Модуль «КОРТ–МСО»

Модуль «Мониторинг состояния оборудования» («КОРТ–МСО») обеспечивает подготовку показателей для ERP-системы «Управление Производственными Активами» (УПА) в части управления процессами:

• 1. Техническое обслуживание и ремонт (ТОиР);

  2. Управление качеством продукции.

Речь идёт о стандартизированных показателях для учитываемого оборудования: готовность, производительность, индекс технического состояния, и другие. Эти показатели для компрессорных станций в настоящее время отсутствуют.

Имеющиеся первичные данные не могут являться непосредственной базой решения задач функционирования системы УПА ввиду отсутствия объективных оценок техсостояния оборудования, а также эффективности его работы по перекачке природного газа.

Исследования отказов оборудования ГТС показывают, что на газоперекачиваюшие агрегаты (ГПА) приходится до 95% отказов основного технологического оборудования ГТС. При этом планирование ремонтов осуществляется по-старинке на основе «времени наработки».

Покажем возможности модуля «КОРТ–МСО» на примере газоперекачивающих агрегатов.

Рассмотрим показатель Производительность (Performance):

Как сравнивать этот показатель для разного оборудования? И что такое в данном случае «Норма производства в час»?

Или рассмотрим показатель Качество (Quality):

В контрактах на поставку природного газа регламентируется его качество. Но ни состав газа, ни его влажность не зависят от компрессоров или иного оборудования компрессорного цеха (КЦ) или компрессорной станции (КС) в целом. Что такое в данном случае «качественная продукция» применительно к ГПА?

Для ответа на множество подобных вопросов нужно знать план транспорта газа по каждой КС, причем не просто «задание по прокачке» того или иного объема газа, а детализированный план режимов работы и переключений оборудования в конкретной производственной обстановке, в том числе план давлений и температур по входу/выходу каждого КЦ.

Полезная работа КЦ/ГПА – это работа по перекачке объемов газа. И если на заводе излишек деталей, произведенных на фрезерном станке, можно отправить на склад, а недостаток деталей восполнить с того же склада, то в ГТС это невозможно. Объекты ГТС должны работать согласованно и в консолидированном режиме обеспечивать прокачку газа на далёкие расстояния по магистральным газопроводам.

Мерило качества работы ГПА (КЦ, КС) – это точное соответствие прокачки оптимальным объемам, запланированным в оперативном плане работы ГТС.

Расчет такого плана осуществляет модуль «КОРТ–ДУ» методами математического программирования. Причем это план, обеспечивающий достижение того или иного критерия оптимизации, например, повышение совокупной энергоэффективности функционирования ГТС.

Модуль «КОРТ–АСУ ТП» рассчитывает фактические показатели работы ГПА.

На основе данных модулей «КОРТ–АСУ ТП» и «КОРТ–ДУ», модуль «КОРТ–МСО» осуществляет расчет, хранение и отслеживание трендов различных стандартизированных показателей: готовность, качество, производительность, и другие. Эти данные по регламенту в автоматическом режиме готовятся для передачи в систему УПА, либо иную систему ERP-уровня, например, систему управления ремонтами.

В том числе рассчитывается «Общая эффективность оборудования» (OEE — Overall Equipment Effectiveness) – основной показатель, отражающий степень эффективности использования оборудования:

ОЭО = Готовность х Производительность х Качество

Оптимизация затрат на диагностическое обследование

На оперативном уровне на эти затраты можно влиять за счёт повышения адресности проведения диагностики: имея объективные показатели состояния оборудования, можно оптимизировать план проведения диагностических работ.

Здесь имеется в виду, что оборудование со стабильно хорошими показателями техсостояния, а также «готовности» и «производительности» – последний кандидат на диагностическое обследование. Наоборот, оборудование со сниженными показателями подлежит обследованию в 1-ю очередь.

Кроме того, модуль «КОРТ–АСУ ТП» осуществляет диагностику состояния оборудования в ходе непрерывного мониторинга оперативных режимов работы ГТС и параметров её оборудования. См. описание модуля, а также ниже «Проактивное управление нештатными ситуациями».

Оптимизация энергозатрат.

