Распределённая система управления для эффективности химических производств

Внедрение распределенной системы управления (РСУ) Foxboro Evo на агрегате №1 производства нитроаммофоски ПАО "Акрон" позволило повысить надежность, безопасность и рентабельность одного из крупнейших производителей минеральных удобрений в России.

"Акрон" в поисках надёжности

Химический завод "Акрон" - головное предприятие одноименной группы компаний, входящей в число лидирующих производителей минеральных удобрений в России и в мире. Это одно из крупнейших промышленных производств Северо-Западного региона России и градообразующее предприятие Великого Новгорода.

Производственные мощности завода были введены в строй в 60-80-е годы прошлого века, то есть в то время, когда средства промышленной автоматизации переживали период своего становления. Не удивительно, что с наступлением XXI века вопрос о модернизации систем управления и их компонентов встал весьма остро.

Начиная с 2000 года ГК "Акрон" активно сотрудничала с компанией Invensys, которую в 2014 году приобрела компания Schneider Electric. Первое РСУ данного производителя было внедрено на одном из агрегатов крупнотоннажного цеха азотной кислоты. После этого было реализовано еще около 20 проектов, в рамках которых многие цеха предприятия были оснащены системами управления Foxboro. В 2016 году пришла очередь провести модернизацию системы автоматизации и на производстве нитроаммофоски.

Производство нитроаммофоски ПАО "Акрон" состоит из двух технологических агрегатов, введенных в эксплуатацию в 1982 и 1983 годах. И, конечно, функциональные возможности, разработанные в тот период, никак не отвечали современным требованиям по управлению сложными и опасными производствами.

Управление агрегатами производилось с локального щита: такой уровень автоматизации не позволял оперативно решать вопросы по замене оборудования и его модернизации в целом. Кроме того, ручное управление процессами кристаллизации и нейтрализации существенно повышало вероятность ошибок в силу человеческого фактора. Причем, если парк первичного оборудования несколько раз обновлялся, то установленные на щите вторичные контрольно-измерительные приборы работали десятилетиями. Конечно, использование морально устаревшего и физически изношенного оборудования создавало серьезные риски для надежности технологических процессов.

В связи с этим в 2004 году один из агрегатов производства нитроаммофоски был переведен на РСУ фирмы Foxboro. В рамках проекта, о котором идет речь в данной статье, стояла цель автоматизировать и второй агрегат и, тем самым, перевести все производство нитроаммофоски на единую распределенную систему управления.

Foxboro Evo: обоснованный выбор

С технической точки зрения, РСУ Foxboro Evo представляет собой сервис-ориентированную архитектуру. Такая архитектура предполагает модульный подход к разработке, основанный на использовании распределённых, заменяемых, слабо связанных друг с другом компонентов (сервисов), которые, однако, имеют стандартные интерфейсы и взаимодействуют между собой по стандартизированным протоколам. В логике продукта изначально заложена эксплуатационная гибкость, то есть возможность обновления отдельных элементов без замены всего оборудования автоматизированной системы целиком.

Решения Foxboro обеспечивают широкие возможности по снижению расходных коэффициентов и себестоимости выпускаемой продукции. Они позволяют повысить надежность, продлить периоды бесперебойной работы, минимизировать издержки, обеспечить безопасность протекания процессов и защитить процесс от разного рода угроз. Кроме того, помогают сохранить и транслировать интеллектуальный потенциал компании, предоставляют продвинутые возможности для обучения новых сотрудников.

Разработчики Foxboro Evo предусмотрели механизмы максимально быстрого проектирования и внедрения продукта на конкретных объектах.

Таким образом, РСУ Foxboro Evo полностью удовлетворяла стратегической цели заказчика - повысить эффективность производства, увеличить объемы выпуска продукции и снизить себестоимость, и при этом провести работы максимально быстро и получить решение, которое останется актуальным спустя десятилетия.

Немаловажную роль в выборе РСУ для агрегата №1 сыграл большой опыт использования решений Foxboro на заводе "Акрон", в том числе на аналогичной установке. Так за последние полтора десятка лет заказчик успел на деле убедиться в том, что продукты под брендом Foxboro имеют длительный жизненный цикл. Концепция производителя позволяет с легкостью проводить замену отдельных, наиболее быстро устаревающих элементов и тем самым добиваться того, что РСУ в целом остается "постоянно современной". К примеру, в 2015 году были модернизированы решения, внедренные вендором в 2000-2001 гг. Причем замене подверглись только контроллеры и станции, а все соединённые с "полем" модули ввода-вывода остались прежними. Это позволило на 10-15 лет продлить срок эксплуатации РСУ при минимальных финансовых вложениях.

Сжатые сроки внедрения для непрерывного производства

Существенным условием договора на проектирование и поставку системы управления по заказу ПАО "Акрон" были чрезвычайно сжатые сроки. Так между получением заказа и началом работ на объекте прошло менее двух с половиной месяцев.

Но особая сложность проекта была связана с тем, что все работы требовалось провести во время планового капитального ремонта агрегата №1 производства нитроаммофоски, а останавливают агрегат всего на 16 дней, при этом фактически на процесс перевода агрегата на новую систему управления заказчик мог выделить только три-четыре дня.

Такие условия могут показаться нереалистичными с учётом того, что внедрение новой РСУ на объектах подобного рода, как правило, занимает порядка трех недель. Тем не менее, специалистам Schneider Electric совместно с привлеченным партнером "АС-Монтаж" удалось их выполнить. Проектирование, инжиниринг и пуско-наладочные работы были закончены в установленные сроки. Благодаря чему удалось избежать лишних простоев и связанных с ними финансовых потерь.

Важно подчеркнуть, что решение нельзя назвать типовым. В частности, узлы агрегата, отвечающие за процессы нейтрализации и кристаллизации, включают большое количество запорно-регулирующей арматуры. Чтобы автоматизировать ее работу, инженерам Schneider Electric пришлось разработать и отладить очень сложные алгоритмы управления.

По завершении капремонта агрегата, а вместе с ним и работ, которые можно проводить только в условиях недействующего производства, начался плавный перевод на Foxboro Evo других стадий технологического процесса. На финальной стадии было выполнено подключение дистанционного пульта управления на грануляционной башне.

В результате полная реализация крупномасштабного проекта заняла не более полугода.

РСУ как основа будущей прибыльности

На сегодня, благодаря внедрению РСУ бренда Foxboro Evo, все процессы агрегата № 1 производства нитроаммофоски полностью автоматизированы.

Сегодня система управления Foxboro позволяет рассчитывать расходные нормы сырья, энергоресурсов, расход различных сред, количество продукта и т. д. По соображениям безопасности данные доступны из локальной сети предприятия только для чтения, но они импортируются в ERP-систему и могут быть использованы для оптимизации производства и принятия обоснованных управленческих решений.

Таким образом, решения Schneider Electric помогли повысить стабильность ключевых технологических процессов по выпуску нитроаммофоски, свести к минимуму вероятность ошибок человеческого фактора и внеплановых простоев. Все это, в конечном счете, повлияет на бизнес-показатели и конкурентоспособность ведущего российского производителя удобрений на внутреннем и зарубежном рынках.

В дальнейшем ПАО "Акрон" планирует внедрить систему усовершенствованного управления - Advanced Process Control (АРС), которая позволит минимизировать капитальные вложения, оптимизировать работу оборудования и увеличить отдачу основных фондов. А, значит, сделать свой бизнес еще более прибыльным.

www.schneider-electric.ru