Яндекс.Метрика

Рынок интеллектуальных приводов

Рынок интеллектуальных приводов. Востребован ли smart-привод?

 В номере 4(31)2007 журнала ТПА мы давали краткий обзор рынка приводов, сегодня хотелось бы поговорить о так называемых интеллектуальных приводах на российском рынке, востребованы ли эти разработки и чем обуславливается их востребованность?

 В условиях постоянного роста цен на энергоносители и сырья для промышленных предприятий металлургии, машиностроения и химии и нефтехимии, важным этапом в борьбе за снижение себестоимости продукции становиться оптимизация производственного процесса.

 Стоимость продукции складывается не только из цены сырья и затрат на производство, но также из стоимости ремонта и обслуживания производственного оборудования, останов же или авария на предприятиях по обработке сырья, где производственный цикл замкнут ведёт к катастрофическим убыткам. Так первостепенное значение приобретает диагностика и предупреждение отказов используемого на промышленном предприятии оборудования.

Диагностика и предупреждение отказов арматуры.

На сегодняшний день работа по диагностике и предупреждению аварийных ситуаций ведётся следующим образом: по нормативным документам (СТП или иным) предприятия раз в 4-8 лет проводятся планово-предупредительные работы, в ходе которых оборудование проходит ревизию. Что значит ревизия оборудования, в частности арматуры?

 Предприятия проводят ремонт оборудования в основном во время капитального ремонта установок , а именно раз в 1,2,3,4 года – в зависимости от графика ремонтов каждой установки и каждого конкретного завода.  Физически невозможно провести 100% арматуры за 30-40 дней ремонта установки  , поэтому ревизия арматуры разбивается и проводится через ремонт т.е. если ремонт раз в 2 года , то самая сложная (по технологическим условиям и важности ) раз в 2 года, попроще  - через ремонт , т.е. раз в 4года, еще проще  раз в 6 , …. раз в 8лет. Т.к. многие предприятия в целях уменьшения затрат на кап. ремонт ( и простой ) установки – увеличивают периодичность ремонта технологич. оборудования (трубопроводы , колонны , реактора итд) и соответственно увеличивается периодичность ремонта срок – переход на 3-4 –х летний пробег. Это соответственно сдвигает график ремонта арматуры – и уже минимальная становится  раз 3(4) года , а попроще уходят на 12 лет.   -   вот эти обстоятельства и заставляют искать возможность альтернативных вариантов ремонта

 Арматуру необходимо снять с установленного узла во время останова тех.процесса для кап.ремонта разобрать – и «проверить» - как правило, вручную, силами собственной ремонтной службы.

Для того чтобы оценить состояние сложной арматуры, например  затвора  3-х эксцентриковой геометрии или регулирующего клапана требуется определённая квалификация, чаще всего такие специалисты на предприятии отсутствуют. И после подобной ревизии и осмотра с помощью подручного оборудования арматура не обязательно станет более надежной, чем была. 

 Для справки: на крупных нефтехимических заводах  установлено 3-4  тыс. шт. клапанов регулирующих из них 90% - пневматические, 10% - электроприводные, не считая запорной арматуры.

На ТЭЦ – 2,5-3 тыс. шт. арматуры в основном задвижки или клапаны, теперь внедряются затворы.

 Ситуация на объектах ГАЗПРОМа. Для устранения последствий отказов запорной арматуры, эксплуатирующейся на линейной части магистральных газопроводов, чаще всего, требуется остановка транспортировки газа, отсечение участка газопровода с отказавшей запорной арматурой и стравливание газа из отсеченного участка в атмосферу. Если учесть, что расстояние между линейными крановыми узлами на газопроводе в среднем около 30 км, то при отказах линейного крана требуется стравливать газ из участка газопровода протяженностью около 60 км. Ликвидация последствий таких аварий требуют значительных материальных и физических затрат.

Для справки:

На объектах ОАО "ГАЗПРОМ" эксплуатируется более 500 тысяч единиц различных типоразмеров запорно-регулирующей арматуры, из них около 300 тыс. Ду 50-1400 мм эксплуатируется в системе магистральных газопроводов.

 Статистика отказов запорно-регулирующей арматуры на объектах ГАЗПРОМ (данные ОРГЭНЕРГОГАЗ):

 Сейчас увеличиваются требования к безотказной работе средств регулирования технологическим процессом на предприятиях всех отраслей промышленности, поэтому на предприятиях повсеместно ведется работа по разработке и внедрению новых программ технического обслуживания.

Эти программы устанавливают определённые требования по организации технического обслуживания, диагностики и ремонта арматуры и исполнительных механизмов.

Возможно ли осуществить диагностику арматуры без демонтажа её?

 Да, существуют портативные переносные комплексыс соответствующим программным обеспечением, разработанные изначально для атомной промышленности. Но это дорого и предусматривает обход арматуры.

