Tích hợp tự động hóa vào quá trình lọc dầu

Tích hợp tự động hóa vào quá trình lọc dầu Việc áp dụng hệ thống điều khiển điện vào trong quá trình sản xuất không còn là khái niệm mới. Những thiết bị có công suất nhỏ, vừa và lớn đã được sử dụng vào các hệ thống điều khiển quá trình từ nhiều năm qua. Theo truyền thống, những hệ thống được dùng trong quá trình tự động hóa quá trình và phân phối năng lượng trong cùng một nhà máy là hoàn toàn tách biệt nhau, tuy nhiên chúng lại được liên kết chặt chẽ với nhau nhờ giao diện điện tử. Do giá thành thi công và lắp đặt dây cáp cao nên hiệu quả của băng truyền và chi phí trong thiết bị điện này rất hạn chế. Sự ra đời của những thiết bị điện thông minh (IEDS) và giao diện chuỗi cho phép khai thác nhiều tính năng vượt trội của hệ thống điện. Ngày nay phương pháp này được sử dụng phổ biến trong thiết bị ứng dụng công nghiệp và sản sinh ra năng lượng điện. Sự đa dạng của protocol và các phiên bản chuẩn được sử dụng trong việc tự động hóa các trạm, bao gồm IEC60870-5-10x, DNP 3.0, Modbus và nhiều loại protocol khác. Sự cần thiết số lượng lớn mặt cắt đòi hỏi đa dạng thiết bị thi công, bộ chuyển protocol và cổng vào, sau đó dẫn đến bổ sung phần cứng, bảo dưỡng và chi phí lắp đặt tăng cao. Điều này có thể dẫn đến đòi hỏi phải đưa ra giải pháp dựa theo nguyên lý dự án bám sát dự án hoặc thậm chí thiết kế thiết bị. IEC 61850 Sự ra đời của phiên bản IEC 61850 chuẩn năm 2004 cho quá trình tự động hóa các trạm đã chứng tỏ một bước tiến lớn hướng đến việc đơn giản hóa quá trình ứng dụng những thiết bị IED. Phiên bản này đảm bảo sự tương thích giữa các thiết bị và đáp ứng được yêu cầu thay thế những protocol có dạng khác nhau trong khu vực ứng dụng tự động hóa. Tại lõi của phiên bản IEC 61850 chuẩn là mẫu hoàn toàn vào đối tượng của IED, với dữ liệu và dịch vụ hỗ trợ liên lạc. Chúng được làm theo hình mẫu được xem là thống nhất giữa các loại và nhãn hiệu của IEC 61580 tích hợp với IED.) Sự tương thích hoàn toàn được hỗ trợ bởi ngôn ngữ miêu tả cấu hình bán trạm dựa theo ngôn ngữ phổ biến là XML. Hệ thống 800xA của hãng ABB là hệ thống điều khiển quá trình đầu tiên xuất hiện trên thị trường nhằm hỗ trợ phiên bản IEC 61850 chuẩn. Cả 2 hình thức giao tiếp theo chiều dọc (sử dụng cụm MMS đầy đủ) và giao tiếp theo chiều ngang (sử dụng GOOSE1) đều được hỗ trợ. Tích hợp theo chiều dọc được thực hiện thông qua việc sử dụng server2 IEC 61850 OPC, có chức năng truyền dữ liệu dạng MMS đến hệ thống 800XA dưới dạng các danh mục dữ liệu OPC thông thường. Quản lý năng lượng cho Petrobras ABB có rất nhiều trụ sở lớn được lắp đặt hệ thống quản lý năng lượng trong nhà máy lọc dầu Petrobras. Trong số 12 nhà máy lọc dầu của Petrobras trên lãnh thổ nước Brazil, ABB đã lắp PMS cho 9 nhà máy và hệ thống điều khiển quá trình cho 7 nhà máy. Cách đây 3 năm, nằm trong lộ trình chiến dịch phát triển của hãng, Petrobras đưa ra quyết định tăng năng suất sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm- chủ yếu trong lĩnh