefacción hasta el nodo final a través de largas tuberías. Hay que tener en cuenta que nuestras fábricas e instalaciones están ubicadas en condiciones climáticas bastante difíciles, los inviernos en Rusia son duros y, en ocasiones, algunas tuberías empiezan a congelarse.
Por ello, según la normativa, determinado personal debe realizar rondas una vez cada hora y medir la temperatura de las tuberías. A escala de una planta entera, se trata de un gran número de personas que casi no hacen más que caminar y tocar tuberías.
En primer lugar, es un inconveniente: las temperaturas pueden ser bajas y hay que caminar mucho. En segundo lugar, de esta forma es imposible recopilar y, sobre todo, utilizar datos sobre el proceso. En tercer lugar, es costoso: todas estas personas tienen que realizar un trabajo más útil. Finalmente, el factor humano: ¿con qué precisión se mide la temperatura? ¿Con qué regularidad sucede esto?
Y esta es sólo una de las razones por las que los responsables de plantas e instalaciones se preocupan seriamente por minimizar el impacto del factor humano en los procesos técnicos.
Este es el primer estudio de caso útil sobre el posible uso de IoT en producción.
El segundo es el control de vibraciones. El equipo cuenta con motores eléctricos y se debe realizar control de vibraciones. Por ahora, se realiza de la misma manera, manualmente: una vez al día, la gente camina y usa instrumentos especiales para medir el nivel de vibración y asegurarse de que todo esté en orden. Esto es nuevamente una pérdida de tiempo y recursos humanos, nuevamente la influencia del factor humano en la exactitud y frecuencia de tales rondas, pero la desventaja más importante es que no se puede trabajar con esos datos, porque prácticamente no hay datos para procesar y es imposible pasar al servicio de equipos dinámicos según su estado.
Y esta es ahora una de las principales tendencias de la industria: la transición del mantenimiento de rutina al mantenimiento basado en la condición, con una organización adecuada, del cual se mantienen registros activos y detallados de las horas de funcionamiento del equipo y un control total de su condición actual. Por ejemplo, cuando llega el momento de revisar las bombas, verifica sus parámetros y ve que durante este tiempo la bomba A ha logrado acumular el número requerido de horas de motor para el servicio, pero la bomba B aún no lo ha hecho, lo que significa que no puede. Aún no se le ha hecho mantenimiento, es demasiado pronto.
En general, es como cambiar el aceite de un coche cada 15 kilómetros. Alguien puede hacerlo en seis meses, a otros les llevará un año y a otros les llevará incluso más tiempo, dependiendo de cuán activamente se utilice un automóvil en particular.
Lo mismo ocurre con las bombas. Además, hay una segunda variable que afecta la necesidad de mantenimiento: el historial de indicadores de vibración. Digamos que el historial de vibraciones estaba en orden, la bomba tampoco ha funcionado todavía según el reloj, lo que significa que no necesitamos repararla todavía. Y si el historial de vibraciones no es normal, entonces dicha bomba debe recibir mantenimiento incluso sin horas de funcionamiento. Y viceversa: con un excelente historial de vibraciones, lo reparamos si se han trabajado las horas.
Si tiene todo esto en cuenta y realiza el mantenimiento de esta manera, puede reducir el costo de mantenimiento de equipos dinámicos en un 20 o incluso un 30 por ciento. Considerando la escala de producción, se trata de cifras muy significativas, sin pérdida de calidad y sin comprometer el nivel de seguridad. Y este es un caso ya preparado para el uso de IIoT en una empresa.
También hay muchos contadores de los que ahora se recoge información manualmente (“Fui, miré y anoté”). También es más eficiente servir todo esto en línea, para ver en tiempo real qué se está utilizando y cómo. Este enfoque será de gran ayuda a la hora de resolver el problema del uso de recursos energéticos: conociendo las cifras exactas de consumo, se puede suministrar más vapor al tubo A por la mañana y más vapor al tubo B por la noche, por ejemplo. Después de todo, ahora las estaciones de calefacción se construyen con un gran margen para proporcionar calor con precisión a todos los componentes. Pero no se puede construir con reservas, sino sabiamente, distribuyendo los recursos de manera óptima.
