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Invensys Operations Managements
•Eficiencia Operativa a través de la Instrumentación y Control
•Salvador Portillo•Junio, 2010
•México, D.F.
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• Industria de la Refinación y Retos• Prácticas Actuales• Necesidades en la Industria de Refinación• Optimización del Desempeño• Retos de Hoy• Que es la Eficiencia Operativa• Aplicaciones Avanzadas • Aplicaciones en la Eficiencia Operativa
• Administración de Alarmas• Administración de Lazos de Control• Soluciones Móbiles • Simuladores para Entrenamiento
• Base Instalada• Conclusiones
Agenda
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Industria de Refinación y Retos• Reducción en inversiones para nuevos proyectos
capital disponible
• Concentrarse en las mejoras de los procesos basado en la confiabilidad y seguridad
• Operación: baja capacidad
– Grandes corridas de planta entre cada paro
• Caida de los márgenes
– Baja demanda
– Diferencia pequeña entre precios de crudo y productos refinados (gasolina)
• Presiones ambientale
• Configuraciones de Refinerias más complejas para procesar los diferentes tipos de crudo
• Costos de Energía.
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Prácticas Actuales – Soluciones Parciales, Aisladas, y Desempeño poco creible
Planning & Scheduling
Yield AccountingPlan Versus
Actual
ProcessOptimization
Advanced Process Control
On-Line PerformanceMonitoring
Optimal Regulatory
Control
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Necesidades en la Industria de Refinación1. Control Regulatorio Optimo
– Administración de Lazos de Control (Plant Triage)
2. Medición de los Indicadores y Variables de Desempeño para Soportar la Toma de Desiciones
– Modelado de Proceso (off-line)– Monitoreo de Desempeño (ARPM )
3. Rápidez y Responsabilidad– Control Avanzado y Optimización en tiempo real de los procesos
4. Planeación Optimo de la Refinería– Modelos LP para aplicaciones de planeación y programación de la producción
5. Seguimiento de la Producción– Aplicaciones que nos indiquen Producción Planeada contra Producción Real
6. Acceso a la Información Crítica en tiempo y relavante del proceso
– KPIs e Información del Negocio (Benchmarketing: Wonderware Business Intelligence)
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Results:- Economically Optimal Performance- Equipment Performance Tracking- Decision Support- Process Design and de-Bottlenecking
UN
IT
LEVE
L
PROCESS UNIT CONTROL & OPTIMIZATION- Self-Tuning Rigorous Model Based Optimization- ExxonMobil Proprietary Reactor Models- Optimal Control – Regulatory & APC- Rigorous Model Based Infrerentials & KPIs
Crude Unit
FCCU
UTILITIES & H2
Reformer
Results:- Updated LP Vectors for Planning Models- Refinery-wide Material Balance- Refinery-wide Optimal Performance- Identification of Faulty Instrumentation
REF
INER
Y LE
VEL
REFINERY-WIDE OPTIMIZATION-Refinery-Wide Data Reconciliation and Optimization - Utilities and Hydrogen Management Optimized- Inventory Management and Accounting from ROMMS
REFINERY PLANNING AND SCHEDULING- Updated LP Vectors - KPIs on Production Performance- Provides inputs to Planning and Scheduling for Refinery
Results:- Enables the Best Possible Planning Model- Best Crude Selection - Reports - Production Plan vs Actual Production- Visibility into Production Performance from KPIs
ENTE
RPR
ISE
LEV
EL
Optimal Planning &
Real Time KPIs
Refinery wide Optimization Considering
Refinery-wide Objectives
And Constraints
Optimización del Desempeño a lo largo de la Refinería
WONDERWAREINTELLIGENCE
PerformanceData & Financial Impact Available
to all Stakeholders
OBJECTIVES At all levels
throughout the Enterprise
- Profit Maximization- Cost Control-Transparency ofMetrics and KPIs
- Predictability - Reliability- Availability
CONSTRAINTSAt all levels
throughout the Enterprise
- Capacity- Safety- Resources - Regulatory Compliance- Operating Conditions
