V nasledujúcom článku vysvetlíme, ako môže emulácia poskytnúť jednoduché a nákladovo efektívne riešenie pre projekty modernizácie merania nádrží, ktoré umožňuje nahradiť existujúce zariadenia zariadeniami od alternatívnych predajcov bez potreby inštalácie nových káblov alebo komunikačných sietí.

Odhaduje sa, že na celom svete je v prevádzke milión nádrží na skladovanie kvapalín, z ktorých mnohé sa spoliehajú na zastarané systémy merania určené na podporu riadenia skladových zásob a ochrany proti preplneniu. Mnohé z týchto systémov stále obsahujú mechanické zariadenia využívajúce plavákovú alebo servo technológiu, ktorá je náchylná na poruchy a môže viesť k nespoľahlivým meraniam a neprimerane vysokým nákladom na údržbu. Iné systémy môžu využívať modernejšiu radarovú technológiu, aj keď radarové snímače tiež majú svoje nedostatky. To môže spôsobiť chyby merania a zapríčiniť napr. preplnenie, ktoré môže viesť k bezpečnostným incidentom, pokutám za znečistenie životného prostredia, nákladom na odstránenie únikov a poškodeniu reputácie spoločnosti.

Nepresné meranie hladiny môže tiež viesť k nedostatočnému využitiu nádrží, čo znižuje efektivitu prevádzky nádrží a znamená stratu zisku. Výmena alebo modernizácia časti existujúceho systému merania nádrže by umožnila nahradiť staršie mechanické zariadenia alebo slabo výkonné radarové snímače výšky hladiny pokročilejšou radarovou technológiou a infraštruktúrou miestností riadenia.

Najnovšia radarová technológia prináša nasledujúce výhody:

  1. veľmi spoľahlivé a presné meranie,
  2. dodržiavanie aktuálnych bezpečnostných noriem a smerníc,
  3. diagnostika, ktorá pomáha identifikovať potenciálne problémy,
  4. nízke nároky na údržbu.

Najnovšie systémy využívajú aj otvorenú komunikačnú zbernicu, ktorá umožňuje používateľovi vybrať najlepšie zariadenia vo svojej triede. Bezdrôtové možnosti rozširujú dosah na vzdialené nádrže a znižujú čas a náklady na inštaláciu.

Výmena systému merania nádrže

Hoci majitelia a prevádzkovatelia závodov priznávajú, že problémy spôsobené mechanickými zariadeniami by sa dali vyriešiť výmenou celého systému merania nádrže, mnohí sa z rôznych dôvodov zdráhajú urobiť to. Výmena kompletného systému merania nádrže je často príliš zložitá a pri veľkých inštaláciách, ako sú rafinérie alebo terminály, by si vyžadovala značný rozpočet. Veľkou prekážkou môže byť aj časový rámec na uvedenie nového systému do prevádzky. S viacerými meracími prístrojmi a nádržami vyradenými z prevádzky počas inštalácie nového systému môže zníženie kapacity a priepustnosti spôsobiť problémy pri každodennej prevádzke, nehovoriac o finančných stratách.

Ďalším potenciálnym problémom pri výmene celého systému merania nádrže je možnosť integrovať nový systém s existujúcimi počítačovými systémami vyššej úrovne v závode. Údaje z meracích systémov nádrží sa bežne privádzajú do distribuovaného riadiaceho systému, systémov účtovníctva, riadenia zásob a systémov kontroly strát. Prenos údajov medzi starým meracím systémom a novými systémami bude potrebné obnoviť a ak budú existujúce systémy staršieho dátumu, takáto špecializovaná práca môže byť nákladná. Napriek vysokým nákladom na údržbu môže byť finančne zmysluplnejšie ponechať si existujúci systém merania, kým nebudú modernizované systémy na vysokej úrovni. Potom je integrácia nového systému merania nádrže oveľa jednoduchšia a nákladovo efektívnejšia.

Komunikácia závislá od výrobcu

Neochota vykonávať čiastočné aktualizácie pre problémy s kompatibilitou komunikácie medzi prevádzkovými meracími prístrojmi a miestnosťou riadenia je často realitou. Historicky väčšina výrobcov zariadení na meranie nádrží poskytovala vlastné zbernice na komunikáciu medzi meracím zariadením inštalovaným na nádržiach a miestnosťou riadenia. Elektrické rozhranie a softvérový protokol je špecifický pre jednotlivých výrobcov, čo bráni snímačom výšky hladiny a teploty a iným zariadeniam vyvinutým alternatívnymi výrobcami komunikovať v rámci tohto meracieho systému. Ak teda používateľ chcel rozšíriť alebo čiastočne modernizovať systém, prípadne vymeniť jednotlivé zariadenia, jedinou možnosťou bolo kúpiť zariadenie od pôvodného dodávateľa systému.

