Оглавление:
Нефтегазовая отрасль является одной из ключевых отраслей в экономике России. Это стратегическая база, которая обеспечивает стабильность страны и развитие ее экономического потенциала. Нефтяная отрасль вошла в число самых пострадавших от коронавируса отраслей — большая доля перевозок в период локдауна приостановилась, что вызвало обрушение спроса на топливо. Объем добытой в России нефти в 2020 году снизился на 8,5% по сравнению с 2019-м, но затем добыча нефти восстановилась примерно на 25% из-за восстановления спроса в мире.
Мировой локдаун 2020 года мог привести к окончательной остановке добычи нефти, потому что ее просто некуда было девать. Сейчас специалисты прогнозируют медленное восстановление отрасли. Цены на нефть марки Brent опустились ниже $20 за баррель и затем в течении года медленно восстановились до $80 к ноябрю 2021 года.
Будущее нефтегазовой отрасли
Аналитики TotalEnergies прогнозируют, что спрос на нефть достигнет своего максимума к 2030 году, а затем будет резко сокращаться - от 1,4 до 2,8% в год при различных сценариях энергоперехода. Такой прогноз объясняют государственной политикой по декарбонизации и ростом популярности электрического транспорта. Предполагают, что доля электромобилей к 2050 году составит около 65%.
В новых реалиях нефтегазовому сектору придется перестроится и помочь ей может динамика цен на газ. Газ более экологичный вид топлива и при его сжигании выбрасывается на 70% меньше СО2. И даже если в мире полностью откажутся от ископаемого топлива, то природный газ все еще можно использовать как сырьё для производства «серого» и «голубого» водорода. Именно водород сейчас рассматривают как наиболее перспективный вид топлива в ЕС, что поможет поддержать нефтегазовую отрасль в будущем.
IT-технологии в нефтегазовой отрасли
Одним из ключевых элементов для развития нефтегазовой отрасли является цифровизация и внедрение информационных технологий (IT). Современные темпы добычи, переработки и транспортировки полезных ископаемых, создают целый ряд сложностей, с которыми приходится сталкиваться компаниям каждый день, но IT технологии позволяют снизить уровень затрат и оптимизировать производство.
Последнее время набирает популярность оцифровка всех процессов и создание цифрового двойника предприятия. Это позволяет не только оптимизировать все процессы, но сократить операционные расходы, обезопасить персонал и дорогостоящее оборудование. Достигается это за счет внедрения автоматизированных систем управления, применения Искусственного Интеллекта, машинного обучения и всеобъемлющего сбора данных через IIoT датчики. Но оборудование для нефтегазовой отрасли должно соответствовать различным стандартам, требованиям промышленной безопасности и часто иметь сертификат взрывобезопасности. Разные государства имеют свои стандарты, но наиболее часто в требованиях можно встретить наличие сертификатов взрывобезопасности C1D2, ATEX/IECEx Zone 2 и DNV GL, защиты от влаги и пыли IP65/IP68, возможности работы в широком диапазоне температур от -40oC до 70oC и других.
Стандарты взрывобезопасности на оборудование в нефтегазовой отрасли
В России действуют следующие стандарты взрывобезопасности на оборудование: ГОСТ 112.020; 12.2.020; 22782.1; 22782.3; 22782.4; 22782.5; 22782.6; 51330.0-99.
В Европе – ATEX, от французского “ATmosphère EXplosives” – взрывоопасная атмосфера.
В США - ANSI/UL-913, который утвержден американским национальным институтом стандартов.
Тайваньские производители промышленного оборудования, в большинстве случаев, сертифицируют свое оборудование под оба стандарта – европейский и американский, но все же чаще встречается сертификация ATEX. Помимо директивы, также всегда указывается классификация взрывоопасной среды.