BALANCEDTRADE-OFFS
Objectives Vs Constraints
Process UnitControl & Economic
Optimization
Rigorous Model Performance
Monitoring for Process Insight
& Decision Support
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Portafolio de Soluciones Invensys - RefinaciónIN
TEG
RATI
ON
COLLABO
RATION
Process Management – Site Monitoring & Control
Custody Transfer Meters DCS/PLC/ ESDEquipment
MonitoringProcess
InstrumentationOn-Line Stream
AnalyzersRemote Operator
Mobility Wireless Technology Laboratory Equipment
Production Management
Real-Time Database & Process
Historian
Operations & Maintenance Logbook
Real Time Optimization
Advanced Process Control
Process Analysis
Steady State & Dyn. Simulation
Mass Balance/Data Reconciliation
Performance Monitoring
Ship Loading
Operator Training
Utilities/Energy Management
Production/Yield Accounting
QualityManagement
Laboratory Information
Quality Management
Certification
Security Mgmt
Access Control
CCTV
Compliance Management
Compliance Planning
Compliance Monitoring
Incident Reporting
Management of Change
Environment, Health & Safety Systems
Hazardous Materials Management
Business Systems
Customer Relationship Management
Enterprise Resource Planning
Supplier Resource Management Supply Chain Management
Transportation Scheduling
Transportation CoordinationFeedstock Selection Blend SchedulingIntegrated Operations
Planning Operations Scheduling
Asset Management
Real-Time Condition
Monitoring
Reliability & Inspection
Warehousing & Procurement
Work Mgmt & MRO Supply Chain
Turn around Planning
Inventory & Offsites
Management
InventoryManagement
Movement Sequencing
Oil Movements
Blend Planning
Blend Optimization
Blend Control
Manufacturing Execution System (Workflow Management) Decision Support Engineering & Knowledge Mgmt
Project Management & Control
Training & Change Management
DocumentControl & Storage
Eng’g Workflow Management
Process Modeling & Simulation
Dynamic Performance MeasuresEnergy Balance
IOM Offering
Flare ReliefAnalysis
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OperacionesSupervisores
Jefes de OperadoresOperadores
Operadores de Campo
Grandes Retos en el área de Operaciones y Producción
• Demasiada Información• Retraso de la Inf.• Ordenes de trabajo no-
realizables• Poco o nada
entrenamiento• No es posible utilizar las
Mejores Prácticas
• Falta de Conocimiento• Conocimiento en el lugar
equivocado en tiempo equivocado
• Falta de visibilidad• Falta Documentación
Operaciones: Directas o Indirectas Impactan la Rentabilidad de la Planta, Seguridad, Impacto Ambiental, Confiabilidad y Disponibilidad de la
Planta…………. pero son muchos cambios
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Definición de Eficiencia Operativa (EO)La Eficiencia Operativa esta relaciona varias áreas de las operaciones de la planta dentro y fuera del cuarto de control.
Los resultados de la EO es una combinación de habilidades, herramientas y diseño de los sistemas:
• Entrenamiento a Operadores/retención del conocimiento.• Acceso a la información/procedimientos• Factores Humanos
– Situaciones a mejoras, iniciativas, proactivos/responsabilidades. – Cuarto de Control/diseño del sistema y ambiente (lugares de trabajo
agradables)– Diseño en la Pantalllas de Operación – Eficiencia en el manejo del Sistema de Alarmas
• Eficiencia y Confiabilidad en la Automatización & Control• Disponibilidad de los Activos/eficiencias/listos• Comunicaciones y Colaboración
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Debido a lo crítico de la respuesta del operador y a las múltiples participacionescon personal clave de operaciones, a una nueva generación de operadores,herramientas de administración de las operaciones y planeación/programación deproducción es necesario la trasferencia del conocimiento mientras se le da a lagente el empowerment con aplicaciones en tiempo-real y soporte a estasaplicaciones.
