Создание более умных автоматизированных насосных систем

Забота об окружающей среде стремительно растет, и потребитель все больше и чаще обращает внимание, насколько эффективно и бережно компании расходуют ресурсы: энергию и воду, — для производителей насосов данный вопрос очень актуален. Чтобы преуспевать на этом требовательном и динамичном рынке, производители насосов должны создавать более умные решения по насосным системам. В статье приведен пример компании, которая использует автоматизированные насосные станции с целью сократить потребление энергии и других ресурсов.

Задача

Скважины природного газа имеют свои уникальные и индивидуальные характеристики. Даже в пределах одного и того же газового месторождения некоторые скважины добывают много, в то время как другие стабильно добывают небольшой объем газа. Также производительность скважины меняется с течением времени в зависимости от факторов окружающей среды. В каком-то смысле газовая скважина — это живое существо, и использование универсального метода добычи природного газа не даст хороших результатов.

Предпосылкой к решению по автоматизации насосных установок стал индивидуальный подход, который активно начала использовать компания ATFAB, специалист по проектированию систем управления со значительным опытом работы в применении насосных станций, расположенная в Фолл-Бранче, штат Теннесси. К ATFAB обратилась компания по добыче природного газа из восточной части Соединенных Штатов, которая искала решение по автоматизации для процесса откачивания. Целью было повысить эффективность добычи, сервисной работы и технического обслуживания, а также дало бы возможность компании контролировать и отслеживать процесс дистанционно.

Решение

Совместно работая с компанией Schneider Electric, ATFAB разработала автоматизированное решение для насоса-качалки с программируемым логическим контроллером Modicon™ M241

(PLC), частотным преобразователем (VFD) Altivar™ 320 и человеко-машинным интерфесом (HMI) Magelis™ XBT N400 и XBT-RT500. 

ATFAB также заметила, что распределение времени цикла включения/выключения насоса не всегда оптимально, и время, необходимое для перекачки воды, постоянно варьируется в зависимости от текущих условий. «Некоторые скважины показали более чем 50-процентную экономию энергии из-за отсутствия необходимости запускать их строго по времени», — сказал Джефф Торнбург, операционный менеджер ATFAB. «Мы разработали решение, позволяющее насосным системам работать с использованием трехфазных двигателей вместо однофазных, что позволило получить дополнительную экономию энергии и затрат на техническое обслуживание за счет исключения пуска под нагрузкой.»

Лучше всего то, что алгоритм в логическом контроллере PLC позволяет насосной системе учиться у самой себя и настраиваться в соответствии с уникальными характеристиками скважины, которой она управляет. После каждого цикла PLC проверяет, как работала насосная станция, и пересчитывает, как долго она будет оставаться в нерабочем состоянии, а также продолжительность рабочего времени для следующего цикла, учитывая текущие условия.

Результаты

ATFAB и Schneider Electric работали с производителем природного газа в течение нескольких лет, чтобы разработать программное обеспечение, которое решило бы все поставленные задачи. Результатом стало решение по автоматизации насосной станции, которое вычисляет, как долго ей необходимо оставаться в рабочем состоянии в зависимости от условий площадки, и когда выключаться по необходимости, а не работать в течение установленного периода времени.

В конечном счете, автоматизированное решение для насосной станции стало огромным прорывом для заказчика: он добился экономии энергии, более эффективного процесса откачивания и удаленного доступа, что позволило более оперативно обслуживать оборудование.