哥伦比亚管道集团实现 99.5% 的可靠性

背景

美国石油和天然气行业的变化给输送公司带来了压力，迫使它们优化系统、提高灵活性并更快地应对不断变化的行业格局。虽然行业内的许多公司一直在努力进行变革，但也有一些公司在应用新技术方面更具前瞻性。

Columbia Pipeline Group (CPG) 最近通过实施现代分布式控制系统来升级其运营环境，以提高可靠性，更好地洞察其生产数据，并简化维护工作。

公司通过降低维护成本，一年节省了约 230 万美元，这表明天然气输送公司在以 100% 产能运行时，可靠性可达到 99% 以上。

挑战

CPG 运营着从墨西哥湾沿岸到东北部的近 15,000 英里的天然气管道，为 16 个州的客户提供服务。

2009 年之前，输电公司会保留 20% 的产能，以防马力单位发生故障。2009 年，当公司将产能提高到 100% 时，它需要通过其他方法来提高可靠性，以确保生产不会中断并对合同义务产生负面影响。

公司必须增加更多管道，或者提高压缩机站的马力冗余。

公司还需要更好地了解生产数据并管理长期成本，以更有效地维护系统。现有的分散式自制控制系统越来越难以维护，成本也越来越高。

CPG 使用的内部 SCADA 系统只有一人懂得如何支持，且替换部件越来越难找。现有供应商没有为新维护人员提供良好的培训计划，现有员工也在退休——他们的系统专业知识也随之流失。

此外，现有系统未能提供主动优化运营或轻松集成企业级数据仓库所需的信息管理。

缺乏安全的用户访问和身份验证系统也会使信息安全面临风险。

解决方案

现有系统不可持续，增加额外管道的成本高昂。CPG 管理层评估了公司的长期需求，并制定了一个五年计划，以实现其管道控制系统的现代化。

该团队决定在所有管道上统一使用一个系统，以通过增加冗余来提高可靠性，实现各站点乃至高管办公室之间的信息共享，并简化长期维护。CPG 设定了一个目标，即在五年内达到 100% 的可靠性和 100% 的产能。

经过对各种选项的全面审查，CPG 工程团队决定采用罗克韦尔自动化的虚拟化 PlantPAx® 分布式控制系统 进行标准化。该高可用性现代 DCS 可在各个设施乃至高管层之间共享更多信息，实现远程访问并提高安全性。

“我们计划对跨越 16 个州的整个控制系统进行现代化升级，不希望同时管理多个联系点，”哥伦比亚管道集团自动化和电气工程经理 Brian Sloan 说。

“在整个过程中，我们只需与罗克韦尔自动化的一个联系人直接合作，这使得复杂的项目变得更易于处理。”

CPG 团队在整个布局的战略点安装了冗余马力，以满足可靠传输所需的压力。

可编程自动化控制器 (PAC) 控制发动机功能。操作员通过冗余人机界面管理单个发动机的运行，所有发动机 PAC 均连接到主压缩机站控制面板。

Allen-Bradley® 技术贯穿于整个设施。采用 CENTERLINE® 电机控制中心 (MCC) 和 IntelliCENTER® 技术，支持压缩机站和发动机单元的辅助功能。

联网的 MCC 可轻松与现有系统中的控制器集成。MCC 中的电机控制组件包括 PowerFlex® 交流变频器、SMC™ Flex 软启动器、PowerMonitor™ 5000 能量监视器和 E3 Plus™ 电子过载继电器。

在设计分布式控制系统时，CPG 团队意识到每个站点需要的服务器数量远远超过实际可用的服务器数量，以处理安全、数据分析和系统管理所需的所有应用程序。

该团队决定使用 PlantPAx 选型指南和采用虚拟化自动化系统的杰出实践来实施虚拟化服务器。

罗克韦尔自动化团队部署了来自其 Encompass™ 产品合作伙伴 Stratus Technologies 的高可用性虚拟化服务器。

Stratus 服务器减少了硬件的物理空间，消除了为每个新应用采购硬件的需求，并降低了因硬件错误导致停机的可能性。

每台虚拟化服务器都运行多个 Rockwell Software® FactoryTalk® 应用程序，包括 Historian、View Machine Edition、View Site Edition、AssetCentre 和 ViewPoint 软件。

ViewPoint 软件允许 CPG 运营商通过 Web 浏览器从任何位置访问 HMI 应用程序，使他们能够对出现的任何问题做出实时决策。结合历史数据软件，系统的可视化功能可实现监控、报告和数据记录，以便立即和将来访问。

此外，历史数据平台与企业级 OSIsoft PI 数据仓库系统紧密集成，进一步提高了运营数据的可见性和可用性。

信息化系统运行在 EtherNet/IP™ 上，允许数据轻松地从发动机流向主控制面板，从 MCC 流向 PAC，从一个压缩机站流向另一个压缩机站，最后流向管理部门。

Allen-Bradley Stratix™ 工业以太网交换机可管理安全的实时信息共享。

CPG 工程团队实施了 AssetCentre 软件，以帮助管理变更和控制现场的用户访问。

CPG 团队在 AssetCentre 软件中设置了身份验证参数，以管理每个用户在使用其他 FactoryTalk 应用程序时所获得的权限和功能。

AssetCentre 应用程序还会跟踪和记录用户操作，以提高安全性并供将来参考。

由于系统具备信息化功能，CPG 企业分析团队可以开发有关站点运营的报告，以改进预测性维护。

当需要更换零件时，工程团队可以轻松地从当地供应商处购买现成的零件。

成果

到 2015 年初，CPG 团队的可靠性达到了 99.5%。

通过与罗克韦尔自动化的一个联系人合作，他们将虚拟化控制系统实施到 40 个压缩机站，并计划将冗余升级推广到另外 52 个站点。

团队可以使用同一系统设计任何新的压缩机站，并预计企业级系统至少可以运行 10 年，之后才需要进行额外升级。

凭借系统的冗余功能，公司能够履行合同义务，并在此基础上进行改进，根据具体数据进行业务调整。

“我们可以随时随地访问实时和历史运营数据，包括从我们的总部访问这些数据，从而做出更明智的决策。”Sloan 说。

“因此，我们能够显著提高公司的盈利能力。”

基于对发动机操作的新见解，CPG 工程团队正在进行更积极和持续的预防性维护，并且正在迅速取得成效。

2014 年，公司通过降低维护成本和减少停机时间节省了约 230 万美元。

上述结果是 Columbia Pipeline Group 将罗克韦尔自动化产品和服务与其他产品结合使用的具体情况。其他客户的具体结果可能会有所不同。

Allen-Bradley、CENTERLINE、E3 Plus、Encompass、FactoryTalk、IntelliCENTER、PartnerNetwork、PlantPAx、PowerFlex、PowerMonitor、Rockwell Software、SMC 和 Stratix 是罗克韦尔自动化公司的商标。

EtherNet/IP 是 ODVA 公司的商标。