Las Aplicaciones Avanzadas ayudan la Eficiencia Operativa
OperacionesSupervisores
Jefes de Operadores
Operadores deCampo
SolucionesMóbiles
Administración de Alarmas
Entrenamiento a Tableristas Entrenamiento a
Operadores de Campo
Monitoreo de Condiciones de
Proceso
Desempeño a Lazos de Control
Administración del Flujo de Trabajo
Monitoreo de Desempeño, APC &
OPT
EMPOWERING LAS MEJORES DESICIONES
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Interaccíon entre tableristas, operadores de campo y técnicos de mantenimiento es un factor crítico
Invensys tiene soluciones en las que se pueden integrar estos roles utilizando Simulador para Entrenamiento de Operadores (OTS) para los tableristas, EYESIM entrenamiento a operadores de campo, IntelaTrac para procedimientos inalámbricos de entrega de equipo y Bitácora de las Operaciones St James para la Administración de las Operaciones y Operación de la Planta
Ejemplos de Sinergías
OperationsSupervisors
Lead OperatorsOperators
Field Operators
SolucionesMóbiles
Entrenamiento a Operadores de
Campo
Entrenamiento a Tableristas Administración del
Flujo de Trabajo
OperacionesSupervisores
Jefes de Operadores
Operadores deCampo
EMPOWERING LAS MEJORES DESICIONES
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• Los estudios realizados en la Industria de Refinación y Petroquímica nos indican que 3-8% de las pérdida de producción es debido a situaciones anormales por una mala toma de desición.
• Reduce el riesgo (reducción del error humano)
• Mejoramiento de la Seguridad del Proceso
Administración de Alarmas
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Cliente:• Marathon Oil Robinson, IL• Refinería con 150K+ bpdQué desarrollo Invensys Operations Management :?• Desarrollo de la “Filosofía de la Administración de Alarmas” • Mejorar el desempeño de la utilización de Alarmas (racionalización) de 14,681 alarmas
Caso de éxito de Administración de Alarmas
Beneficios: • Reducción/mitigación de las interrupciones del proceso• Reducción del costo de operación por situaciones abnormales• Mejora de la Operación de la Planta por parte de los Operadores pordesconocimiento• Mejoras en la toma de desiciones por parte de los operadores• Mejoras en la Integridad Operacional• Mejoras en Ia Productividad
Increamento de la producción anual del 3% por evitar situacionesanormales debido a un mal manejo/defición de los parámetros de lasalarmas
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Administración de Lazos de Control• Definir los KPI´s objetivos (∑DV,% of AUT mode )
• Medición de los datos históricos (A&E) y datos del proceso
• Analizar los datos obtenidos para identificar los posibles problemas de los lazos de control
• Mejorar los parámetros de los PID´s
• Mejorar las condiciones de Control y emitir reporte
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Caso de éxito: Admin. de Lazos de Control
• PlantTriage instalado en 9 Plantas de SABIC Innovative Plastics en todo el mundo
• SABIC,Selkirk, instalado en el 2007 en 3 áreas:– Productos Alquilados (AP) – 343 lazos– Planta de Resinas – 330 lazos– Poliestireno de Alto Impacto (HIPS) – 109 lazos
• Ahorros significativos en las plantas de PA y Resinas• Resultados:
– Ahorros en el consumo de vapor de $60000/a para la Columna de Metanol - Resinas
– Ahorros de $80,000 / a en la Columna de Metanol de la Planta de PA
– Ahorros de 500 #/hr de vapor en el Separador de Tolueno
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Caso de éxito: SABIC - IP
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•Soluciones Móbiles (IntelaTrac) es una aplicación que administra los procesos y procedimientos usados para asegurarse que los operadores ejecuten consistentemente todas las tareas de campo requeridas para lograr operaciones confiables.