Inštalácia zariadenia od alternatívneho dodávateľa by zvyčajne vyžadovala inštaláciu samostatnej kabeláže pre inú zbernicu, druhý displej operátora v riadiacej miestnosti a druhé rozhranie pridané k existujúcemu distribuovanému riadiacemu systému. To všetko by predĺžilo čas a náklady na akýkoľvek projekt modernizácie. Aj to boli dôvody, prečo sa prevádzkovatelia terminálov často rozhodli „vystačiť“ si so svojimi mechanickými plavákmi alebo servo technológiou merania. Pre tých, ktorí nechcú alebo nemôžu vykonávať finančne náročné alebo čiastočné inovácie, je jedinou možnosťou nahrádzať mechanické zariadenia postupne a naďalej akceptovať obmedzenú funkčnosť starších technológií a vysoké náklady na údržbu, ktoré s tým vznikajú.

Emulácia meracieho systému nádrže

Uvedené výzvy možno riešiť formou emulácie meracieho systému nádrže, ktorá umožňuje vykonať jednoduchú a cenovo výhodnú modernizáciu systému. Emulácia, pri ktorej moderné systémy merania „hovoria rečou“ starých meradiel, umožňuje nahradiť existujúce meracie systémy modernou technológiou od alternatívnych dodávateľov, ale bez potreby akýchkoľvek zmien v komunikačnej alebo elektroinštalačnej infraštruktúre. Integrácia nových zariadení do existujúceho systému merania nádrže bude bezproblémová. Emulácia merania nádrže umožňuje používateľom jednoducho nahradiť starú plavákovú alebo servo technológiu za moderné radarové snímače výšky hladiny postupne, po jednom, s minimálnym prerušením a bez potreby rozsiahlych kapitálových výdavkov na takýto projekt. Modernizácie tak môžu pokračovať podľa aktuálnej potreby a podľa dostupného rozpočtu.

Čo treba zohľadniť pri emulácii

Pred výmenou zariadenia treba však zvážiť určité skutočnosti. Po prvé, emulujúci snímač výšky hladiny by mal byť elektricky kompatibilný s existujúcou zbernicou meracieho systému nádrže. Zlá kompatibilita by mohla spôsobiť poruchu starého systému, aj keď emulujúci merací prístroj funguje dobre.

Zároveň musia byť podporované všetky údaje, ktoré riadiaca jednotka meracieho systému nádrže očakáva, že dostane zo snímačov výšky hladiny. Ak sú napríklad tlak, hustota, prietok alebo iné údaje merané existujúcim meradlom, emulačný merací prístroj musí byť schopný poskytovať rovnaké merané údaje. Môžu existovať aj softvérové príkazy odoslané z riadiacej jednotky meracieho systému nádrže, ktoré sú pre emulujúce meradlo irelevantné. Napríklad radarový snímač výšky hladiny, ktorý emuluje servo technológiu merania, môže dostať príkaz na „zdvihnutie ponorného telesa nahor“. To je, samozrejme, irelevantné pre radarový snímač, ktoré nemá ponorné teleso, ale meradlo musí stále poskytovať riadnu ozvu riadiacej jednotke meracieho systému nádrže, inak sa vygeneruje alarmové hlásenie.

Emulácia – technologické riešenia

Veľký počet zastaraných plavákových a servozariadení, ktoré sa v súčasnosti stále používajú, pochádza od rôznych výrobcov, ktorí používajú rôzne vlastné uzatvorené komunikačné protokoly. Vo všeobecnosti sú všetky vhodné na emuláciu. V snahe modernizovať meracie zariadenia nemusia používatelia pokračovať v ich nákupe od pôvodného dodávateľa. Navyše pôvodný predajca už nemusí ponúkať správnu technológiu a vhodnú podporu. Naopak, v súčasnosti existujú alternatívni výrobcovia, ktorí ponúkajú pokročilejšie riešenie.

Schopnosť emulovať snímače aj riadiacu jednotku meracieho systému znamená, že používatelia môžu postupne vymieňať svoje staré prevádzkové zariadenia a infraštruktúru miestnosti riadenia bez toho, aby to ovplyvnilo čas prevádzkyschopnosti zariadení. Výsledkom je kompletný moderný systém vrátane najmodernejšieho riadenia zásob, pripojený k nadradeným podnikovým systémom a počítačom.