Классификация взрывоопасных зон ATEX (директива 2014/34/ЕС)
| Европейская Классификация взрывоопасных зон | Американская классификация взрывоопасных зон | Описание |
|---|---|---|
| Zone 0 (газы / пары) | Class I Division 1 (газы) | Взрывоопасная зона, в которой взрывоопасная смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов. |
| Zone 1 (газы / пары) | Class I Division 1 (газы) | Взрывоопасная зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации. |
| Zone 2 (газы / пары) | Class I Division 2 (газы) | Взрывоопасная зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время. |
| Zone 20 (пыль) | Class II Division 1 (пыль) | Взрывоопасная зона, в которой взрывоопасная смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов. Взрывоопасная зона, в которой горючая пыль в виде облака присутствует постоянно или частично при нормальном режиме работы оборудования в количестве, способном произвести концентрацию, достаточную для взрыва горючей или воспламеняемой пыли в смесях с воздухом, и/или где могут формироваться слои пыли произвольной или чрезмерной толщины. Это может быть облака внутри области содержания пыли, где пыль может образовывать взрывчатые смеси часто или на длительный период времени. |
| Zone 21 (пыль) | Class II Division 1 (пыль) | Взрывоопасная зона, в которой горючая пыль в виде облака не может присутствовать при нормальном режиме работы оборудования в количестве, способном произвести концентрацию, достаточную для взрыва горючей пыли в смесях с воздухом. |
| Zone 22 (пыль) | Class II Division 2 (пыль) | Взрывоопасная зона, в которой облака горючей пыли могут возникать редко и сохраняются только на короткий период или в которых накопление слоев горючей пыли может иметь место при ненормальном режиме работы, что может привести к возникновению способных воспламеняться смесей пыли в воздухе. |
Оборудование, прошедшее обязательный контроль на соответствие требованиям безопасности в виде сертификации взрывозащищенности ATEX, в дальнейшем маркируется единым знаком соответствия Европейского Союза CE и знаком взрывозащищенности EX. С 20 апреля 2016 года применяется директива ATEX 2014/34/ЕС. Она содержит основные требования к безопасности оборудования, которые должны быть соблюдены при его производстве. Главная цель любого сертификата или директивы – это обеспечить защиту людей, работающих во взрывоопасных средах, жизнь и здоровье которых, могут быть подвергнуты опасности во время чрезвычайного происшествия.
Знаки CE и ATEX, которые наносят на сертифицированное оборудование:
Обзор оборудования для нефтегазовой отрасли
Некоторые производители сертифицируют свое оборудование специально для нефтегазовой отрасли. Далее приведем краткий обзор этого оборудования.
Промышленные Ethernet коммутаторы
Множество устройств нужно каким-то образом объединить в сеть и наладить между ними надежную связь. Часто для этого применяют Ethernet коммутаторы, которые могут иметь различное исполнение: большое количество медных или оптический портов, возможность работы при отрицательных температурах, иметь влагостойкое исполнение IP65/IP68, быть сертифицированным по CID2, ATEX Zone 2, IECEx, DNV GL и многоe другое.
EDS-G512E-4GSFP-T - Промышленный 12-портовый управляемый коммутатор: 8 портов 10/100/1000 BaseT(X) Ethernet, 4 порта 100/1000 SFP, -40...+75С
Сотовые роутеры, модемы и Wi-Fi точки доступа
Иногда объекты расположены далеко или нет возможности проложить до них провода. На помощь придут сотовые роутеры, модемы и Wi-Fi точки доступа, которые способны передавать Ethernet пакеты через беспроводные сети 3G, 4G или Wi-Fi. Кроме того, они могут иметь дополнительные функции, например, firewall, NAT, VPN или встроенный коммутатор.
AWK-3252A-UN - Беспроводная точка доступа 802.11ac 2.4GHz/5GHz Dual Radio, 2x2:2SS, Dual GbE, PoE+, IP30, универсальная модель, -25...+60С
Медиаконвертеры
В промышленной автоматизации часто встречаются устройства с последовательными интерфейсами RS-232/422/485 и Ethernet, но расстояние, на которое можно передать данные по ним, не очень велико. Тут помогут медиаконвертеры, которые преобразуют последовательный интерфейс или Ethernet в оптоволокно. Это позволяет передавать данные на несколько десятков километров.
