När det gäller automatisering av processer inom den petrokemiska industrin spelar ofta stereotypen in att produktionen är komplex, vilket gör att allt som går att nå automatiseras där, tack vare automatiserade processtyrningssystem. Faktiskt inte riktigt så.
Den petrokemiska industrin är visserligen ganska väl automatiserad, men det handlar om den tekniska kärnprocessen, där automatisering och minimering av den mänskliga faktorn är avgörande. Alla relaterade processer är inte automatiserade på grund av de höga kostnaderna för automatiserade processkontrolllösningar och utförs manuellt. Därför, en situation där en anställd en gång varannan timme manuellt kontrollerar om det eller det röret är ordentligt uppvärmt, om den nödvändiga strömbrytaren är påslagen och om ventilen är indragen, om vibrationsnivån i lagret är normal - detta är normalt .
De flesta icke-kritiska processer är inte automatiserade, men detta kan göras med hjälp av Internet of Things-teknik snarare än automatiserade processkontrollsystem.
Tyvärr finns det ett problem här - en lucka i kommunikationen mellan kunder från den petrokemiska industrin och järnutvecklarna själva, som inte har kunder inom olje- och gasindustrin och följaktligen inte får information om kraven på utrustning för användning i aggressiva, explosiva områden, i tuffa klimatförhållanden, etc.
I det här inlägget kommer vi att prata om detta problem och hur man löser det.
IoT inom petrokemi
För att kontrollera vissa parametrar använder vi genomgångar för visuell och taktil inspektion av icke-kritiska installationskomponenter. Ett av de vanligaste problemen är relaterat till ångtillförseln. Ånga är kylvätskan för många petrokemiska processer, och den tillförs från värmeverket till den slutliga noden genom långa rör. Man bör ta hänsyn till att våra fabriker och installationer är belägna under ganska svåra klimatförhållanden, vintrarna i Ryssland är hårda och ibland börjar vissa rör frysa.
Därför ska viss personal enligt bestämmelserna göra rundor en gång i timmen och mäta temperaturen på rören. På skalan av en hel anläggning är det här ett stort antal människor som nästan inte gör annat än att gå runt och röra rör.
För det första är det obekvämt: temperaturen kan vara låg, och du måste gå långt. För det andra är det på detta sätt omöjligt att samla in och framför allt använda data om processen. För det tredje är det dyrt: alla dessa människor måste göra mer användbart arbete. Slutligen, den mänskliga faktorn: hur exakt mäts temperaturen, hur regelbundet händer detta?
Och detta är bara en av anledningarna till att anläggnings- och installationschefer är ganska allvarligt bekymrade över att minimera påverkan av den mänskliga faktorn på tekniska processer.
Detta är den första användbara fallstudien av möjlig användning av IoT i produktionen.
Den andra är vibrationskontroll. Utrustningen har elmotorer, och vibrationskontroll måste utföras. För närvarande utförs det på samma sätt, manuellt – en gång om dagen går folk runt och använder speciella instrument för att mäta vibrationsnivån för att se till att allt är i sin ordning. Detta är återigen ett slöseri med tid och mänskliga resurser, återigen påverkan av den mänskliga faktorn på korrektheten och frekvensen av sådana rundor, men den viktigaste nackdelen är att du inte kan arbeta med sådan data, eftersom det praktiskt taget inte finns några data för bearbetning och det är omöjligt att gå vidare till att serva dynamisk utrustning baserat på tillstånd.
Och detta är nu en av huvudtrenderna i branschen - övergången från rutinunderhåll till tillståndsbaserat underhåll, med en korrekt organisation av vilken aktiva och detaljerade register över utrustningens drifttimmar och full kontroll över dess nuvarande tillstånd upprätthålls. Till exempel, när det är dags att kontrollera pumparna, kontrollerar du deras parametrar och ser att under denna tid har pump A lyckats ackumulera det erforderliga antalet motortimmar för service, men pump B har inte ännu, vilket betyder att den kan' inte servas ännu, det är för tidigt.
I allmänhet är det som att byta olja i en bil var 15 000:e kilometer. Någon kan sätta stopp för detta på ett halvår, för andra tar det ett år och för andra tar det ännu längre tid, beroende på hur aktivt en viss bil används.
Det är samma sak med pumpar. Dessutom finns det en andra variabel som påverkar behovet av underhåll - historien om vibrationsindikatorer. Låt oss säga att vibrationshistoriken var i sin ordning, pumpen har inte heller fungerat från klockan ännu, vilket betyder att vi inte behöver serva den ännu. Och om vibrationshistoriken inte är normal, måste en sådan pump servas även utan drifttimmar. Och vice versa - med en utmärkt vibrationshistorik servar vi den om timmarna har arbetats.
