Будущее мировой нефтепереработки – максимально возможная интеллектуализация и автоматизация технологических и управленческих процессов. В «Газпром нефти» для отбора лучших и создания новых решений в этой области создан технопарк промышленной автоматизации. Управление современным нефтеперерабатывающим заводом невозможно без средств автоматизации. Контрольно-измерительные приборы отслеживают параметры (температуру, давление и т.д.) на отдельных участках установок.
АСУ ТП (автоматизированные системы управления технологическим процессом) управляют сложнейшими технологическими процессами и обеспечивают безопасность производства, АСУП (автоматизированные системы управления предприятием) аккумулируют производственную, финансовую, управленческую информацию, помогая принимать решения на самом высоком уровне. Степень автоматизации производства и эффективность используемых систем сегодня становятся одним из определяющих конкурентных преимуществ для любого НПЗ. Заводы «Газпром нефти» — лидеры в этом направлении в России.
В 2015 году в Омске на базе дочернего предприятия «Автоматика-сервис» был создан технопарк промышленной автоматизации. Изначально его основной задачей были поиск и испытание новых решений в области автоматизации. Отдельное внимание в условиях санкционных войн уделялось отечественным разработкам. Сегодня в технопарке ставятся цели на порядок сложнее — перейти от импортозамещения и отбора лучших мировых практик к инновационному импортоопережению. Принять участие в разработке решений, не имеющих мировых аналогов и способных закрыть самые слабые места в автоматизации различных процессов на НПЗ.
Кроме того, технопарк стал не просто испытательным полигоном, но и научно-образовательной площадкой нового типа. Здесь повышают квалификацию сотрудники корпоративного центра «Газпром нефти», «Автоматики-сервис», персонал технологических установок Омского НПЗ и других дочерних обществ. В технопарке регулярно занимаются бакалавры и магистры базовой кафедры «Газпром нефти» Омского государственного технического университета, обучающиеся по направлениям автоматизации.
Менее чем за два года работы технопарка на рассмотрение специалистов было подано 152 заявки с описанием различных проектов, 88 заявок было утверждено и принято в работу.
Сергей Овчинников, начальник департамента систем управления БЛПС «Газпром нефти»:
Технопарк создавался в контексте лучших мировых практик. Этот центр одновременно стал и эффективной средой для испытания перспективных решений, и современной научно-образовательной базой для целого комплекса прикладных исследований. Удалось апробировать системы управления производством следующего поколения, которые еще мало где внедрены. Благодаря созданию технопарка специалисты «Газпром нефти» увидели реальные возможности инновационных систем от ведущих мировых производителей, сделан серьезный шаг в части использования отечественных технологий и оборудования.
На следующем этапе из испытательного полигона технопарк должен быть трансформирован в центр разработки перспективных решений, тесно интегрированный с научно-исследовательской средой крупных профильных вузов России, таких как СПбГПУ, ОмГТУ, ТюмГНГУ, РГУ им. Губкина и других. Комплексная работа по развитию технопарка уже сегодня направлена на возрождение инновационного подхода в сфере промышленной автоматизации в России. Уверен, что в перспективе мы способны предложить собственные решения по КИПиА и АСУТП, превосходящие лучшие практики по соотношению цена-качество.
На этапе контроля
Контрольно-измерительные приборы лежат в основании так называемой пирамиды автоматизации любого производства. Именно с них поступает основной объем данных на системы управления, и от точности их показаний получаемая на заводе прибыль порой зависит не меньше, чем от ситуации на рынке. До последнего времени нефтеперерабатывающие производства «Газпром нефти» закупали большую часть КИПиА (контрольно-измерительные приборы и автоматика) за рубежом — на импорт приходилось порядка 90% такого оборудования. Изменившаяся экономическая ситуация заставила по-новому взглянуть на возможности отечественных производителей. В результате в деле импортозамещения КИПиА в рамках работы технопарка удалось добиться существенных успехов. В 2015–2016 гг. по многим позициям были найдены альтернативы зарубежным аналогам и проведены испытания российских датчиков давления, уровня, расхода и т.д.
Тестируемые приборы в течение полугода проверялись в реальных производственных условиях Омского НПЗ. Шесть месяцев на проверку определены не случайно. За этот срок в условиях резко континентального климата Западной Сибири удается проверить чувствительность приборов к перепадам температур в межсезонье и в течение суток, тем самым выявить их слабые места для дальнейшей доработки, и в целом — совместимость заявленных характеристик и технологических потребностей предприятия.
