Помимо собственно АСУ ТП надо обеспечить и вспомогательные системы: вентиляцию, аварийное освещение, системы пожаротушения. В нефтегазовом секторе всегда было много потребителей особой группы I категории, а с внедрением автоматизированных систем управления их стало ещё больше. Из-за увеличения потребности в качественном электроснабжении приходится устанавливать источники бесперебойного питания с аккумуляторными батареями.

Андрей Зуев, главный инженер по технической поддержке ИБП компании Delta Electronics рассказывает об особенностях их использования на предприятиях отрасли.

Потребители

В нефтегазовом секторе можно выделить два основных класса потребителей. Для обеспечения бизнес-процессов в офисах и на объектах устанавливается обычное ИТ-оборудование. Вторую группу условно назовём автоматизированными системами управления технологическими процессами. Условно, потому что помимо собственно АСУ ТП в неё входят различные вспомогательные системы: вентиляция, аварийное освещение, системы пожаротушения. Для нефтегазового сектора характерен высочайший уровень автоматизации.

Любое предприятие отрасли использует большое количество сложной электроники. Операторы уже не снимают вручную показания с аналоговых приборов, их повсеместно заменили цифровые сенсоры и системы мониторинга. Механическая часть тоже стала умной: клапаны, задвижки и другие исполнительные устройства больше не управляются вручную. В АСУ ТП применяется множество современных ИТ-решений, требовательных к качеству электроснабжения: прерывание технологического процесса на несколько секунд способно привести к остановке предприятия на многие часы или даже дни, а то и к поломкам оборудования или к серьёзным техногенным катастрофам с ущербом для окружающей среды и человеческими жертвами.

Отраслевая специфика

Проектирование системы бесперебойного электроснабжения обычного дата-центра или серверной комнаты начинается с определения установленных значений активной и полной мощности нагрузки. Исходя из этих параметров, принимается решение, какую схему построения системы использовать (централизованную, распределённую или комбинированную), затем идет выбор топологии и архитектуры ИБП. В «офисной» части нефтегазовых компаний происходит то же самое: чаще всего устанавливаются однофазные ИБП, хотя в инженерной инфраструктуре больших зданий могут применяться и трёхфазные решения. Отраслевой специфики здесь нет, такие же устройства можно увидеть во всех офисных зданиях, серверных комнатах и дата-центрах.

В «промышленной» части нефтегазового сектора «офисный» подход требует модификации. Здесь возникают дополнительные проблемы, связанные, например, с тяжёлыми климатическими условиями и агрессивной атмосферой, повышенным уровнем вибрации и запылённости, расширенным температурным режимом или сильными электромагнитными полями. ИБП часто приходится устанавливать в шкафы с подогревом и охлаждением, с защитой от проникновения воды и посторонних предметов, от механических ударов и вибрации, а также от агрессивных веществ, от пыли, от коррозии и появления плесени, от взрывов. Из-за повышенной опасности возгорания, решения для бесперебойного электроснабжения на предприятиях отрасли часто оборудуют автоматическими системами пожаротушения. Связанных с неблагоприятными условиями эксплуатации нюансов масса.

Источники бесперебойного питания для АСУ ТП нефтегазовых предприятий не просто защищают системы контроля и автоматики, они также осуществляют автономное питание исполнительных механизмов и потому должны быть достаточно мощными. В центрах обработки данных и серверных комнатах достаточно 10-15 минут работы от батарей, потом включатся дизель-генераторные установки, но здесь такой подход невозможен — ИБП должен обеспечить непрерывность критичного технологического процесса, либо его корректную остановку. Часто речь идёт о нескольких часах автономной работы при огромной цене отказа, поэтому для АСУ ТП в нефтегазовой отрасли активно используются трёхфазные решения с большими батарейными массивами. Если в «офисных» системах проектировщики ограничиваются резервированием отдельных критических компонентов по схеме N+1, здесь приходится строить отказоустойчивые и даже катастрофоустойчивые решения, а резервирование по схеме 2N никого не удивляет.