IMC-101-M-SC-IEX - Промышленный конвертер Ethernet 10/100BaseTX в 100BaseFX (многомодовое оптоволокно, разъем SC), релейный выход, взрывозащищенное исполнение
ICF-1150-M-ST - Промышленный конвертер RS-232/422/485 в многомодовое оптоволокно (ST разъем)
ICF-1180I-M-ST - Промышленный конвертер PROFIBUS в многомодовое оптоволокно, разъем ST, с гальванической изоляцией 2 кВ
Шлюзы протоколов
На больших промышленных объектах могут применять устройства от разных производителей, которые могут иметь различные интерфейсы подключения и протоколы для обмена данными. Чтобы объединить их в одну сеть, применяют шлюзы протоколов. Например, для преобразования протокола Modbus в Profibus или наоборот.
ioThinx 4510 - Конфигурируемый шлюз, позволяющий отправлять данные с нижнего уровня на верхний по таким протоколам, как Modbus, SNMP, RESTful API и MQTT.
MGate MB3170 - 1-портовый преобразователь Modbus RTU/ASCII (1 x RS-232/422/485) в Modbus TCP (2 x Ethernet, 1 IP-адрес), монтаж на DIN-рейку
MGate 4101-MB-PBS - 1-портовый преобразователь Modbus RTU/ASCII Master/Slave в PROFIBUS Slave
MGate W5108 - 1-портовый преобразователь Modbus RTU/ASCII в Modbus TCP и DNP3 serial в DNP3 IP c интерфейсом 802.11a/b/g/n, 0...+60
I-7547 - Конвертер Ethernet в HART Master, 4 канала HART с изоляцией
Серверы последовательных интерфейсов
Иногда нужно получить данные от устройства с последовательного интерфейса по сети Ethernet. Если просто поставить медиаконвертер, то он не сможет упаковывать данные в Ethernet пакеты и поэтому ПО не получит данные. Для решения этой задачи подойдут серверы последовательных устройств. Они позволяют получить данные с интерфейсов RS-232/422/485 и затем правильно упаковать их в Ethernet пакеты, причем протокол данных и сами данные не изменяются.
NPort IA5150A-T-IEX - Ethernet сервер последовательных интерфейсов, 1xRS-232/422/485, с каскадированием (2xEthernet, 2 IP-адреса), сертификат IECEx, -40...+75С
NPort W2150A-T-EU - Ethernet сервер последовательных интерфейсов, 1xRS-232/422/485, с Wi-Fi 802.11a/b/g/n, -40...+75С
NPort S8455I - Ethernet сервер последовательных интерфейсов, 4xRS-232/422/485, cо встроенным Ethernet-коммутатором (5x10/100 Ethernet), изоляция 2 кВ
Промышленные панельные и встраиваемые компьютеры
Компьютеры тесно связаны с промышленной автоматизацией и принимают участие почти во всех технологических процессах. Они позволяют управлять различными устройствами, реализовывать человеко-машинный интерфейс, обрабатывать большое количество данных и многое другое. Только обычные офисные ПК не поставить на промышленном предприятии, потому что они не способны работать в жестких промышленных условиях эксплуатации, например, при отрицательных температурах или в сильно запыленном помещении, к тому же они не будут соответствовать требованиям по взрывобезопасности и другим условиям.
