Программа «Газпром нефти» против COVID-19

Подробнее
Автоматическая защита — Журнал «Сибирская нефть» — №171 (май 2020)

Автоматическая защита

Высокий уровень автоматизации НПЗ обеспечивает безопасность и непрерывность производства

Текст:
Фото: Стоян Васев, Сергей Шинов
Автоматическая защита

В условиях пандемии «Газпром нефть» обеспечивает работу персонала и предприятий единственно возможным способом: сотрудники соблюдают все меры безопасности и пользуются необходимыми средствами защиты, а планирование и управление ключевыми процессами нефтепереработки осуществляется удаленно. Но вся эта работа была бы невозможна без высокотехнологичных решений по автоматизации производства, внедрение которых на НПЗ компании началось задолго до коронавируса

От ЦУЭ до ЦУП

Сегодня нефтеперерабатывающие активы «Газпром нефти» работают в штатном режиме, обеспечивая непрерывность стратегического производства. Благодаря цифровым решениям данные со всех установок поступают в объединенные операторные и Центр управления эффективностью (ЦУЭ). Сотрудники ЦУЭ осуществляют предиктивное управление всей цепочкой добавленной стоимости, реагируя на изменения рыночной ситуации и оптимизируя выпуск нефтепродуктов. На основе объемного плана, подготовленного в ЦУЭ, строятся производственные планы для каждой установки и технологических комплексов в целом. За их исполнением следят уже в ЦУП — едином центре управления производством.

Пилотный проект ЦУП стартовал в 2019 году на Омском НПЗ. Его задача — наиболее эффективно использовать ресурсы, которые необходимы для производства продукции: управлять не отдельными технологическими установками или цехами, как было раньше, а сразу продуктовыми цепочками с учетом плана всего завода.

«Еще совсем недавно функции управления производством находились в разных подразделениях НПЗ. Cотрудники анализировали ситуацию только по своему направлению, что мешало быстро и эффективно принимать решения, — рассказал руководитель направления производственных систем управления промышленной автоматизации Артем Павлов. — Но работа ЦУП строится уже в новой организационной структуре. Созданные в рамках проекта кросс-функциональные команды, находясь в единой информационной среде, взяли на себя оперативное управление производством, учитывая энергетическую и экологическую составляющие, надежность, безопасность и многие другие факторы».

Ключевые решения в производственном процессе все еще остаются за человеком, но доля рутинной работы неуклонно снижается. А уровень автоматизации, напротив, стремительно растет. Важную роль в этом процессе играет внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). За аббревиатурой из пяти букв скрывается комплекс программных и технических средств, который обрабатывает данные огромного количества различных датчиков и обеспечивает управление тем или иным технологическим процессом. Все установки Омского и Московского НПЗ оснащены автоматизированными системами различной архитектуры и сложности. Всего на этих двух предприятиях установлено 110 АСУТП (из них 65 ключевых).

Автоматическая защита

Сделано в РФ

В начале лета вышел на финишную прямую первый пилотный проект по созданию АСУТП на базе программно-технического комплекса российского производства. «Газпром нефть» и МНПЗ совместно определили технологический объект, на котором была проведена модернизация АСУТП, — установку для получения метилтретбутилового эфира (МТБЭ). Несмотря на небольшую информационную емкость, эта установка — один из ключевых элементов производственной цепочки предприятия. Проектная команда, включившая в себя специалистов «Газпром нефти», МНПЗ, «Автоматики-Сервис» и отечественных фирм — производителей компонентов АСУТП, выполнила полный комплекс работ по проектированию и внедрению автоматизированной системы за шесть месяцев.

Но на этом «Газпром нефть» останавливаться не собирается. В рамках реализации стратегии импортозамещения компания внедряет отечественные АСУТП на ряде дочерних предприятий. Так, пилотные проекты реализуются на Рязанском заводе битумных материалов (производство позиционируется как один технологический объект) и на резервуарном парке № 3 Омского завода смазочных материалов. Все работы по обоим проектам планируется завершить в начале 2021 года.