Рустем Муфтеев, генеральный директор «Автоматики-сервис»:
В достаточно сложных для России экономических условиях санкций, волатильности курсов валют и низкой стоимости углеводородов вопросы повышения эффективности производства становятся еще более актуальными. И автоматизация производства — один из наиболее эффективных инструментов, способных при относительно небольших вложениях и в короткие сроки успешно решать данную задачу. Таким инструментом и стал технопарк — фактически площадка для активного взаимодействия разработчиков и производителей с конечными потребителями продуктов и решений. Почти два года работы технопарка полностью подтвердили его эффективность. Сегодня успешно решается задача обеспечения устойчивой работы действующих на НПЗ «Газпром нефти» систем автоматизации производства — даже в случае усиления санкционного давления. В рамках НИОКР специалистами «Автоматики-сервис» разработаны собственные решения, направленные на обеспечение безопасного функционирования технологических установок и повышение эффективности работы контуров управления. И это только начало.
Одно из основных условий для сотрудничества технопарка с отечественными производителями — готовность последних к изменениям в соответствии с требованиями заказчика. Такой подход позволяет быстро находить оптимальные решения. Как отмечает руководитель технопарка Владимир Клевакин, специалисты центра координируют работу по адаптации оборудования к особенностям технологических процессов «Газпром нефти». И, по мнению экспертов технопарка, в большинстве случаев у отечественных производителей получается оперативно и грамотно совершенствовать свои приборы и становиться потенциальными поставщиками «Газпром нефти».
Например, одно из современных требований к датчикам — наличие различных цифровых протоколов передачи данных с вытекающей отсюда функцией самодиагностики приборов — было успешно реализовано на отечественном оборудовании, что сделало его вполне конкурентоспособным по сравнению с зарубежными аналогами.
С момента открытия технопарка доля российских производителей контрольно-измерительных приборов среди потенциальных поставщиков «Газпром нефти» значительно выросла. Впрочем, проблема импортозамещения еще только начинает решаться. В частности, с контрольно-измерительными приборами более высокого уровня, например, поточными анализаторами качества или расходо-массовыми приборами, ситуация сложнее. Здесь пока выигрывают зарубежные производители, а специалистам технопарка остается искать лучшие предложения от компаний, не обремененных санкционными рисками.
Потенциал управления
Создание автоматизированных систем управления для таких крупных и сложных производств, как НПЗ, до сих пор оставалось привилегией нескольких компаний — признанных мировых лидеров. Тем не менее, по словам экспертов технопарка, результаты поиска и тестирования альтернативных автоматизированных систем управления технологическим процессом оказались лучше, чем ожидалось.
Доминирование на мировом рынке известных разработчиков и производителей АСУТП не останавливает другие компании, в том числе — в России. Вместе с поиском отечественных систем специалисты технопарка сделали обзор продуктов производителей стран БРИКС — так в технопарке появились бразильские и сингапурские фирмы, демонстрирующие неплохие результаты относительно действующих лидеров.
Работа с АСУТП наиболее ярко проявила достоинства формата технопарка, так как, в отличие от КИПиА, АСУТП нельзя установить и протестировать на действующем производстве. Поэтому в Омске были разработаны специальные методики испытаний автоматизированных систем управления. К настоящему времени протестировано более десятка АСУТП различного уровня и функционального назначения, включая системы противоаварийной защиты и распределенные системы управления технологическими процессами. В результате были выделены системы, которые можно уже сейчас использовать для вспомогательных производств, и еще несколько систем после небольших доработок могут быть применимы на более сложных процессах. Над созданием систем противоаварийной защиты, отвечающих самым высоким стандартам надежности, российским разработчикам еще придется потрудиться.
Создание производственных моделей — одно из ключевых направлений технологического развития
«Успешное тестирование и адаптация отечественных решений под требования и нужды „Газпром нефти“ не обеспечивают автоматическое внедрение оборудования на объектах компании, — отметил руководитель технопарка „Газпром нефти“ Владимир Клевакин. — Все партнеры технопарка проходят тендерные процедуры „Газпром нефти“ на общих основаниях. Но, как показала наша практика, российские КИПиА при аналогичном качестве с импортными оказываются несколько дешевле. Отечественные АСУТП получаются примерно на треть дешевле аналогов. То есть шансы стать реальным поставщиком „Газпром нефти“ у резидентов технопарка есть».