vực diesel và gasoline- bằng việc bổ sung thêm dây chuyền sản xuất mới và hiện đại hóa các dây chuyền khác trong các nhà máy lọc dầu hiện tại. Tháng 2 năm 2008, Petrobras đã ký hợp đồng với ABB về việc cung cấp PMS và PCS. Nội dung trong bản hợp đồng này gồm có cung cấp cả phần cứng, phần mềm và dịch vụ kỹ thuật, bao gồm cả việc đào tạo chuyên môn. Bản hợp đồng đưa ra dự đoán về việc thực thi khoảng 70 dự án cho 9 nhà máy mà ABB đã xây dựng trụ sở. Phạm vi của chương trình hiện đại hóa rất lớn. Cùng với việc xây dựng những dây truyền mới cho việc xử lý nước, nhiệt, khử lưu huỳnh và các quá trình khác, Petrobras sẽ tiếp tục xây dựng 50 nhà máy nhỏ mới và hiện đại hóa khoảng 40 nhà máy khác bằng việc sử dụng IEC 61850 phiên bản chuẩn. Dự án Repar Nhà máy Repar là một trong nhà máy sản xuất xuôi dòng quan trọng nhất của Petrobras. Nhà máy được đặt tại Bang Parana của Brazil, một trong những vùng đông dân và công nghiệp hóa nhất của đất nước này. Do vậy, Repar là một trong số những nhà máy lọc dầu nhận được khoản đầu tư lớn nhất trong kế hoạch phát triển chiến lược của Petrobras. Việc thực hiện kế hoạch phát triển nhà máy Repar bao gồm cả việc lắp đặt PMS mới. Điều này đồng nghĩa với việc xây dựng những trạm phát mới gồm có trạm tiêu thụ 230KV, trạm phân phối điện năng 69 KV GIS3 và 12 trạm xử lý quá trình cũng như 2 máy phát điện khí. Dự án này cũng làm tăng nguồn năng lượng hiện tại lên 3 lần nhằm cung cấp cho nhà máy lọc dầu Repar từ 26 MW lên đến 76 MW, bao gồm việc xây dựng nhà máy năng lượng mới và 12 trạm phát mới, thực hiện việc hiện đại hóa 8 trạm hiện tại. Nhà máy Repar sử dụng IEC 61850 phiên bản chuẩn làm công nghệ giao tiếp cho việc thực hiện quá trình tự động hóa các trạm và PMS. Dòng sản phẩm PMS mới có tính năng của dòng sản phẩm trước về mặt sử dụng cùng cơ sở dữ liệu. Đặc tính quan trọng là kiểm soát như phản ứng lại với sụt áp và điều khiển nguồn năng lượng phản ứng lại theo giải pháp đơn và tập trung hóa. Phiên bản PMS cũ có trạm Advant được nâng cấp thành vào hệ thống 800xA, trong khi đó vẫn duy trì bộ điều khiển Advant Master. Trạm mới sử dụng hệ thống 800xA ngay từ khi đi vào hoạt động. Trạm mới sử dụng bộ điều khiển AC800M dư thừa có giao diện IEC 61850 và mạng lưới PROFIBUS DP để kết nối với MCC4 và bộ điều khiển thông minh. Mạng lưới IEC 61850 được sử dụng ở các mức năng lượng như sau: 69.0 KV GIS, bánh răng công tăng là 13.8 KV, phân phối nguồn điện ở dạng trung bình là 2.4 KV- Panel trung tâm và 0.48 KV phân phối- Panel trung tâm. PMS của ABB có chức năng điều khiển tất cả các mức điện áp của hệ thống điện trong nhà máy. Hệ thống 800xA hoạt động với sự hỗ trợ của PMS của ABB Khi dự án này hoàn thành, hệ thống 800xA sẽ có 16 bộ điều khiển AC800M được lắp đặt trong 10 trạm giao tiếp với khoảng 460 IED Với sự hoạt động của PMS và PCS mới, nhà máy Repar có khu vực tập trung hóa mọi nơi, có tổng 56 trạm hoạt động hệ thống 800xA được lắp đặt. 4 trong số chúng sẽ được sử dụng chỉ để theo dõi sự hoạt