Раньше такие программно-технические комплексы для автоматизации опасных производственных объектов предприятий нефтепереработки производили только несколько крупных мировых компаний. Но для импортозамещения любых автоматизированных систем управления есть несколько важных предпосылок. Это и цена вопроса. И сложность обслуживания, нередко связанная с необходимостью привлекать иностранных специалистов, — последние события показали, что этот фактор неожиданно может быть критическим. И самое главное, растущие риски для безопасности производства. Сегодня умные системы все теснее связаны с промышленным интернетом вещей и завязаны на непрерывный мониторинг данных, а значит, все более привлекательны для киберпреступников и уязвимы с точки зрения условий хранения данных, если речь идет об их передаче производителю. Поэтому внедрение российских АСУТП — важный шаг к разработке собственных решений, наиболее оптимальных для применения на нефтеперерабатывающих активах компании и направленных на обеспечение эффективности и безопасности технологических процессов.

Каждая внедряемая АСУТП — сложный программно-аппаратный комплекс, который нельзя сразу протестировать в условиях действующего НПЗ. Именно поэтому все образцы проходят через серию испытаний и доработок на площадке омского Технопарка «Газпром нефти».

Центр компетенций

Технопарк является уникальной площадкой для разработки и тестирования цифровых решений, в том числе в области импортозамещающего программного обеспечения и оборудования для промышленной автоматизации. Работа по поиску профильных решений на российском рынке началась пять лет назад, и с тех пор удалось добиться заметных результатов.

«На текущий момент мы протестировали около 30 отечественных автоматизированных систем различного уровня и функционального назначения, — говорит руководитель Технопарка Владимир Клевакин. — Некоторые из них после точечных доработок и новых испытаний смогут учесть все наши производственные интересы и будут готовы к внедрению. Около пяти компаний выразили свою готовность развиваться вместе с нами и постепенно двигаться к достижению целевой модели — созданию той АСУТП, которая бы не уступала по своим характеристикам западным аналогам. Отрадно, что внутри нашей страны появляется центр компетенций, разнесенный по разным компаниям, который позволяет решать поставленные амбициозные задачи».

Помимо важной работы по тестированию систем автоматизации в Технопарке выполняются НИОКРы, посвященные вопросам оптимизации управления установкой или группой установок, повышения качества продуктов, безопасности и надежности систем и оборудования. Одно из таких решений — модуль прогнозирования опасных ситуаций (МПОС). Он контролирует безопасность текущего технологического режима и прогнозирует сценарии возможного развития ситуации, дает рекомендации, которые позволят лучшим образом выйти на максимально безопасный режим.

Цифровой завод

Цифровой завод

Тысячи датчиков

С 2017 года в «Газпром нефти» реализуется программа реинжиниринга АСУТП. Ее главная задача — развитие функционала существующих АСУТП и модернизация морально устаревших и выработавших свой ресурс систем. А также создание АСУТП, оснащенных как ранее существовавшими дополнительными системами (такими как СУУТП — системами усовершенствованного управления технологическим процессом), так и новыми интеллектуальными модулями, обеспечивающими управление сигнализациями, управление по сценариям, многосвязное регулирование, прогнозирование опасных состояний. Появление таких систем, оснащенных самыми современными средствами обеспечения эффективности и безопасности, в конечном итоге влияет на глубину переработки нефти и качество выпускаемой продукции.

Одна из таких систем успешно внедрена в 2019 году на комплексе каталитического риформинга Омского НПЗ. С помощью более четырех тысяч датчиков она может собирать и обрабатывать информацию обо всех параметрах работы комплекса, объединяющего сразу несколько установок, и не допускать возникновения нештатных ситуаций за счет самых совершенных средств противоаварийной защиты.

На Омском НПЗ ожидается внедрение гораздо более масштабной и информационно емкой автоматизированной системы. Речь идет об АСУТП, спроектированной для комплекса глубокой переработки нефти (КГПН), строительство которого планируется завершить к 2021 году. Эта АСУТП будет способна единовременно обрабатывать информацию почти с 19 тысяч датчиков, что вдвое выше среднего показателя для отрасли. Разработка документации и программного обеспечения АСУТП выполнена специалистами «Автоматики-Сервис».