EXPC-1519 - 19-дюймовый безвентиляторный защищенный панельный ПК, процессор Intel Celeron/Core i3/i5/i7, сенсорный экран, разъемы ввода/вывода в виде кабельных вводов или полностью защищенные, слот SSD, CFast, защита IP66, рабочая температура от -40oC до +70oC
MPC-2120 - Безвентиляторный панельный компьютер с 12" 500/1000 нит, емкостный сенсорный экран, процессор Intel Atom E3845/ E3826, 4Гб DDR3, поддержка CFast, SD карт, 2xCOM, 2xUSB, 2xLAN, DIO, питание 9-36 В DC, рабочая температура от -40oC до +70oC
MPC-2070 - Безвентиляторный панельный компьютер с 7" 1000 нит, емкостный сенсорный экран, процессор Intel Atom E3826, 4Гб DDR3, 32Гб CFast, отсек для SD карт, 2xCOM, 2xUSB, 2xLAN, DIO, питание 12/24 В DC, рабочая температура от -40oC до +70oC
WTPE-9E66 - Безвентиляторный панельный компьютер 15”/19”/21.5" TFT LCD, IP66 со всех сторон, Intel 6th Gen Skylake Core i3/i5/i7, резистивный сенсорный экран, до 32Гб DDR4, 2.5" SATA HDD, M12 разъемы 2xUSB, 2xLAN, 2xCOM, 1xMini-PCIe, 1xM.2 Type E, рабочая температура от -40oC до +60oC
R19IHAT-66EX - Защищенная промышленная рабочая станция 19" TFT LCD (Full IP67), емкостный сенсорный экран, Intel Core-i7 4650U 3.3ГГц, 4Гб DDR3L, 128Гб SSD MLC, 2xM16 (4xUSB/2xLAN/2xCOM/VGA/Power), питание 9-36В DC с изоляцией, адаптер AC DC
R15L600-65EX - Промышленный монитор 15" TFT LCD, разрешение 1024х768, яркость 550 нит, резистивный сенсорный экран (USB), VGA, питание 9...36В DC, стальной корпус, защита IP65
MT8071iE - Панель оператора HMI, 7" TFT, 600 МГц, 128 Мб RAM, 128 Мб диск, сенсорный экран,1xLAN, 1xUSB host, 1xRS-232/485, 1xRS-485, 1xRS-232, NEMA4/IP65 по передней панели, ATEX Zone 2/22 Category 3 G/D, пластиковый корпус. Программируется посредством бесплатной среды Easy Builder PRO
MT8150XE – Панель оператора HMI, 15" TFT, 1 ГГц, 256 Мб RAM, 256 Мб диск, сенсорный экран, 1xLAN, 2xUSB, 1xRS-232/485, 1xRS-485, NEMA4/IP65 по передней панели, алюминиевый корпус, ATEX Zone 2/22 Category 3 G/D. Программируется посредством бесплатной среды Easy Builder PRO
UC-2114-T-LX - Встраиваемый компьютер на базе RISC процессора 1000МГц, 512Мб RAM, 8Гб eMMC flash, 2xEthernet, 2xRS-232/422/485, CAT.1/CAT.NB1, 9-48 В DC, -40...75C, Linux (Debian 9)
Модули ввода-вывода и контроллеры
Для управления различными устройствами применяют модули вывода, а для получения информации с датчиков модули ввода. Причем они могут работать как с аналоговыми значениями тока или напряжения, так и с цифровыми сигналами.
ioLogik 2512-HSPA-T - Промышленный контроллер, программируемый по логике IF-THEN-ELSE, со встроенными аналоговыми и дискретными каналами, с беспроводным модулем HSPA модулем. Рабочая температура -40...+75С.
ADAM-3600 - Контроллер для дистанционного управления промышленными объектами в нефтегазовой отрасли. Применяется для сбора данных, мониторинга и автоматизации процессов.
ET-7017 - Модуль ввода аналоговых сигналов и вывода дискретных, c поддержкой Modbus TCP.
ADAM-6050-D - Модуль дискретного ввода-вывода, работающий по протоколу Modbus TCP.
ioLogik E1210 - Модуль ввода, c 16 дискретными каналами, работающий по проколам Modbus, EtherNet/IP, SNMP и RESTful API.