Производители приводов предполагают осуществлять диагностику арматуры с помощью SMART-привода.

 Одним из важных условий применения такого привода является сбор статистической информации о работе привода – приводостроители предлагают по параметрам работы привода анализировать состояние арматуры.

 Интеллектуальный привод имеет статистический  журнал учета оборотов привода, работы пускателя, время управления двигателем, время хода штока, время работы ручного дублера, и других параметров, которые позволяют  косвенно судить о состоянии арматуры, получить статистические графики работы привода в разное время эксплуатации арматуры это позволяет отследить изменение режима работы привода вследствие износа арматуры. Таким образом, централизованно запуская  тестовую программу анализа оборудования можно получить статистику отклонений характеристик, арматуры не выходя из-за операторского пульта.

Таким образом, о состоянии арматуры и привода можно получить данные дистанционно – не останавливая технологического процесса, осуществляя диагностику с места оператора.

Интеллектуальный привод должен иметь несколько базовых функций:

-по защитам электродвигателя;

-по диагностике электродвигатели и сопряженной с ним арматуры;

-по сопряжению с верхним уровнем системы управления;

А также дополнительные функции, которые зависят от взгляда на развитие приводов и систем того или иного производителя:

-реализация переменной скорости выходного вала привода;

-архивация диагностических параметров;

-возможности диагностического доступа через различные каналы доступа;

Убивается сразу несколько «зайцев». Во-первых, освобождается место в сборках РТЗО, так как практически вся коммутирующая и защитная аппаратура уже стоит в приводе. Во-вторых, появляется инструмент отхода от «вредных» или ненужных ППР, когда можно производить его ближе к критичному для нормальной работы оборудования времени, а не «по плану». В третьих, появляется возможность развития грамотной сервисной сети по обслуживанию технически сложного оборудования, потому что производитель или сервисная служба может получить доступ к диагностическим данным через различные каналы связи.

 У нас в стране это бесспорные преимущества интеллектуального привода ещё не получили достойной оценки, однако эти функции постепенно всё же находят своё применение в нефтяной отрасли, правда в сфере переработки чаще оборудование пневматическое (внедряются интеллектуальные электро-пневмопозиционеры). Электрические интеллектуальные приводы востребованы в первую очередь в сегменте транспортировки, перевалки и хранении нефти и нефтепродуктов.

Системы управления.

Надёжность и безотказность – требования, предъявляемые не только к арматуре, приводу, регулятору или датчику, но и к всей системе управления.

 Основные показатели качества систем:

1.               Надежность, -  свойство системы выполнять все предписанные ей функции в нужное время и с заданной точностью.

2.               Живучесть -  отказоустойчивость  элементов системы и способность системы к функционированию при отказе отдельных элементов.

3.               Совокупная стоимость включает стоимость приобретения (стоимость средств), внедрения (стоимость проектирования, монтажа, пуско-наладки) и владения (стоимость эксплуатации, ремонта и модернизации).

Сегодняшние системы управления характеризуются высокой  топологической (структурной) сложностью, обусловленной высокой централизацией функций управления и большим числом линий связи и контактов.

Обилие линий связи и контактных соединений является основным фактором снижения аппаратной надежности и повышения стоимости систем.

 Зачастую отсутствие у персонала на производственном предприятии информации о реальном текущем техническом состоянии оборудования, особенно приводов и арматуры – ключевая проблема систем управления большинства предприятий. Эксплуатация оборудования «вслепую» -фактор повышенной промышленной опасности и стоимости ликвидации аварии.

Основные направления повышения качества средств и систем автоматизации сегодня это:

1.               Функциональная децентрализация систем за счет передачи части функций контроллера интеллектуальным  элементам систем на всех уровнях. (функциональная декомпозиция).

2.              Снижение структурной сложности систем, разбиение на  децентрализованные независимые подсистемы приводит к уменьшению  числа контактов и линий связи, что в разы сокращает затраты на проектирование, монтаж, эксплуатацию и развитие систем, а также повышает живучесть системы.

3.          Реализация в интеллектуальном оборудовании, кроме функций контроля и управления технологическим процессом, функций  диагностики, и, возможно, прогнозирования технического состояния оборудования.

4.               Упрощение получение данных о состоянии оборудования, ходе технологического процесса повышает степень контроля за процессом и сокращает время реакции на изменение ситуации.

Логическим развитием структур в направлении их децентрализации является интеллектуализация самого нижнего уровня систем-датчиков и исполнительных органов. При этом появляются реальные технические возможности решения, наряду с классическими задачами контроля и управления, важнейшей дополнительной задачи-задачи диагностики и прогнозирования технического состояния приводов и арматуры.

 Нижний уровень системы управления технологическим процессом

(без арматуры, кроме клапанов) – возможности для применения SMART-технологий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ёмкость рынка полевого оборудования АСУТП нижнего уровня порядка 470 млн. $ (2007 год).