Безопасность и эффективность

Особое внимание в программе реинжиниринга АСУТП уделяется безопасности и эффективности технологических процессов. По этим направлениям компания запланировала несколько проектов. «Мы запланировали ряд проектов по анализу опасностей и работоспособности (HAZOP), направленных на приведение систем противоаварийной автоматической защиты (СПАЗ) технологических процессов к своему целевому состоянию, — рассказал руководитель проектного офиса по инжинирингу АСУТП „Автоматики-Сервис“ Александр Кузнецов. — Производится комплексная оценка существующего уровня безопасности, определяется целевой уровень безопасности для всех контуров защиты и формируется перечень рекомендованных мероприятий, которые позволят обеспечить гарантированную корректную работу СПАЗ».

В 2019 году был выполнен первый проект по HAZOP на установке селективной очистки масел 37/1№ 5 Омского завода смазочных материалов. Сейчас завершены работы на двух ключевых объектах: установках каталитического крекинга Г-43-107 МНПЗ и Г-43-103 ОНПЗ. До конца года планируется начать еще 13 аналогичных проектов для объектов этих двух предприятий. «Они позволят полностью исключить риски, связанные с обеспечением безопасности технологических процессов», — подчеркнул Александр Кузнецов.

Для повышения эффективности технологических процессов на нефтеперерабатывающих производствах компании продолжается модернизация и внедрение систем усовершенствованного управления технологическим процессом (СУУТП). Эти системы, являясь дополнительной верхнеуровневой функцией базовой АСУТП, обеспечивают регулирование технологического процесса по заданным критериям (снижение энергопотребления, уровень выпуска определенного продукта и т. д.). В основе их работы лежат математические модели соответствующих технологических процессов.

«Если базовые АСУТП сосредоточены на поддержании параметров технологического процесса в автоматическом режиме, то системы усовершенствованного управления позволяют достигать определенного экономического эффекта», — рассказывает Александр Кузнецов.

Контроль в режиме онлайн

Все автоматизированные системы, какими бы современными и инновационными они ни были, так или иначе все равно требуют обслуживания. За последние годы компания поменяла подход к сервису этих систем, встав на путь проактивного технического обслуживания. График планового обслуживания объектов ушел в прошлое, уступив место круглосуточному и непрерывному мониторингу. Сейчас состояние контрольно-измерительных приборов и систем автоматизации диагностируется в онлайн-режиме, а условный датчик давления в случае неисправности способен самодиагностироваться и сообщить о неполадке диспетчеру в Центр мониторинга и диагностики систем автоматизации (ЦМиД).

Подобный центр появился на Омском НПЗ в октябре 2015 года, а на Московском НПЗ — в июне 2017 года. С помощью современного программно-аппаратного комплекса они контролируют состояние и работу всех элементов систем управления заводом. Собранная информация позволяет прогнозировать и выявлять на ранней стадии факторы, которые потенциально способны привести к неисправности оборудования, и предотвращать отклонения. Эффекты от такой работы легко прослеживаются в цифрах. За три последних года (с 2018 по 2020) плановые трудозатраты на техобслуживание снизились на 66%, а стоимость сервиса ТО на 55%. В то же время количество отказов оборудования уменьшилось на 24%.

Нет контакта

Развитие и внедрение высокотехнологичных решений и автоматизированных систем на нефтеперерабатывающих заводах компании не только увеличило эффективность и технологичность производства. Как показало время, автоматизация делает производство более безопасным во время пандемии, когда персонал вынужден соблюдать необходимую социальную дистанцию и избегать лишних контактов.

«Газпром нефть» реализует ряд проектов, доказавших свою эффективность и до коронавируса и ставших особенно актуальными во время карантинных мер. Это и проект «Электронный вахтовый журнал» на Московском НПЗ, который полностью автоматизирует документооборот и дает возможность операторам передавать смены бесконтактно. И автоматизированные эстакады налива нефтепродуктов, где водитель заправляет бензовоз полностью в цифровом режиме, без контакта с персоналом завода. И оплата топлива на всех АЗС компании без выхода из машины с помощью мобильного приложения, что исключает взаимодействие сотрудников и клиентов.

В дальнейшем цифровые промышленные технологии наверняка будут развиваться в сторону упрощения и уменьшения контактов. Например, «Газпром нефть» уже сейчас готова осуществлять заправку самолетов с использованием технологии блокчейн: весь процесс оформления заказа топлива, включая контроль заправки, осуществляется дистанционно при помощи айпада. Водитель ТЗК и экипаж не контактируют, а оплата проходит мгновенно.

Автоматическая защита

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