Энергозатраты на собственные технологические нужды ГТС складываются из 3-х основных величин:

• 1. Затраты газа на собственные нужды: в основном это технологический газ, сжигаемый в силовой турбине ГПА.

  2. Затраты электроэнергии на вентиляторы АВО.

  3. Затраты электроэнергии на привод в электроприводных агрегатах.

Все эти показатели можно свести к стоимости газа и электроэнергии, причем эта стоимость будет индивидуальной для разных КС. Чем дальше газ от месторождения, тем он дороже. Стоимость электроэнергии определена для каждой местности.

Вся эта информация учитывается модулем «КОРТ–ДУ» при построении оптимального плана управления ГТС.

Важный показатель для ГПА (КЦ, КС) в области энергозатрат – фактическая энергоэффективность. Которая рассчитывается так же, как и «Готовность» или «Производительность»: т.е. это отношение «Фактические энергозатраты / плановые оптимальные энергозатраты».

Показатель фактической энергоэффективности следует рассматривать в связке с показателем «Качество» (см. выше). Причем «Качество» играет ведущую роль. Бессмысленно рассматривать улучшение энергоэффективности (снижение энергозатрат), если это произошло вследствие срыва плановых показателей прокачки газа.

Если план выполнен (Качество ~= 1), тогда оценивается фактическая энергоэффективность работы ГПА, КЦ или КС в целом.

Управление технологическими рисками

В этом разделе в системах УПА рассматриваются 2 основных показателя:

• 1. Итс - индекс технического состояния;

  2. Пкр - показатель критичности объекта.

Индекс фактического технического состояния ГПА (КЦ, КС) в настоящее время неизвестен. Вместо этого используется показатель «Наработка ГПА»: то есть время его нахождения в рабочем режиме компримирования газа. Это усредненный показатель по типу «средняя температура по больнице».

Модуль «КОРТ–АСУ ТП» впервые обеспечивает расчёт фактических газодинамических характеристик (ГДХ) центробежных компрессоров (ЦБК) – индивидуально для каждого ГПА на базе штатных измерений. Осуществляется непрерывный мониторинг фактических ГДХ ЦБК и фактического режима работы ГПА (т.н. «рабочая точка» на ГДХ).

Это позволяет получить объективные данные по крутящему моменту на валу ГПА, и показатели техсостояния турбины по политропному напору и по к.п.д.

Показатели техсостояния ЦБК и привода обеспечивают получение объективного индекса техсостояния ГПА в целом.

Мониторинг этих параметров позволяет перейти к планированию ремонтов по объективным показателям, повысить общее техсостояние парка ГПА.

Критичность есть свойство элемента, отражающее возможность возникновения отказа и определяющее степень влияния на работоспособность системы в целом для данного ранга последствий.

Применительно к ГТС показатели критичности объектов изначально могут вводиться на основе экспертных оценок. По мере накопления статистики показатели критичности уточняются при помощи общего логико-вероятностного метода расчета надежности (ОЛВМ).

Проактивное управление нештатными ситуациями.

В модуле «КОРТ–ДУ» дается определение проактивного управления нештатными ситуациями (НС). Построение оптимального плана оперативного управления режимами работы ГТС предусматривает предотвращение потенциальных НС. А также максимально эффективное консолидированное управление ГТС в случае возникновения НС.

Кроме этого, модуль «КОРТ–АСУ ТП» обеспечивает выявление скрытых нештатных ситуаций на ранних стадиях возникновения, в том числе:

• 1. Диагностика рециркуляции газа в пределах КЦ.

  2. Идентификация утечек газа в линейной части.

  3. Выявление линейных участков со сниженным показателем эффективности, локализация участков с отложениями кристаллогидратов («загидрачивание» трубы).

  4. Идентификация самопроизвольно сработавших кранов: частичное или полное открытие крана, считающегося закрытым.

Своевременное проведение мероприятий по ликвидации таких НС позволяет снизить энергозатраты и повысить фактическую энергоэффективность ГТС.

Все возможности проактивного управления нештатными ситуациями, как описываемые в модуле «КОРТ–АСУ ТП», так и здесь, обеспечиваются впервые за счет решения задач математического программирования методами «Алгоритмической математики».