Om du tar hänsyn till allt detta och utför underhåll på detta sätt kan du minska kostnaden för att serva dynamisk utrustning med 20 eller till och med 30 procent. Med tanke på produktionens omfattning är detta mycket betydande siffror, utan kvalitetsförlust och utan att kompromissa med säkerhetsnivån. Och det här är ett färdigt fall för att använda IIoT i ett företag.
Det finns också många räknare från vilka information nu samlas in manuellt ("Jag gick, tittade och skrev ner"). Det är också mer effektivt att servera allt detta online, för att i realtid se vad som används och hur. Detta tillvägagångssätt kommer i hög grad att hjälpa till att lösa problemet med att använda energiresurser: genom att känna till de exakta förbrukningssiffrorna kan du till exempel tillföra mer ånga till rör A på morgonen och mer ånga till rör B på kvällen. Nu byggs trots allt värmestationer med stor marginal för att exakt förse alla komponenter med värme. Men du kan bygga inte med reserver, utan klokt, fördela resurserna optimalt.
Detta är det moderiktiga datadrivna beslutet, när beslut fattas baserat på ett fullfjädrat arbete med den data som har samlats in. Moln och analyser är särskilt populära idag, på Open Innovations i år pratades det mycket om big data och moln. Alla är redo att arbeta med big data, bearbeta den, lagra den, men först måste data samlas in. Det pratas mindre om detta. Det finns väldigt få hårdvarustarter nu för tiden.
Det tredje IoT-fallet är personalspårning, perimeternavigering, etc. Vi använder detta för att spåra anställdas rörelser och övervaka begränsade områden. Till exempel utförs en del arbete i zonen, under vilken inga främlingar ska vara i den - och det är möjligt att visuellt kontrollera detta i realtid. Eller så gick linjemannen för att kolla pumpen, och har varit med länge och rör sig inte - kanske har personen blivit sjuk och behöver hjälp.
Om standarder
Ett annat problem är att det inte finns några integratörer redo att göra lösningar för industriell IoT. För det finns fortfarande inga etablerade standarder på detta område.
Till exempel hur det är hemma: vi har en wifi-router, du kan köpa något annat till ett smart hem - en vattenkokare, ett uttag, en IP-kamera eller glödlampor - koppla allt till det befintliga wifi, så fungerar allt . Det kommer definitivt att fungera, eftersom wifi är standarden som allt är skräddarsytt efter.
Men när det gäller lösningar för företag finns det inte standarder för denna prevalensnivå. Faktum är att själva komponentbasen blev överkomlig relativt nyligen, vilket gjorde det möjligt för hårdvara på en sådan bas att konkurrera med mänskliga resurser.
Om vi jämför visuellt blir siffrorna ungefär samma skala.
En sensor för automatiserat styrsystem för industriellt bruk kostar cirka 2000 $.
En LoRaWAN-sensor kostar 3-4 tusen rubel.
För 10 år sedan fanns det bara automatiserade processtyrningssystem, utan alternativ dök LoRaWAN upp för 5 år sedan.
Men vi kan inte bara ta och använda LoRaWAN-sensorer i hela våra företag
Teknikval
Med hem wifi är allt klart, med kontorsutrustning är allt ungefär sig likt.
Det finns inga populära och vanligt förekommande standarder när det gäller IoT inom industrin. Det finns förstås ett gäng olika industristandarder som företag utvecklar åt sig själva.
Ta till exempel trådlös HART, som gjordes av killarna från Emerson – också 2,4 GHz, nästan samma wifi. Området för sådan täckning från punkt till punkt är 50-70 meter. När man tänker på att arean på våra installationer överstiger storleken på flera fotbollsplaner blir det tråkigt. Och en basstation i det här fallet kan med säkerhet betjäna upp till 100 enheter. Och nu sätter vi upp en ny installation, i inledningsskedet finns det redan mer än 400 sensorer.
Och så finns det NB-IoT (NarrowBand Internet of Things), som tillhandahålls av mobiloperatörer. Och återigen, inte för användning i produktionen - för det första är det helt enkelt dyrt (operatören tar betalt för trafik), och för det andra bildar det ett för starkt beroende av teleoperatörer. Om du behöver installera sådana sensorer i lokaler som en bunker, där det inte finns någon kommunikation, och du behöver installera ytterligare utrustning där, måste du kontakta operatören mot en avgift och med oförutsägbara tidsfrister för att utföra en order för att täcka objektet med ett nätverk.
Det är omöjligt att använda rent wifi på sajterna. Även hemmakanaler är jammade på både 2,4 GHz och 5 GHz, och vi har en produktionsanläggning med ett enormt antal sensorer och utrustning, och inte bara ett par datorer och mobiltelefoner per lägenhet.
Naturligtvis finns det proprietära standarder för sund kvalitet. Men det här fungerar inte när vi bygger ett nätverk med många olika enheter, vi behöver en enda standard och inte något stängt som igen gör oss beroende av en eller annan leverantör.