•Comunicaciones (dentro, fuera, supervisores, mantenimiento)• Mejoras Prácticas: cuando y donde, se requiere• Mejoras del 1-5% en la eficiencia operacional debido a:
Reducción en los paros no programados Bajos costos de mantenimiento Mejoras en el cumplimiento de Seguridad y Control
Soluciones Móbiles
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Challenge• The refining industry is driven by tight margins, and oil companies are constantly looking for ways to boost efficiency and reduce
Results • Chevron estimates that these process improvements will save the company U.S.$3 million to $5 million annually.• Chevron has also found that IntelaTrac helps capture process knowledge before workers retire and speed new-worker assimilation through mobile learning.
“Using IntelaTrac to accelerate and sustain processimprovements, Chevron has reduced maintenancecosts, improved availability, and achieved cost-effective regulatory compliance.”Mike Brooks, Global Refining IT Adviser, Chevron
ChevronI United States
Hydrocarbon ProcessingI Wonderware
Caso éxitoso para Soluciones Mobiles
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A Comprehensive Plant Crew Training
Solution, introducing:
Breakthrough Product 2009
Simuladores para Entrenamiento
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Simulador para Entrenamiento
Plant Dynamic Process Model
Control systemDCS + ESD Software Emulation
Operator consolesHMI Same or similar
rson/Sabotage
Design Error
Natural Hazard
Process Upsets
known Causes
perational Error
hanical Failure
3
4
7
10
12
26
38
ACCIDENT PERCENTAGES
© Invensys 10/5/2009 Invensys proprietary & confidentialSlide 20
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EYESim – Immersive Virtual Reality Plant
IMMERSIVE VIRTUAL REALITY PLANTis a comprehensive solution linking Control Room Operators..…
.... by means of high fedelity Process Simulation and a Virtual Walkthrough Plant Environment for a complete:PLANT CREW TRAINING
...to Field Operators ..
...to Maintenance Operators ..
© Invensys 10/5/2009 Invensys proprietary & confidentialSlide 21
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Beneficios del OTS• Mejoras en el Desarrollo y Transferencia del Conocimiento y Transferencia
Entrenamiento a nuevos operadores aprox 6 meses en lugar de 2 años Confianza de los Operadores en la Operación de la Planta
• Mejoramiento en las habilidades y desempeño de los operadores Reduce el número de situaciones anormales y paros no programados por mala operación Evita pérdidas de producción, daño a los equipos y medio ambientetArranques de Planta mas rápidos, estabilización de la Planta a cambios o perturbaciones del procesoValidación de los Procedimientos de Operación
•Verificación de los Lazos de Control del SCD (nuevos o actualizaciones) Corrección de errores, configuración, estrategías Beneficions >> Costo del Simuladore por reducción de tiempo de comisionamiento
• Entrenamiento a Tableristas y Operadores de Campo al mismo tiempo Realidad Virtual (EYESIM) habilita la coordinacion de las Operaciones del SCD y Manuales de la Planta para un desempeño óptimo
• Documentación de las Actividades de Entrenamiento y Operadores Establece y captura las mejoras prácticasCertificación de los operadores
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Ref. de Salamanca: Plantas HDD, SRU, TGTU, Secado de H2, PSA, AZ , A4, U7, U11, U12, PSA-2, RG-2
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Ref. de Salamanca: Plantas U-10, Primaria 5
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Ref. de Tula: Plantas HDR, HDD5
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Bloques en ControladoresEntradas/Salidas
