Algoritmy ECT integrované do řídicích systémů Rockwell Automation nabízejí hmatatelné výhody z hlediska optimalizace nákladů a ziskovosti

Záře: Co způsobuje podmanivé noční záblesky?

Pohled na záři při noční procházce kolem rafinerie má v sobě něco fascinujícího, pokud ovšem nezačnete přemýšlet o tom, co tyto záblesky způsobuje. Všichni dobře víme, že stejně jako každé spalování i toto ve skutečnosti znečišťuje atmosféru. Hlubší zamyšlení se nad provozem těchto zařízení by nás mělo přivést k tomu, že takto vyplýtvaná energie by se měla využít.

Mnoho firem v poslední době věnuje stále větší pozornost, kromě intenzivnějšího vnímání trvale udržitelného přístupu k životnímu prostředí, efektivitě a snižování nákladů na řízení závodu, proto by tyto záblesky měly začít postupně mizet.

Jak ale lze minimalizovat jev, který vážně poškozuje společnost a upírá firmě příležitost co nejlépe využívat vlastní zdroje? Jak tomu často bývá, řešení problému není tak složité a je postaveno konkrétně na poměru nákladů k přínosům s tím, že přínosy by zde měly zásadně převažovat. 

Aby bylo možné znovu použít zdroj energie, který by se jinak musel spálit (toto spalování je příčinou zmiňovaných záblesků), je nutné mít řídicí systém umožňující recyklaci plynu produkovaného kompresorem pohánějícím turbínu. Systém, který se promítá do hmatatelných výhod z hlediska nižší spotřeby energie, vyšší produktivity, lepšího využití assetů a v neposlední řadě snížení znečištění životního prostředí.

Zvýšení ziskovosti prostřednictvím chemického inženýrství a technologie 

Společnost Energy Control Technologies, zkráceně ECT, byla založena ve Spojených státech zhruba před deseti lety a poslední tři roky provozuje v Evropě svou vlastní dceřinou společnost. Firma zaměřila svou činnost na řízení turbokompresorů na otevřené platformě se specializací na aplikace, know-how a řídicí algoritmy pro velké rotační kompresory pro průmyslové závody, ať už axiální, odstředivé, parní turbíny, plynové turbíny nebo turboexpandéry.

Jedná se o specializovanou činnost, která hraje roli v aplikacích průmyslové automatizace a je založena na vytváření velmi složitých algoritmů, které, s přihlédnutím k termodynamice plynu uvnitř kompresorů, eliminují potřebu spalování a zajišťují energetickou účinnost nejen pro kompresor, ale také pro turbínu a celý systém. Takové systémy vyžadují z pohledu hardwaru extrémně vysoké úrovně odezvy procesoru skeneru, přibližně 30/40 milisekund, a jakmile jsou integrovány do řídicího systému kompresoru, najdou si svou ideální aplikaci.

Společnost ECT našla tyto funkce u společnosti Rockwell Automation, jejímž je OEM partnerem již více než deset let, a utvrdila se v tom, že programovatelný automatizační procesor Allen-Bradley® ControlLogix® (PAC) je její epochální, nejspolehlivější a ve své třídě nejlepší hardwarovou instalací s přidanou hodnotou bezproblémové integrace do distribuovaného řídicího systému PlantPAx®.

Proprietární platformy vs. otevřené platformy

Před 30 nebo 40 lety, kdy se objevila tato mezera na trhu, dostupná PLC nenabízela požadovaný výkon, což znamenalo, že se v průmyslu začaly vyvíjet kvůli zajištění funkce proti přepětí proprietární hardwarové platformy, na které se software instaloval. I když tato situace není optimální, protože vytváří úzkou závislost firmy na vývojáři tzv. black-box řešení, tento typ technologické krajiny je stále poměrně častý; například z hlediska nákladů a doby servisu v případě poruchy nebo manipulace s náhradními díly určenými pouze pro tuto jednotku.