Esta es la decisión basada en datos de moda, cuando las decisiones se toman basándose en un trabajo completo con los datos que se han recopilado. Las nubes y el análisis son especialmente populares hoy en día; en Open Innovations este año se habló mucho sobre big data y nubes. Todo el mundo está preparado para trabajar con big data, procesarlo, almacenarlo, pero primero hay que recopilar los datos. Se habla menos de esto. Hoy en día hay muy pocas empresas emergentes de hardware.
El tercer caso de IoT es el seguimiento de personal, navegación perimetral, etc. Usamos esto para rastrear los movimientos de los empleados y monitorear áreas restringidas. Por ejemplo, en la zona se están realizando algunos trabajos durante los cuales no debe haber extraños en ella, y es posible controlarlos visualmente en tiempo real. O el liniero fue a revisar la bomba y ha estado con ella durante mucho tiempo y no se mueve; tal vez la persona se haya sentido mal y necesite ayuda.
Acerca de los estándares
Otro problema es que no hay integradores preparados para crear soluciones para el IoT industrial. Porque todavía no existen estándares establecidos en este ámbito.
Por ejemplo, cómo están las cosas en casa: tenemos un enrutador wifi, puedes comprar algo más para una casa inteligente (un hervidor, un enchufe, una cámara IP o bombillas), conéctalo todo al wifi existente y todo funcionará. . Definitivamente funcionará, porque wifi es el estándar al que se adapta todo.
Pero en el ámbito de las soluciones para empresas no existen estándares de este nivel de prevalencia. El hecho es que la base de componentes en sí se volvió asequible hace relativamente poco tiempo, lo que permitió que el hardware sobre dicha base compitiera con los recursos humanos.
Si comparamos visualmente, los números serán aproximadamente de la misma escala.
Un sensor de sistema de control automatizado para uso industrial cuesta alrededor de $2000.
Un sensor LoRaWAN cuesta entre 3 y 4 mil rublos.
Hace 10 años solo existían sistemas automatizados de control de procesos, sin alternativas, hace 5 años apareció LoRaWAN.
Pero no podemos simplemente adoptar y utilizar sensores LoRaWAN en todas nuestras empresas.
Selección de tecnología
Con wifi doméstico todo está claro, con equipos de oficina todo es más o menos igual.
No existen estándares populares y de uso común en términos de IoT en la industria. Por supuesto, existen muchos estándares industriales diferentes que las empresas desarrollan por sí mismas.
Tomemos, por ejemplo, el HART inalámbrico, fabricado por los chicos de Emerson, también de 2,4 GHz, casi el mismo wifi. El área de dicha cobertura de un punto a otro es de 50 a 70 metros. Cuando se tiene en cuenta que la superficie de nuestras instalaciones supera el tamaño de varios campos de fútbol, resulta triste. Y una estación base en este caso puede dar servicio con seguridad hasta 100 dispositivos. Y ahora estamos montando una nueva instalación, en las fases iniciales ya hay más de 400 sensores.
Y luego está NB-IoT (Internet de las cosas de banda estrecha), proporcionado por operadores de telefonía móvil. Y nuevamente, no para uso en producción: en primer lugar, es simplemente costoso (el operador cobra por el tráfico) y, en segundo lugar, genera una dependencia demasiado fuerte de los operadores de telecomunicaciones. Si necesita instalar dichos sensores en locales como un búnker, donde no hay comunicación, y necesita instalar equipos adicionales allí, tendrá que ponerse en contacto con el operador, pagando una tarifa y con plazos impredecibles para ejecutar una orden de cobertura. el objeto con una red.
Es imposible utilizar wifi puro en los sitios. Incluso los canales domésticos están saturados tanto en 2,4 GHz como en 5 GHz, y tenemos un sitio de producción con una gran cantidad de sensores y equipos, y no sólo un par de ordenadores y teléfonos móviles por apartamento.
Por supuesto, existen estándares patentados de sana calidad. Pero esto no funciona cuando construimos una red con muchos dispositivos diferentes, necesitamos un estándar único y no algo cerrado que nos haga depender nuevamente de un proveedor u otro.
Por lo tanto, la alianza LoRaWAN parece una muy buena solución; la tecnología se está desarrollando activamente y, en mi opinión, tiene todas las posibilidades de crecer hasta convertirse en un estándar completo. Después de la expansión del rango de frecuencia RU868, tenemos más canales que en Europa, lo que significa que no tenemos que preocuparnos en absoluto por la capacidad de la red, lo que hace de LoRaWAN un excelente protocolo para recopilar parámetros periódicamente, digamos, una vez cada 10 minutos. o una vez por hora.