Приятной неожиданностью для экспертов стали отечественные разработки следующего уровня — автоматизированные системы управления предприятием. Так, в 2016 году в технопарке прошла тестирование российская система баз данных реального времени. Она оказалась близкой к лучшим мировым практикам.
Работа на опережение
«На самом деле импортозамещение только первый этап в работе технопарка, — считает Владимир Клевакин. — Сегодня нас интересует следующий шаг развития — работа на импортоопережение. Мы знаем „болевые точки“ автоматизации компании и пытаемся оценить возможные решения. Изучаем, привлекаем и тестируем лучшие мировые практики на применимость к нашим реалиям. Но мы понимаем, что у нас есть особенные „точки“, для которых сейчас в мире нет готовых решений. Например, существует проблема — как преобразовать объемный календарный план в действующую модель производства, то есть расписать производственный план на заданный период по конкретной установке, вплоть до режимов отдельных колонн и секций. В этой сфере мы поэтапно переходим к разработке совместных и собственных решений, координируя работу над компонентами импортоопережающих разработок».
Для развития таких проектов технопарк налаживает связь с научно-образовательными и инновационными центрами России, в том числе Омским государственным техническим университетом, фондом «Сколково» и Национальной ассоциацией участников рынка промышленного интернета (НАПИ). Так, в рамках НИОКР специалисты Омского государственного технического университета ведут разработку беспилотного летающего робота-сканера для контроля над строительством объектов НПЗ. Комплекс состоит из квадрокоптера, оснащенного видеокамерой, и соответствующего программного обеспечения, позволяющего аккумулировать и анализировать собранную летательным аппаратом информацию и в автоматическом режиме формировать отчет. Этот тандем будет способен в режиме реального времени вести мониторинг всех этапов строительства на технологических установках нефтеперерабатывающих заводов «Газпром нефти». Комплекс сможет не только показать общую картину, но и выявить отклонения в строительном процессе объекта от проектных характеристик. Аналогов подобного комплекса в мире пока не существует.
Предупрежден — значит, защищен
Одна из ключевых тенденций в управлении НПЗ сегодня — переход от планово-предупредительного обслуживания оборудования к обслуживанию «по текущему состоянию». Такой подход позволяет значительно сократить риск возникновения аварийных ситуаций, но, в свою очередь, требует внедрения и развития систем диагностики. Поэтому еще одним важным проектом технопарка стало создание прототипа центра мониторинга и диагностики.
Задача подобного центра — постоянное отслеживание работоспособности средств автоматизации, а именно — технологических сигнализаций, контрольно-измерительных приборов, систем автоматического регулирования, противоаварийной защиты и т.д. По специальному набору параметров система мониторинга позволяет спрогнозировать дальнейшее поведение «наблюдаемого объекта» и сработать на упреждение.
Центр мониторинга и диагностики создается на Омском НПЗ специалистами «Автоматики-сервис», а отдельные решения, применяемые в нем, тестируются в технопарке. Сегодня на ОНПЗ уже начался плавный переход от планово-предупредительного ремонта оборудования к проактивному сервису — техническому обслуживанию оборудования «по состоянию». В итоге через настройки и профилактическое техническое обслуживание оборудования и систем специалисты ставят амбициозную цель — довести количество технических отказов до нуля, что позволит достичь значительного роста производственной эффективности.
Сотрудники «Автоматики-сервис» Елена Гурьева (учится на базовой кафедре «Газпром нефти» Омского государственного технического университета) и Руслан Меркулов заняли призовое место на научно-технической конференции молодых специалистов блока логистики, переработки и сбыта «Газпром нефти», прошедшей в Санкт-Петербурге. Специалисты представили работу на тему «Автоматизированная система определения истинной температуры кипения (ИТК) нефти», которая сегодня проходит апробацию в технопарке.
Сегодня на отечественных установках атмосферной и вакуумной перегонки нефти (АВТ) наблюдается неполнота разделения нефти. Отсутствие оперативной информации о фактических значениях состава сырья приводит к потерям в отборах целевых продуктов, которые составляют от 0,1 до 0,5% масс. Разработанная молодыми сотрудниками система нацелена на снижение этих потерь. Также ее можно применять в режиме «советчика» для формирования ключевых показателей эффективности при извлечении светлых нефтепродуктов на установках АВТ. Кроме того, она позволит предоставлять информацию об ИТК нефти в систему усовершенствованного управления технологией производства (СУУТП) для корректировки режима работы АВТ и увеличения отбора целевых продуктов.
Автор: Денис Банников, Фото: Николай Кривич
Источник: http://www.up-pro.ru/