Společnost ETC úspěšně pomáhá vymýtit tuto praxi tím, že poskytuje konfigurovatelné, neprogramovatelné řídicí algoritmy pro turbokompresory instalované na otevřených hardwarových platformách, s upřednostněním Rockwell Automation ControlLogix, a vychází přitom z pozitivních zkušeností svých zákazníků. Rozhodnout se pro konfigurovatelné a neprogramovatelné algoritmy znamená, že jádro algoritmu je zapečetěné a nelze jej změnit. Příkladem může být 600 konfiguračních parametrů pro spuštění základního algoritmu řízení přepětí na konkrétním stroji nebo v závodě, vytvářející opakovatelný proces, který je dokonale zdokumentován a je tedy zcela nezávislý na tom, kdo jej vyvinul. To umožňuje jeho zachování v čase, protože je vystavěn ze stejných stavebních bloků, které jsou dobře zdokumentovány, a proto je lze replikovat projekt za projektem.

Projekty „best practice“

Příkladem takového projektu je projekt realizovaný společnostmi ECT a Rockwell Automation pro OEM výrobce působícího v České republice, který postavil kompresor pro slovenskou ropnou a plynárenskou společnost. Jedná se o aplikaci stlačeného ethylenu a konkrétně o výrobní jednotku zapojenou v hlavním rafinérském procesu. Ačkoli tato jednotka není pro rafinování nezbytná a nemá žádný vliv na provoz závodu v případě jeho odstavení, představuje zlepšení, které výrazně zvyšuje produktivitu rafinérie. Ve vysoce konkurenčním odvětví, jakým rafinérie jsou, se stává dostupnost těchto satelitních závodů obzvláště důležitou, poněvadž umožňuje využívání a částečné opětovné použití materiálu získaného z procesního odpadu a následně zvýšení produktivity, a tím silně ovlivňuje ziskovost ropných a plynárenských společností.

V rámci tohoto projektu byl nainstalován elektromotor s dvoustupňovým kompresorem ovládaným ventily, které prostřednictvím funkce otevírání/zavírání umožňují regulaci průtoku plynu, stejně jako tlaku a teploty. Řídicí systém je založen na systému ControlLogix PAC pro funkce proti přepětí, průchod do každého stupně je řízen ventily, aby se zabránilo nekontrolovanému zvýšení teploty a tlaku plynu, které by ohrozilo kompresor a hrozilo by jeho roztavení. Systém také obsahuje regulační smyčky s klínovými regulátory, které vstřikují studený plyn do recyklačního potrubí, a tím zabraňují přehřátí, ke kterému by mohlo dojít v důsledku předčasného otevření ventilu na základě transformačních křivek ethylenu. Toho všeho bylo dosaženo integrací řídicího systému kompresoru, který je spravován pomocí PlantPAx DCS od společnosti Rockwell Automation.

Čím se tento projekt odlišuje, je použití multiprocesorové architektury ControlLogix. Tam, kde je již zaveden řídicí systém kompresoru využívající řešení od Rockwell Automation, se zvláště vyplatí integrovat další CPU vyhrazenou pro algoritmy ECT sloužící k ochraně proti přepětí. Tímto způsobem oba systémy, i když jsou dokonale oddělené, protože každý z nich má vlastní CPU a I/O kartu, koexistují na jediném PAC a vytvářejí plně integrované řešení pro řízení strojů a ochranu proti přepětí, čímž překonávají dichotomii způsobenou kombinovanými situacemi, kdy je funkce ochrany proti přepětí řízena tzv. black-box řešeními zcela oddělenými od řídicího systému kompresoru.

V případě slovenské ropné a plynárenské společnosti byl projekt vytvořen z nuly, nicméně stejné řešení je velmi dobře použitelné i pro stávající závody, kde lze vyměnit proprietární platformy pro ochranu proti přepětí a integrovat je do jediného řídicího prostředí představovaného existujícím systémem PlantPAx. Tato integrace poskytuje přístup ke všem nativním analytickým schopnostem distribuovaného řídicího systému PlantPAx a přináší zlepšení například ve strategiích prediktivní údržby a minimalizace prostojů.

Fotografii ke stažení naleznete zde:

EMEA 2096

O společnosti Rockwell Automation 

Rockwell Automation Inc. (NYSE: ROK), světově největší společnost zaměřená na průmyslovou automatizaci a informační technologie, zajišťuje vyšší produktivitu svých zákazníků a vyšší stupeň udržitelnosti světového vývoje. Společnost Rockwell Automation sídlí v Milwaukee ve státě Wisconsin a zaměstnává kolem 22 000 lidí starajících se o zákazníky společnosti ve více než 80 zemích.