Branża rafineryjno-petrochemiczna

Kierunki rozwoju, wyzwania, nowoczesne rozwiązania
Z punktu widzenia automatyki procesowej branża rafineryjno-petrochemiczna w Polsce jest obecnie w wieku dojrzałym. Po okresie modernizacji instalacji od połowy lat 90. do pierwszych lat nowego tysiąclecia, kiedy kolejno unowocześniano obszary produkcyjne, wymieniając sterowanie pneumatyczne lub panele z regulatorami elektronicznymi, dzisiaj typowe instalacje w tej branży nie różnią się wcale lub różnią niewiele od innych na świecie.
Od połowy lat 90. w telekomunikacji i informatyce dokonał się ogromny skok jakościowy. Skutki rewolucji cyfrowej doświadczamy dziś, a przemysł w oczywisty sposób z tego korzysta. Powszechnie wykorzystuje się sieci przemysłowe do przekazywania dużych ilości danych, natomiast do przemysłu wkroczyła rewolucja komunikacji bezprzewodowej. Wszystko wskazuje na to, że „wireless” będzie nadal gorącym tematem przez kolejnych 5 lat, aż stanie się normą. Zastanawiające jest, dlaczego w Polsce adaptacja komunikacji opartych na sieciach przemysłowych (FOUNDATION fieldbus lub Profibus PA) postępuje tak powoli lub wręcz jej nie ma. Przecież niejednokrotnie, chociażby patrząc na skok cywilizacyjny, jaki dokował się w polskiej telekomunikacji na przełomie lat 90., chcieliśmy mieć te same rozwiązania, co nasi koledzy z Europy Zachodniej lub USA. Wtedy pączkowały w Azji, USA i Europie Zachodniej budowane lub modernizowane instalacje całkowicie oparte np. na FOUNDATION fieldbus. W Polsce na palcach jednej ręki można policzyć instalacje, które wykorzystują komunikację cyfrową do sterowania procesem rafineryjnym, diagnostyki predykcyjnej i sprawniejszego zarządzania UR. Przykładowo firma Emerson Process Management z sukcesem wdrożyła FOUNDATION fieldbus w Rafinerii Nafty Jedlicze i Trzebinia. Warto jednak zadać sobie pytanie, co jest przyczyną tak niewielkiej liczby tego rodzaju instalacji? Najprawdopodobniej fakt, że po prostu nie byliśmy wcześniej na to gotowi. Struktura służb UR, czasami wręcz przerost zatrudnienia lub po prostu zwykła nieznajomość języka angielskiego oraz obawa przed nowym skutecznie spowalniały adaptację nowinek. Najważniejszy był jednak fakt, że w Polsce w branży rafineryjno-petrochemicznej dopiero co wdrażano na dużą skalę DCS-y i raz wprowadzone rozwiązania kopiowano na kolejno po sobie następujących modernizacjach.
Sprzymierzeńcy zmian znaleźli się jednak sami. Mowa tu o branży IT oraz – co może wydawać się zaskakujące – o branży finansowej. To informatycy zakładowi, otwarci na szybko zmieniające się generacje systemów komputerowych, wersji oprogramowania oraz wprowadzanie nowoczesnych systemów zarządzania przedsiębiorstwami – tzw. ERP, CMMS – doprowadzili do usieciowienia systemów sterowania.
Nowe wyzwania
Dziś, w dobie wysokich cen ropy naftowej, energii oraz ciągłego wzrostu standardów ochrony środowiska walka o rentowność firm to również dostęp do bieżących danych o produkcji i jej kosztach. Stąd też powszechne dziś połączenie DCS-ów z całą strukturą zakładowych sieci komunikacyjnych. Od czasu jednak pojawienia się wirusa STUXNET w sieć komputerowej w Saudi Aramco w 2012 r. świat automatyki stoi przed kolejnym problemem. W maju br. podczas konferencji CERAWeek ’13 prezes Saudi Aramco powiedział, że jest to wyzwanie, przed którym stoi cała branża rafineryjno-petrochemiczna i producenci automatyki. Żeby sprostać temu zadaniu, konieczne są nowe rozwiązania. Emerson Process Management już 2 lata temu wprowadził do systemu DeltaV rozwiązania sprzętowe zwiększające ochronę przed cyberatakami. Opierają się one na sprzętowych firewallach dla kontrolerów, warstwy stacji operatorskich oraz na dedykowanym przełączniku sieci, który separuje system DeltaV od świata zewnętrznego, tzn. sieci zakładowych lub wręcz Internetu. Jest to jeden z wyróżników firmy Emerson, który jest ciągle rozwijany.