Idealmente, necesitamos recibir datos de varios sensores una vez cada 10 minutos para mantener una imagen de vigilancia normal, recopilar datos y, en general, monitorear el estado del equipo. Y en el caso de los linieros, esta frecuencia es, en el mejor de los casos, igual a una hora.
¿Qué más falta?
Falta de diálogo
Falta diálogo entre los desarrolladores de hardware y los clientes de petroquímica o petróleo y gas. Y resulta que los especialistas en TI fabrican hardware excelente desde el punto de vista de TI, que no se puede utilizar en masa en la producción petroquímica.
Por ejemplo, un hardware en LoRaWAN para medir la temperatura de las tuberías: lo colgó de la tubería, lo sujetó con una abrazadera, colgó el módulo de radio, cerró el punto de control y listo.
Los equipos informáticos son absolutamente adecuados, pero el sector tiene problemas.
Batería de 3400 mAh. Por supuesto, no es el más simple, aquí es el cloruro de tionilo, lo que le da la capacidad de trabajar a -50 y no perder capacidad. Si enviamos información desde dicho sensor una vez cada 10 minutos, agotará la batería en seis meses. No hay nada de malo en una solución personalizada: desenroscar el sensor, insertar una batería nueva por 300 rublos cada seis meses.
¿Qué pasa si se trata de decenas de miles de sensores en un sitio enorme? Esto llevará una enorme cantidad de tiempo. Al eliminar las horas de trabajo dedicadas a los recorridos, obtenemos la misma cantidad de tiempo para mantener el sistema.
Una solución bastante obvia al problema es instalar una batería no de 300 rublos, sino de 1000, sino de 19 mAh, que deberá cambiarse una vez cada 000 años. Esto esta bien. Sí, esto aumentará ligeramente el coste del propio sensor. Pero la industria se lo puede permitir y realmente lo necesita.
Nadie es casdev, por lo que nadie conoce las necesidades de la industria.
Y sobre lo principal
Y lo más importante es que tropiezan precisamente con la banal falta de diálogo. La petroquímica es una producción, y la producción es bastante peligrosa, donde es posible un escenario de fuga de gas local y la formación de una nube explosiva. Por lo tanto, todos los equipos sin excepción deben ser a prueba de explosiones. Y disponer de los correspondientes certificados de protección contra explosiones de acuerdo con la norma rusa TR TS 012/2011.
Los desarrolladores simplemente no saben nada de esto. Y la protección contra explosiones no es un parámetro que pueda simplemente agregarse a un dispositivo casi terminado, como un par de LED adicionales. Es necesario rehacer todo, desde la propia placa y el circuito hasta el aislamiento de los cables.
Qué hacer
Es simple: comuníquese. Estamos listos para un diálogo directo, mi nombre es Vasily Ezhov, propietario del producto IoT en SIBUR, puede escribirme aquí en un mensaje personal o por correo electrónico. [email protected]. Tenemos especificaciones técnicas preparadas, te lo contamos todo y te mostramos qué equipos necesitamos y por qué y qué hay que tener en cuenta.
En este momento ya estamos construyendo una serie de proyectos sobre LoRaWAN en la zona verde (donde la protección contra explosiones no es un parámetro obligatorio para nosotros), estamos analizando cómo es en general y si LoRaWAN es adecuado para resolver problemas en tal escala. Nos gustó mucho en redes de prueba pequeñas, ahora estamos construyendo una red con una alta densidad de sensores, donde están previstos unos 400 sensores para una instalación. En términos de cantidad para LoRaWAN esto no es mucho, pero en términos de densidad de red ya es un poco demasiado. Entonces, veámoslo.
En varias ferias de alta tecnología, los fabricantes de hardware me hablaron por primera vez sobre la protección contra explosiones y su necesidad.
Éste es, ante todo, un problema de comunicación que queremos resolver. Estamos muy a favor de cusdev, es útil y beneficioso para todas las partes, el cliente recibe el hardware necesario para sus necesidades y el desarrollador no pierde el tiempo creando algo innecesario o rehaciendo completamente el hardware existente desde cero.
Si ya está haciendo algo similar y está listo para expandirse al sector de petróleo, gas y petroquímico, escríbanos.
Fuente: habr.com