• Ent/Sal Tradicionales (4-20, Mv, Ohm, 24 Vcd, 125 Vcd, 120 Vac, 220 Vac)AIN, AINR, MAIN, AOUT, AOUTR, CIN, CINR, MCIN, COUT, COUTR, MCOUT
• Ent/Sal Protocolos DCI Blocks HART, FOXCOM• RIN, RINR, ROUT, ROUTR, BIN, BINR, BOUT, BOUTR,
EVENT, IIN, IINR, IOUT, PAKIN, PAKINR, PAKOUT, STRIN, STROUT
• Ent/Sal Protocolo DCI Blocks FF AI, AO, DI, DO, MAI, MAO, MDI, MDO PIDFF, UNFF
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Bloques en Controladores
Device Control• GDEV, MOVLV, MTR, PLSOUT, VLV
Selección, Rampa, Compensación Dinámica• DTIME, LLAG, RAMP, SIGSEL, SWCH
Computación, Lógica y Computación• ACCUM, CALC, CALCA, CHARC, LOGIC, MATH,
PATT, STATE
Alarma• ALMPRI, BLNALM, MEALM, MSG, PATALM, REALM,
STALM,
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Bloques en Controladores
Control Regulatorio• BIAS, RATIO, DGAP, LIM, PTC• PID, PIDE, PIDX, PIDXE,• FFTUNE, FBTUNE, PIDA, OUTSELSe pueden Implementar estrategias de Control
Avanzado de Bajo Nivel
Secuencia• DEP, IND, MON, TIM, EXCSe pueden implementar ecuaciones discretas
Data Storage• REAL, BOOL, LONG, STRING, PACK
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Flujo con placa de Orificio
Compensación de GasesF=K*((P-Po)/(T-To))1/2
K= Constante resultado de una Caracterización en función de la Presión
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Transmisor Multivariable para Medición de Flujo: IMV30
Pipeline Flow
RTDOrifice Plate & Flange Union
Multivariable Transmitter
Schematic Illustration of Multivariable Flow Transmitter Installation
Outputs Available:• Absolute Pressure• Differential Pressure• Process Temperature• Density (actual)• Mass Flowrate• Sensor Temperature• Electronics Temperature
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Multi-variable DP vs. otras Tecnologías
Measurement Fluids FlowrateAccuracy(% of rate)
Range with accuracy
Cost2” Meter
IDP10 &Orifice
Constant Density Assumption
All ~2-5% 4:1 ~$1,500
IMV30 & Orifice
Computed Mass, Density, &
Std. or Act. volume
All 1% 8:1 ~$2,300
Vortex Actual Volume Clean, non-corrosive
0.5% Liquid1.0% Gas/Stm
>20:1>50:1
$2,100
Magnetic Actual Volume ConductiveLiquids
0.25% Liq >30:1 $3,100
Coriolis Mass & Density, computed volume
All 0.15% Liq0.5% Gas
>50:1>20:1
$9,500
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Conclusión• Existen Sistemas implementados antes de que se liberara el bloque PIDA,
FFTUNE, FBTUNE y OUTSEL y sirven para hacer un mejor control, cambiarlo endonde se justifique.
• Verificar los Lazos que actualmente trabajan en Manual para estudiarlos eimplementar de manera correcta la estrategia de control o si están biendimensionados los equipos (Plant Triage)
• Cuando se sustituya un Transmisor de Flujo de Presión diferencial ponerMultivariables para mejorar la exactitud.
• Utilizar los bloques que ofrecen por firmware los controladores para mejorarel control.
• Implementar una mejor política de alarmas que inhiba alarmas que seanconsecuencia de otra.
• Sacar mayor provecho a los dispositivos con protocolo digital
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Conclusiones Generales•Integración de los diferentes equipos de trabajo buscando hacer “Un solo Equipo” de producción.
•Producción•Areas de Mantenimiento•Administración
•La Eficiencia Operativa require deimplementaciones de aplicacionesadicionales para mejorar elDesempeño de la Producción ySeguridad de los Procesos.
•Un Sistema de Monitoreo de la Operación•Sistema de Administración de Consolidación de Alarmas•Reducción de Alarmas (Racionalización)•Administración y Diagnóstico de Intrumentos de Campo y equipos•Administración del Desempeño de Lazos de Control