Особенности проектирования

При проектировании систем бесперебойного электроснабжения для нефтегазовой промышленности особое внимание уделяется надежности, безопасности и простоте эксплуатации. Тут можно пожертвовать такими важными для «офисных» систем параметрами, как КПД, уровень шума, масса или габариты. На первое место выходит время наработки на отказ (обычно не меньше 100 тысяч часов), запас прочности и долговечность — промышленные системы должны работать не менее 10 — 15 лет, а в отдельных случаях и до 30 лет, разумеется, с заменой компонентов по мере износа.

Производители часто упрощают рекомендованные для промышленности модели ИБП и оснащают их дополнительными опциями: высокочастотными фильтрами и входными изолирующими трансформаторами. Чтобы избежать сбоев, приходится дублировать схемы управления или использовать микропроцессорное управление наряду с аналоговым. Все потенциальные точки отказа в устройстве тщательно продумываются и по возможности устраняются, а переход на байпас (резервный путь для обеспечения функционирования системы при наступлении аварийного состояния) осуществляется без разрыва цепи с помощью барабанного переключателя. Тестирование таких моделей проводится тщательнее из-за жёстких требований соответствующих международных стандартов. Стоимость решения увеличивается, но учитывая длительное время эксплуатации и возможный в случае отказа ущерб, это не так страшно.

Выбор решения

Для защиты наименее критичной нагрузки в нефтегазовой отрасли могут использоваться даже резервные ИБП, но чаще все же закупаются линейно-интерактивные или онлайн. Для упрощения обслуживания и повышения отказоустойчивости активно применяются модульные ИБП, но главное отличие от систем для коммерческих приложений заключается всё-таки в выборе типа батарей и мощности зарядного устройства. В центрах обработки данных и серверных комнатах эти параметры могут не иметь столь важного значения, но промышленные системы, как мы уже писали, должны обеспечивать более длительное время автономной работы подключённой нагрузки. Здесь требуется гораздо большая мощность зарядного устройства, а кроме того, в промышленных системах предпочтительны батареи с гелевым электролитом. Они менее чувствительны к глубокому разряду, чем, например, построенные по технологии AGM и имеют более широкий рабочий диапазон температур (на производстве задача отведения тепла существенно усложняется).

Применяются в промышленности и обслуживаемые батареи с жидким электролитом, отличающиеся высокой отдаваемой мощностью, температурной стабильностью, меньшей по сравнению с герметичными аккумуляторами восприимчивостью к глубокому разряду и большим сроком службы. Есть и недостатки: такие аккумуляторы требуют периодического контроля уровня электролита, а также наличия в помещении принудительной вентиляции из-за выделяющегося в процессе их эксплуатации водорода. В нефтегазовой отрасли растет интерес к современным ИБП на литий-ионных батареях. Помимо снижения операционных издержек за счёт более длительного срока службы аккумуляторов, они не столь требовательны к температурному режиму и имеют значительно меньшую массу и габариты батарейных массивов. В нынешних экономических условиях эти факторы могут иметь решающее значения при выборе решения.

Сервисное обслуживание

Поставщики промышленных ИБП должны обеспечивать длительную поддержку своих продуктов и оперативное решение возникающих у заказчиков проблем. Многие предприятия нефтегазовой отрасли расположены на значительном удалении от населенных пунктов и могут не иметь выхода к общим электросетям. Если он и есть, организовать два независимых энерговвода получается далеко не всегда, что повышает требования к надёжности и отказоустойчивости систем бесперебойного питания. Удалённость объектов влияет и на стоимость сервиса, особенно для больших ИБП. Нефтегазовые компании активно используют модульные решения, допускающие проведение ремонта без перебоев в работе, и часто создают дочерние сервисные организации — вопрос оперативного сервиса со своим складом запасных частей критически важен.

Итоги

Человеческих возможностей для управления сложными технологическими комплексами уже недостаточно, поэтому нефтегазовые компании все больше полагаются на ИТ. В конечном итоге это не только уменьшает финансовые потери от простоя предприятий, но также увеличивает их безопасность и позволяет избежать серьёзных техногенных аварий. Использование ИБП повышает доступность систем и приложений — связанная с автоматизацией бизнес-процессов и технологических процессов ИТ-инфраструктура становится менее зависимой от проблем с электропитанием, а конкурентоспособность предприятия повышается. В отрасли активно следят за новыми технологическими тенденциями: повышением выходного коэффициента мощности, уменьшением вносимых во входную сеть искажений, снижением шума, увеличением температуры эксплуатации.

ИБП решения