Emulácia v praxi

Na obr. 1 je príklad emulácie v praxi. Keď je emulujúci snímač výšky hladiny pripojený k starému systému merania výšky hladiny na báze servopohonu, existujúci softvér na meranie výšky hladiny nádrží na PC akceptuje emulujúci hladinomer ako snímač so servopohonom. Typicky údaje o nádrži, ako je hladina, teplota, alarmy a informácie o stave, prijíma systémový rozbočovač pred vstupom do staršieho systému. Údaje sa objavia na obrazovke operátora ako normálne a operátorovi sa nezobrazí typ meradla.

Návratnosť investícií

Údržba zastarávajúcich zariadení vytvára nielen vysoké, ale aj nepredvídateľné náklady. Neistota z hľadiska skutočného naplnenia nádrží spôsobená nespoľahlivými meraniami môže predstavovať milióny dolárov v závislosti od typu a množstva produktu. Preplnenie a potenciálny bezpečnostný incident môžu spôsobiť obrovské náklady, pokiaľ ide o právne poplatky, pokuty za bezpečnosť a znečistenie životného prostredia a stratu zákaziek. Modernizácia systémov merania nádrže pomocou emulácie pomáha vyhnúť sa týmto prípadom a ponúka veľmi rýchlu návratnosť akejkoľvek investície. Rafinéria v Texase v USA vypočítala, že náklady na modernizáciu plavákových a servomeračov na radarové meradlá na 163 nádržiach, vydelené ročnými úsporami nákladov dosiahnutými po modernizácii, by predstavovali čas návratnosti dva roky a sedem mesiacov.

Prípadová štúdia: PTT Public Company Limited (PTT)

Emulácia je osvedčená technológia a spoločnosť Emerson má nainštalovanú veľkú základňu emulačnej technológie s viac ako 4 000 meracími prístrojmi, ktoré efektívne fungujú na viac ako 300 miestach. Jedným z príkladov, ako táto technológia priniesla významné výhody pre zákazníka, bol závod na separáciu plynov PTT v Thajsku. Existujúce radarové snímače výšky hladiny neboli schopné poskytnúť spoľahlivé údaje o obsahu nádrže, bezpečnostné funkcie pre prevádzkový proces a ani splniť legislatívne požiadavky zo strany regulačných orgánov. Preto bolo potrebné modernizovať tieto zariadenia, ale na komunikáciu so systémom v miestnosti riadenia musel byť komunikačný protokol zariadení v prevádzke kompatibilný s existujúcim komunikačným protokolom. Jedinou možnosťou bola výmena celého meracieho systému nádrže naraz, ale to bolo cenovo nedostupné.

Pôvodné snímače výšky hladiny boli nahradené radarovými hladinomermi Rosemount™ 5900S. Pomocou emulačnej technológie by sa modernizácia mohla vykonávať krok za krokom. Výsledkom bolo, že závod PTT nainštaloval spoľahlivý a bezpečný systém merania nádrží nenáročný na údržbu tempom a s rozpočtom, ktoré spoločnosti vyhovovali, bez potreby výmeny celého systému merania nádrže.

Zhrnutie

Nespoľahlivý výkon a vysoké náklady na údržbu starých mechanických snímačov výšky hladiny už nie je potrebné akceptovať. Vďaka osvedčenej technológii emulácie majú používatelia systémov na meranie nádrží možnosť modernizovať staršie meradlá modernými náhradami od alternatívnych dodávateľov bez obáv z problémov s kompatibilitou zberníc. Výzvam, ktoré zvyčajne predstavuje čiastočná alebo úplná modernizácia, sa vyhnú, čo umožňuje inštaláciu najnovšej radarovej technológie s minimálnym narušením prevádzky. Nie je veľa spoločností, ktoré ponúkajú moderné zariadenia schopné napodobniť iné typy snímačov výšky hladiny v nádržiach. Séria Rosemount 5900 od spoločnosti Emerson je však moderný radarový snímač výšky hladiny, ktorý túto schopnosť ponúka, pričom emuluje širokú škálu bežných starších meradiel a rôznych zbernicových protokolov.

Zdroj: Upgrade Your System Step-by-Step, Tank Gauging Emulation. White Paper, Emerson. [online]. Publikované január 2023. 

-tog-