Därför verkar LoRaWAN-alliansen vara en mycket bra lösning, tekniken utvecklas aktivt och har enligt min mening alla möjligheter att växa till en fullfjädrad standard. Efter utvidgningen av frekvensomfånget RU868 har vi fler kanaler än i Europa, vilket gör att vi inte behöver oroa oss för nätverkskapacitet alls, vilket gör LoRaWAN till ett utmärkt protokoll för att periodiskt samla in parametrar, till exempel en gång var 10:e minut. eller en gång i timmen.
Helst behöver vi ta emot data från ett antal sensorer en gång var tionde minut för att upprätthålla en normal övervakningsbild, samla in data och generellt övervaka utrustningens tillstånd. Och när det gäller linjemän är denna frekvens i bästa fall lika med en timme.
Vad mer saknas?
Brist på dialog
Det saknas dialog mellan hårdvaruutvecklare och petrokemiska eller olje- och gaskunder. Och det visar sig att IT-specialister tillverkar utmärkt hårdvara ur IT-synpunkt, som inte kan användas massvis i petrokemisk produktion.
Till exempel, en bit hårdvara på LoRaWAN för att mäta temperaturen på rör: hängde den på röret, fäste den med en klämma, hängde radiomodulen, stängde kontrollpunkten - och det är det.
IT-utrustningen är absolut lämplig, men det finns problem för branschen.
Batteri 3400 mAh. Naturligtvis är det inte det enklaste, här är det tionylklorid, vilket ger den förmågan att arbeta vid -50 och inte tappa kapacitet. Om vi skickar information från en sådan sensor en gång var tionde minut kommer den att tömma batteriet på sex månader. Det är inget fel med en anpassad lösning - skruva av sensorn, sätt i ett nytt batteri för 10 rubel var sjätte månad.
Vad händer om dessa är tiotusentals sensorer på en enorm plats? Detta kommer att ta enormt lång tid. Genom att eliminera de mantimmar som läggs på genomgångar får vi lika mycket tid att underhålla systemet.
En ganska uppenbar lösning på problemet är att installera ett batteri inte för 300 rubel, men för 1000, men för 19 000 mAh, måste det bytas en gång vart femte år. Det här är okej. Ja, detta kommer att öka kostnaden för själva sensorn något. Men branschen har råd och branschen behöver det verkligen.
Ingen är en casdev, så ingen känner till branschens behov.
Och om huvudsaken
Och viktigast av allt, det de snubblar på är just på grund av den banala bristen på dialog. Petrokemikalier är en produktion, och produktionen är ganska farlig, där ett scenario med en lokal gasläcka och bildandet av ett explosivt moln är möjligt. Därför måste all utrustning utan undantag vara explosionssäker. Och ha lämpliga explosionsskyddscertifikat i enlighet med den ryska standarden TR TS 012/2011.
Utvecklarna vet helt enkelt inte om detta. Och explosionsskydd är inte en parameter som helt enkelt kan läggas till en nästan färdig enhet, som ett par extra lysdioder. Det är nödvändigt att göra om allt från själva kortet och kretsen till isoleringen av ledningarna.
Vad man ska göra
Det är enkelt – kommunicera. Vi är redo för direkt dialog, jag heter Vasily Ezhov, ägare av IoT-produkten på SIBUR, du kan skriva till mig här i ett personligt meddelande eller via e-post - [e-postskyddad]. Vi har färdiga tekniska specifikationer, vi berättar allt och visar vilken utrustning vi behöver och varför och vad som måste beaktas.
Just nu bygger vi redan ett antal projekt på LoRaWAN i den gröna zonen (där explosionsskydd inte är en obligatorisk parameter för oss), vi tittar på hur det är generellt, och om LoRaWAN är lämpligt att lösa problem på en sådan. skala. Vi gillade det verkligen på små testnätverk, nu bygger vi ett nätverk med en hög densitet av sensorer, där cirka 400 sensorer är planerade för en installation. När det gäller kvantitet för LoRaWAN är detta inte mycket, men när det gäller nätverkstäthet är det redan lite mycket. Så låt oss kolla upp det.
På ett antal högteknologiska utställningar hörde hårdvarutillverkare för första gången av sig om explosionsskydd och dess nödvändighet.
Så det här är för det första ett kommunikationsproblem som vi vill lösa. Vi är mycket för cusdev, det är användbart och fördelaktigt för alla parter, kunden får den nödvändiga hårdvaran för sina behov, och utvecklaren slösar inte tid på att skapa något onödigt eller helt göra om befintlig hårdvara från grunden.
Om du redan gör något liknande och är redo att expandera till olje-, gas- och petrokemisk sektor, skriv bara till oss.
Källa: will.com