Wirtualizacja rozwiązań sprzętowych
Również dzięki wdrożeniom w świecie IT zawitała do współczesnych systemów sterowania wirtualizacja rozwiązań sprzętowych. Właśnie wchodzi do sprzedaży DeltaV v12.3, która zawiera wsparcie dla wirtualizacji, co umożliwia zmniejszenie ilości sprzętu, takiego jak fizyczne komputery do obsługi stacji operatorskich lub serwerów, oraz stwarza możliwość użytkowania rozwiązań software’owych bez konieczności ciągłych zmian wersji oprogramowania. Dzieje się tak dzięki wirtualnym maszynom, czyli rozwiązaniom działającym trochę jak emulatory. W rezultacie oprogramowanie używane dotąd w systemie Windows XP może być z powodzeniem stosowane przy migracji np. systemu DeltaV z wersji v9 do v12 działającemu pod kontrolą Windows 7. Redukuje to koszty i czas wdrożenia. Dodatkowo można również zamiast wielufizycznych komputerów do obsługi stacji operatorskich, serwisowych oraz aplikacyjnych użyć tylko jednej, ale za to silnej maszyny klasy serwer. Najprawdopodobniej rola pierwszych rozwiązań wirtualnych zostanie sprowadzona do symulatorów, systemów szkoleniowych. W każdym razie zmiany już się dokonują. Powinny one objąć także wiedzę osób utrzymujących ruch, która powinna iść w kierunku dobrej znajomości rozwiązań typowych dla współczesnego IT.
Cyfrowa rewolucja sprzyja zmianom
Kolejnym sprzymierzeńcem adaptacji nowoczesnych rozwiązań jest owa cyfrowa rewolucja, jaka dokonuje się na naszych oczach. W zakładach pojawiło się nowe pokolenie wychowane na komputerach, sieciach i powszechnie wykorzystujące komunikację bezprzewodową. Oni wiedzą już, czego i w jaki sposób można użyć. Nie trzeba ich specjalnie przekonywać.
W 2011 r. IEC ogłosiło, że WirelessHART jest jak na razie jedynym przemysłowym standardem komunikacyjnym oznaczonym jako IEC62591. Trzeba przyznać, że akceptacja dla tego standardu jest powszechna w polskim przemyśle. Do tej pory pracuje około 20 instalacji bezprzewodowych integrowanych przez firmę Emerson. Stało się to tak mimochodem i zupełnie inaczej niż w przypadku FOUNDATION Fieldbus lub Profibus PA, o których była mowa na wstępie. Emerson już od 2007 r. aktywnie promował WirelessHART. Ale ostatnie lata w Polsce i w branży rafineryjnej to ogromny skok. Dziś rozwiązania bezprzewodowe oferowane przez firmę Emerson są stosowane do monitoringu i regulacji, zdalnego przekazywania danych, diagnostyki bardzo ważnych zaworów ESD i prostych odwadniaczy pary wodnej. Takie rozwiązania są zaimplementowane w dwóch największych polskich rafineriach, czyli w Płocku i Gdańsku. Ukoronowaniem niech będzie wykonana w 2012 r. przez Emersona modernizacja dwóch instalacji rafinerii w Możejkach. Zdecydowano się na użycie tej technologii do monitoringu 400 kluczowych punktów pomiarowych na instalacji krakingu katalicznego (FCC). Jest to blisko 20% wszystkich pomiarów i regulacji używanych na tej instalacji. W oficjalnym raporcie po modernizacji okazało się, że technologia ta daje 30% oszczędności.
Efektywność energetyczna
Kolejnym ważnym obszarem dla branży jest efektywność energetyczna. Pod tym hasłem kryją się działania mające na celu zmniejszenie kosztów produkcji, znalezienie i optymalizację obszarów instalacji, które np. pod nadzorem bardziej wyrafinowanej automatyki lub algorytmów sterowania przyczynią się do zwiększenia rentowności firmy. Dla tych działań firma Emerson opracowała szeroką gamę rozwiązań bazujących na komunikacji bezprzewodowej do monitoringu oraz pakietów z oprogramowaniem do zwiększania efektywności energetycznej. Przykładem niech będzie monitoring zarastania wymienników ciepła, które są powszechne w każdej rafinerii i mają duży wpływ na zużycie paliwa do pieców rafineryjnych. Jeśli chodzi o piece, to również w tej dziedzinie świetnie sprawdzają się nowatorskie rozwiązania optymalizacji spalania, szczególnie jeśli można użyć do współspalania inne odpadowe źródła energii, np. gazy zrzucane na pochodnie. Nowością jest również algorytm sterowania pieców nazwany True BTU.
Bardzo pomocnymi narzędziami zwiększającymi efektywność energetyczną są również inteligentne urządzenia pomiarowe, którymi są dziś zwykle przetworniki pomiarowe. Wszystko to powoduje, że automatyka jest niezmiennie fascynująca i pełni bardzo ważną rolę w całej branży rafineryjno-petrochemicznej, z przesunięciem akcentów na praktyczne wykorzystanie wiedzy i szybkie rozwiązywanie wyzwań, jakie stawia rzeczywistość.Bez wątpienia następne 10 lat będzie znów bardzo pasjonujące…
Artykuł powstał na podstawie wypowiedzi udzielonej przez Piotra Burgsa – kierownika sprzedaży w obszarze przemysł rafineryjny w Emerson Process Management.
CE