 Рынок интеллектуальных приводов в России сейчас это несколько «западных»  компаний и 3-4 российских.

Несмотря на многочисленные заявления о повсеместной интеллектуализации реальных успехов достигли несколько сибирских компаний – это компания ЭлеСи, которая является разработчиком систем управления.

Компания не является производителем (чья сильная сторона – это, прежде всего «железо») и работает с производителями приводов (редукторов) с компаниями «Сибирский машиностроитель» и «Томзэл»,  в последнее время закупать интеллектуальные блоки ЭлеСи к приводам стала компания из Уфы для своих приводов «Эвимта». Альтернативу это симбиозу на Российском рынке интеллектуальных приводов составляет компания ТЭК (Томская Электронная Компания).  

Среди «западных» есть 2 известных во всё мире производителя – это корпорация «Flowserve» – приводы limitorque и Rotork.

Для справки: (Читатели журнала «CONTROL» определяют лучшую технику автоматизации-2003 - Valve Actuator, Electric – (Электрические исполнительные механизмы)  1. Limitorque 23%, 2. Rotork 17%, 3. Emerson/Fisher Controls 14%, 4.* Beck 6%, EIM 5%, Honeywell 5%)

 Однако на Российском рынке их сильно потеснила и количественном выражении, пожалуй, обошла немецкая компания AUMA. Дополнительным люсом в продвижении этих приводов на Российском рынке является востребованность у нас качественной немецкой арматуры – Zimmerman,  HAWLE, ADAMS, KSB, VAG и многая другая – которые поставляются комплектно с приводами.

Rotork – компания английская и заказчики как строительства и ремонта в нефтяной отрасли чаще всего рекомендуют этот привод проектным институтам, он востребован на Транснефти, наряду с ТОМЗЭЛом или BIFFI (хотя доля этих приводов незначительна), Роснефти и других компаниях на нефтехранилищах, терминалах, транснефтепроводах.

Так по рынку России AUMA и ROTORK делят лидерство и конкурируют в основном с Сибирскими компаниями. Limitorque – для нашего рынка крайне дорог пока.

Cейчас в России ведутся разработки по интеллектуализации существующих приводов. Это компании Тула, ЗЭиМ, «Эмко-динамика» (стоящая несколько особняком). Есть зарубежные компании рвущиеся на наш рынок, но хотелось бы подчеркнуть следующее. То что сейчас продаётся на рынке интеллектуальных приводов – по карману лишь нефтяникам и вообще соответсвует именно их требованием, чаще всего это IP68 – то есть максимально возможная пыле-влаго защита. А также хладостойкое исполнение (сибирские компании) – всё же речь идёт об электронике чаще всего на открытом воздухе в суровых российских условиях. Российский производитель традиционных приводов сейчас  не может позволить себе подобную разработку  - производство у нас «обойдёт» по цене импорт.

Строго говоря, привод ЗЭиМ с интеллектуальной приставкой КИМ1 не нацелен на тот же рынок, что и выше описанные компании – мы рассчитываем (и практика подтверждает) что недорогой, знакомый и качественный привод со встроенным пускателем, повышенными функциями защит и диагностики, плюс усовершенствонная система управления найдёт своё применение в обновляемых системах АСУТП на ТЭЦ, в цехах предприятий металлургии и горнодобывающих комбинатов,  а также других областей применения, где традиционно используются приводы ЗЭиМ – привод взаимозаменяем с традиционным и его эксплуатация не требует кардинальных изменений системы или способа эксплуатации.  

На наш взгляд ситуация на рынке сейчас примерно следующая:

Ёмкость рынка интеллектуальных приводов в России 17-19 млн. $ (2007 год):

 Сегментация по типу. 70%рынка это многооборотные приводы. Это разные компании, разное железо, разный принцип действия, но чаще всего это задвижки. Rotork и AUMA применяются во многом на дисковых затворах нефтеналивных установок и хранилищ, реже на КШ, в основном это тоже задвижки.

Что же касается прямоходных приводов, то интеллектуальных приводов этого типа, можно сказать, нет. Поясним: для увеличения чувствительности и получения требуемой зависимости хода клапана (линейной или равнопроцентной), существуют приборы, которые способны воспринимать управляющий сигнал от системы регулирования.  Эти приборы называются позиционерами.

В нефтехимии используются пневматические, электропневматические и интеллектуальные позиционеры.

Позиционер нужен для точности передачи задания на клапан и его перемещения.

 То есть для электропривода он тоже нужен – и это как раз одно из тех обстоятельств, почему компания REGADA, сделавшая вовремя позиционер для электропривода стала лидером этого рынка. Но позиционер для электропривода - это не есть интеллект, как таковой, он не решит вопросов диагностики и контроля, а также системы управления в целом.