động của hệ thống điện. Lợi ích Một số lợi ích của Petrobras là Tiêu chuẩn hóa Sự tương thích giữa công nghệ của IEC 61850 và hệ thống 800xA có phép Petrobras tiêu chuẩn hóa nhiều quy trình khác nhau trong việc cấu hình các trạm, logic điều khiển, thư viện điều khiển và quy trình hoạt động.. Định hướng của IEC 61850 hỗ trợ các kiểu dáng thiết bị được tiêu chuẩn hóa sử dụng tên thay cho tên đăng ký/tên đối tượng và các danh mục. Hệ thống 800xA tương thích với IEC 61850 có khả năng hoàn toàn đáp ứng được việc tiêu chuẩn hóa này. Chi phí đầu tư thấp hơn Sử dụng IEC 61850 kết hợp với hệ thống 800xA PMS mang lại sự đơn giản cho rất nhiều pha trong việc thực hiện dự án. Vấn đề này được đề cập trong phần định nghĩa, thiết kế, và giai đoạn thi công thông qua môi trường phổ biến cho người sử dụng, sử dụng Ethernet chuẩn, công cụ duy nhất cho việc tích hợp thi công tất cả các thiết bị, ít tốn kém dây dẫn và tăng khả năng bảo vệ nhờ có tin nhắn GOOSE theo chiều ngang nhằm trao đổi trực tiếp dữ liệu giữa các thiết bị. Tổn thất vòng đời thấp hơn Một trong những lợi ích chính nhà máy Repar mang lại là việc quản lý tối ưu vòng đời, tổn thất vòng đời thấp nhờ việc sử dụng hệ thống tương thích với IEC 61850. Việc tái sử dụng dữ liệu và sử dụng ngôn ngữ chuẩn cho lập trình đã làm nổi bật năng lượng của IEC 61580 cho dự án nhà máy Repar và tiết kiệm chi phí giá thành, thể hiện qua việc giảm nhu cầu đào tạo và yêu cầu giảm nhân lực. Quá trình tích hợp và tự động hóa năng lượng Hệ thống thống nhất cả quá trình điều khiển và tự động hóa năng lượng được sử dụng để kết hợp việc quản lý nguồn năng lượng, điện khí hóa quá trình và quá trình điều khiển vào môi trường điều khiển đơn trong nhà máy Repar. Lợi ích mà nhà máy Repar vốn đã đánh giá được sự hiện hữu của PMS như giảm chi phí năng lượng thông qua việc quản lý năng lượng, sẽ vẫn được duy trì ở hệ thống mới và thậm chí còn được tập trung hơn qua việc thực hiện đầy đủ hệ thống tích hợp. Điều khiển việc truyền động, MCC thông minh, bánh răng công tắc có hiệu điện thế trung bình, bảo vệ và các IED điều khiển đều được tích hợp trong cùng một hế thống. Việc cải tiến trực tiếp cho nhà máy Repar bao gồm việc tăng khả năng có thể nhận ra ở quá trình, khả năng quản lý tài sản đối với các thiết bị điện, nâng cao giao tiếp với việc điều khiển quá trình và cải tiến các quá trình hoạt động Tính thực thi Dự án nhà máy Repar được dựa trên bộ điều khiển AC800M còn dư thừa, hệ thống điều khiển sẵn có, giao diện IEC 61850 OPC và những sắp xếp khác mà hệ thống 800xA được thay đổi để đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật của Petrobras. Điều này và những cơ cấu khác trong quá trình cái tiến giúp phân phát hệ thống cho nhà máy Repar, điều này giảm thời gian chết của máy móc không nằm trong kế hoạch. Hệ thống số được tích hợp với mạng lưới IEC 61850 cho phép việc sử dụng những công cụ bảo dưỡng điều khiển từ xa, truy cập vào việc chuẩn đoán thiết bị và báo cáo, nâng cao độ tin tưởng của hệ thống.v